Eine kleine Stadt in den Niederlanden beherbergt die einzige Fabrik, die die einzigen Chipherstellungsmaschinen erzeugt, die eine Art Licht erzeugen, das auf der Erde nirgends zu finden ist: extremes Ultraviolett, ein Licht, das von jungen Sternen im Weltraum abgegeben wird.
Dieses als EUV bekannte Licht ist der einzige Weg, um eine der wertvollsten und wichtigsten Technologien der Welt im Maßstab zu machen: modernste Halbleiterchips. Die Fabrik ist verboten, seine EUV -Maschinen an den Verkauf an China.
Im Folgenden erklären wir, wie die Chips gemacht werden, warum sie im Mittelpunkt der US-China-Handelskriege geworden sind, wie Taiwan wurde in den Strudel hineingezogen, und was als nächstes kommen konnte. Die Antworten führen uns vom tiefen Untergrund bis zum Weltraum, von den schmutzigsten Orten der Welt bis zu den saubersten, von den heißesten Temperaturen bis hin zu den kältesten, von künstlichen Strukturen, die kleiner als ein Virus bis hin zu Geräten sind, die so groß sind, dass drei Flugzeuge sich bewegen, und schließlich in einen Zustand in der Physik, der gleichzeitig zwei Gegenträger entspricht.
Wie werden sie gemacht?
Chips bestehen aus dünnen, flachen Siliziumschichten – als Wafer genannt -, die elektrische Schaltkreise halten. Diese Schaltungen bestehen aus Milliarden von Schalter, die als Transistoren bezeichnet werden. Hoch komplexe, leistungsstarke Chips, die diese Netzwerke von Transistoren enthalten, werden allgemein als Halbleiter bezeichnet.
Wenn Sie Halbleiter machen möchten, benötigen Sie 380 Mio. USD. Dies sind die Kosten für die neueste EUV -Maschine von Advanced Semiconductor Materials Lithography (ASML). Der Versand ist ein Albtraum: Die Maschine ist so groß und empfindlich, dass 40 Güterbehälter, drei Frachtflugzeuge und 20 Lastwagen sie aus der niederländischen Fabrik in Veldhoven transportieren. All dies erzeugt und fokussieren Licht mit Wellenlängen fast so kurz wie Röntgenstrahlen, mit genügend Energie, um feste Objekte zu durchdringen.
Die Chipmacher bemühen sich, eine Vorhersage namens Moore’s Law zu erfüllen: diese Kapazität – oder die Anzahl der Transistoren auf einem Chip – verdoppelt sich tendenziell alle zwei Jahre. Wenn Chips gleich groß bleiben und idealerweise kleiner werden sollen, müssen Transistoren immer feiner sein.
Die Maschine von ASML schnitzt die Muster in die Siliziumwafer, die die Transistoren halten. Je feiner die Muster ist, desto mehr Rechenleistung können Sie auf einen Chip packen. Marc Assinck, ein Unternehmenssprecher, vergleicht leichte Wellenlängen mit der Dicke eines Stifthubs. Je mehr Details Sie auf einer Seite möchten, desto dünner sollte Ihr Stift sein. EUV -Licht hat eine Wellenlänge, die so schmal ist, dass es für das menschliche Auge unsichtbar ist und durch die meisten Materialien führt.
Das Licht wird erzeugt, indem ein Laser auf mikroskopische Zinnkugeln abgefeuert wird. Das Zinn verdunstet in Plasma, und das Plasma gibt Licht aus, das durch die Lithographiemaschine bewegt wird und speziell hergestellte Spiegel trifft. Das Licht wird durch eine „Maske“, die das Muster einer Schicht eines Chips ist, auf den Wafer geleuchtet. Der Bereich, der Licht ausgesetzt ist, härtet und der nicht exponierte Bereich wird in einer chemischen Lösung gelöst und hinterlässt ein 3D -Muster.
Denken Sie an einen Chip wie ein Gebäude mit 100 Stockwerken. Es dauert vier Monate, und jeder Boden hat ein eigenes Layout, nur die Merkmale dieses Layouts können nur 25 Nanometer betragen: kleiner als Teilchen von Influenzaviren, die etwa 100 Nanometer sind. EUV und andere Lithographiemaschinen schnitzen die Muster dieser Schichten nacheinander.
Die Maschinen sind nicht einfach zu machen. Wie Chips selbst sind sie in staubfreien Räumen, den saubersten Räumen der Erde, zusammengebaut. Chips funktionieren auf der Ebene der Atome: Ein einzelner Staubfleck kann sie unbrauchbar machen.
Warum ist Taiwan so wichtig?
ASML macht die Maschinen, die Chips machen, aber es macht die Chips nicht selbst. Dies geschieht hauptsächlich von einem anderen bemerkenswerten Unternehmen mit einem weiteren unauffälligen Namen: TSMC oder Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, das neun von 10 der fortschrittlichsten Halbleiter der Welt – einschließlich derjenigen, die iPhones, produziert. Da Taiwan so viele Halbleiterchips der USA herstellt und liefert, haben die USA ein zusätzliches Interesse daran, Taiwan zu schützen, in der Bedenken, dass China wird eindringen.
Im Jahr 2022 überzeugten die USA die niederländische Regierung, Exportkontrollen auf die Maschinen von ASML zu stellen und ihren Verkauf nach China einzuschränken. Bis heute, so ASML, wurden keine EUV -Lithographiemaschinen nach China verschifft, was bedeutet, dass China, wenn es – oder bis – seine eigenen EUV -Lithographiemaschinen erfindet, ein paar Jahre mit Technologie älter und weniger mächtig ist als die der westlichen Länder – tiefe ultraviolette Lithographie, beispielsweise anstelle von extremer Ultraviolet. Diese Maschinen können im Maßstab immer noch sehr komplexe Chips produzieren – einfach nicht so komplex.
Künstliche Intelligenz, eine weitere Technologie, in der die USA und China hart um den Vormarsch konkurrieren, hängt von den komplexesten und leistungsstärksten Halbleiterchips der Welt ab. Der führende Designer dieser Chips ist ein amerikanisches Unternehmen namens Nvidia. Die Chips werden von TSMC auf Maschinen von ASML hergestellt.
Chinas mangelnder Zugang zur EUV -Lithographie erklärt, warum das Debüt des chinesischen Chatbot Deepseek als solchen Schock für die Märkte kam. Ein chinesisches Unternehmen produzierte ein so leistungsstarkes Produkt wie Chat GPT mit weniger fortschrittlicher – billigerer – Technologie. Deepseek behauptet, dass der Training nur 6 Millionen US -Dollar gekostet hat, verglichen mit dem Milliarden von Dollar von US -Unternehmen ausgegeben, um dasselbe zu tun.
„Die USA sind der Ansicht, dass KI eine transformative Technologie sein wird, die fast jeden Wirtschaftssektor beeinflusst“, sagt Chris Miller, Autor von Chip War: Der Kampf um die kritischste Technologie der Welt. “Es will nicht, dass China einen Vorteil hat.”
Es ist auch für Verteidigung und Intelligenz von entscheidender Bedeutung. Die chinesische Volksbefreiungsarmee hat in den letzten Jahren „erhebliche Fortschritte“ bei ihren Bemühungen gemacht, KI im Kampf einzusetzen. entsprechend das Zentrum für Sicherheit und aufkommende Technologie.
Aber nicht jeder glaubt, dass Chinas Zugang zu ASMLs Maschinen eingeschränkt werden sollte, einschließlich ASML.
Auf eine Bloomberg -Konferenz im Oktober gefragt, wie sehr sich die Beschränkungen wirklich um Sicherheitsbedrohungen begeben hatten, sagte sein CEO Christophe Fouquet: „Immer mehr Menschen stellen sich genau diese Frage… Geht es wirklich um nationale Sicherheit?“
Die Debatte muss möglicherweise nicht lange fortgesetzt werden: Im Jahr 2024 enthüllte die chinesische Firma Shanghai Micro Electronics Company (SMIC), dass sie ein Jahr zuvor ein Patent für eine EUV -Lithographie -Maschine eingereicht hatte.
Wo kommen seltene Erden herein?
China hat andere Vorteile gegenüber westlichen Ländern im Rennen zur Herstellung von Chips. Neben Silizium benötigen Halbleiter sogenannte „Seltene Erden“-insbesondere Germanium und Gallium. Bis 2030 wird die Gallium -Nachfrage darauf projiziert Erhöhen Sie mehr als 350% gegenüber 2015 Ebenen. Die Deutschlandnachfrage wird sich voraussichtlich im gleichen Zeitraum verdoppeln. China produziert 98% des weltweiten Rohgalliums und mehr als zwei Drittel des weltweiten Rohdeutsches.
Dies ist ein Grund, warum Donald Trump die Ukraine unter Druck setzt, ihre seltenen Erden im Austausch für Hilfe zu übergeben, und warum das Paar nach Trumps erstem Treffen mit dem indischen Premierminister Narendra Modi bekannt gegeben hat, dass sie sich bereit erklärt hatten, „eine Erholungsinitiative“ für Seltene Erden zu starten.
Werden Quantenchips alles ändern?
Dann gibt es Quantenchips. Quantenchips würden theoretisch es Computern ermöglichen, Probleme viel, viel schneller zu lösen als die aktuellen Supercomputer der Welt. Dies liegt daran, dass anstatt das Äquivalent zu Ein- oder Ausschalten oder einer Null oder einem einzigen zu sein, Quantenchips auf einmal sein können – und jeder Zustand dazwischen. Eine häufige Erklärung ist ein Labyrinth: Ein normaler Computer würde den Weg durch ein Labyrinth finden, indem sie jede Option nacheinander testet. Ein Quantencomputer könnte alle gleichzeitig testen.
Bisher wurde das Quantencomputer nur unter begrenzten Umständen erreicht. Aber Microsoft kündigte diesen Monat an, dass es einen Chip gebaut habe Das könnte bedeuten, dass Quantencomputer innerhalb der Jahre gebaut werden könnten eher als Jahrzehnte.
In der Zwischenzeit ist Chinas öffentliche Ausgaben für die Quantentechnologie viermal so hoch wie in den USA. entsprechend Das Mercator Institute of China Studies, eine europäische ThinkTank. Und die Chips werden nicht mit EUV -Maschinen hergestellt. Stattdessen werden Quantenchips von Maschinen hergestellt, die unter Verwendung von Elektronen in Chips in Chips schnitzen. Und China hat diese Maschinen.
China hat auch eine Ressource, die in den Chip -Debatten oft übersehen wird, sagt David Reilly, Professor für Physik und Leiter des Quantenprogramms der Universität von Sydney.
“Der Schlüssel zu all dem sind Menschen”, sagt er. Durchbrüche ereignen sich, weil die Menschen einen Bedarf sehen und wissen, was die vorhandenen Wege, um diesem Bedarf zu erfüllen, sind und sich vorstellen können, was sie sein könnten.
„In China gibt es viele kluge Leute. Sie produzieren viele STEM -Absolventen “, sagt er. Und diese Absolventen machen vor der Rückkehr in den Top -US -amerikanischen, australischen und europäischen Universitäten ein Grund- oder Postgraduiertenstudium an den Top -US -amerikanischen, australischen und europäischen Universitäten.
“Ich möchte nicht sagen, dass Regierungen dafür irgendwie blind sind, aber wir konzentrieren uns viel auf den Transfer von materiellen Zügen”, sagt er. “Erfindungen passieren nicht im Vakuum.”
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