John Lanchester · Das Silizium ins Silicon Valley bringen: Den Mikrochip herstellen · LRB 16. März 2023

Stellen Sie sich die folgende uralte Szene vor: Ein Schriftsteller sitzt an einem Küchentisch und tut so, als würde er arbeiten. Habe es vor vierzig Jahren eingestellt. Die Konservativen sind an der Macht und alles ist kaputt, aber unser Thema ist Autorensache. Auf dem Tisch steht eine Schreibmaschine; Auf der einen Seite steht ein Radio, auf der anderen ein Telefon. Außerdem befinden sich im Zimmer ein Kühlschrank, ein Backofen, ein Herd, ein Toaster, ein Satz Autoschlüssel und ein Staubsauger. Jetzt spulen wir vor zur gleichen Szene, vierzig Jahre später. Die Konservativen sind wieder an der Macht und alles ist wieder kaputt; Der Raum (und vielleicht auch der Autor) ist etwas glänzender, aber die Dinge im Raum sind mehr oder weniger die gleichen. Zumindest erfüllt es die gleichen Funktionen, wenn man Laptop gegen Schreibmaschine, Handy gegen Festnetz, Dyson gegen Hoover tauscht.

Eine große Sache ist jedoch anders. Im Jahr 1983 gab es in dieser Küche nur eine Handvoll Transistoren, die alle in dem – wie der Name schon sagt – Transistorradio steckte. Im Jahr 2023 verwendet jeder Artikel auf dieser Liste von Haushaltsgegenständen Mikrochips, die jeweils aus Tausenden, Millionen, Milliarden von Transistoren bestehen. Backöfen, Kühlschränke, Staubsauger, Autoschlüssel, Radios, Lautsprecher: Sie alle enthalten mittlerweile Mikrochips. Ein gewöhnliches Auto enthält Dutzende davon. Ein schickes Auto enthält tausend. Und das sind nur die Standardkonsumgüter der Mitte des 20. Jahrhunderts. Die Dinge, die wir für die neue Technologie dieses Jahrhunderts halten, gehören zu den kompliziertesten und schönsten Artefakten, die die Menschheit je hergestellt hat, vor allem wegen der darin enthaltenen Chips. Das Telefon des Autors ist ein iPhone 12, das einen Chip für das Modem, einen Chip zur Steuerung von Bluetooth, einen Chip zur Bewegungs- und Orientierungserkennung, einen Chip zur Bilderkennung, Chips für kabelloses Laden, Batteriemanagement und Audio und einiges mehr verwendet Speicher Chips. Alle davon kauft Apple von anderen Unternehmen und alle sind im Vergleich zum wichtigsten Logikchip in diesem Telefon, dem von Apple selbst entwickelten A14, der 11.800.000.000 Transistoren enthält, einfache Biester. Der Laptop des Autors, ein MacBook Air, verwendet ein anderes „System auf einem Chip“, Apples M2. Dieser einzelne Chip enthält 20.000.000.000 Transistoren. Der Laptop enthält so viele Transistoren, dass der Autor bei einer Zeitreise ins Jahr 1983 jedem einzelnen Menschen auf dem Planeten ein Transistorradio geben könnte und immer noch eine Milliarde davon übrig hätte.

Wenn Sie einen Leitfaden darüber suchen, wie wir hierher gekommen sind, ist Chris Millers umfassendes, aufschlussreiches Buch „Chip War“ genau das Richtige für Sie. Soweit wir anders arbeiten, leben und denken als vor vierzig Jahren, tun wir dies dank der Revolutionen in Wirtschaft und Kommunikation, deren Basistechnologie jene Mikrochips sind, die sowohl die notwendige als auch die unmittelbare Ursache für die Wende der Menschheit hin zum Digitalen waren. Dieser Prozess begann mit der Vakuumröhre,

ein glühbirnenartiger Metallfaden, der in Glas eingeschlossen ist. Der durch das Rohr fließende elektrische Strom konnte ein- und ausgeschaltet werden und erfüllte eine Funktion, die einer Abakusperle ähnelte, die sich über einen Holzstab hin und her bewegte. Eine eingeschaltete Röhre wurde als 1 codiert, während die ausgeschaltete Vakuumröhre als 0 kodiert war. Diese beiden Ziffern könnten mithilfe eines binären Zählsystems jede beliebige Zahl ergeben – und könnten daher theoretisch viele Arten von Berechnungen ausführen.

Vakuumröhren könnten eine Neuprogrammierung von Systemen ermöglichen; sie konnten mehrfach und flexibel eingesetzt werden. Die Röhren ermöglichten komplexe Berechnungen, waren jedoch unhandlich, bruchanfällig und aufwändig zu reparieren. ENIAC, der 1946 eingeführte weltweit führende Computer der US-Armee, nutzte 18.000 Vakuumröhren, um die Flugbahnen der Artillerie schneller und genauer als jeder Mensch zu berechnen. Das machte es revolutionär, aber sein Nutzen war dadurch begrenzt, dass es die Größe eines Raumes hatte und dass jedes Mal, wenn eine einzelne Röhre ausfiel, was im Durchschnitt alle zwei Tage vorkam, die gesamte Maschine ausfiel.

Der Mann, der die Vakuumröhre verbesserte, war der in London geborene amerikanische Physiker William Shockley. Nach dem Krieg war Shockley bei Bell Labs beschäftigt, der Forschungsabteilung des US-amerikanischen Telefonmonopolisten AT&T. Er erkannte, dass bestimmte chemische Elemente eine ähnliche Funktion bei der Kodierung und Übertragung von Einsen und Nullen erfüllen könnten. Leitende Materialien leiten Elektrizität; bei nichtleitenden Materialien ist dies nicht der Fall; Halbleiter tun dies und tun es nicht, und diese Fähigkeit, in zwei verschiedenen Zuständen zu sein, macht binäre Berechnungen möglich. Shockley erarbeitete zunächst die Theorie der Halbleiterleitung und beauftragte dann seine Kollegen John Bardeen und Walter Brattain mit der Arbeit an einem praktischen Gerät zur Manipulation des elektrischen Stroms auf einem Halbleiter. Am 23. Dezember 1947 demonstrierten sie den ersten funktionierenden Transistor. Diese Erfindung brachte den drei Männern 1956 den Nobelpreis für Physik ein.

Shockley scheint verärgert darüber gewesen zu sein, dass es Bardeen und Brattain waren, die diesen ersten Schaltkreis geschaffen haben. Da Shockley das Labor leitete, konnte er die Arbeit an Transistoren nach und nach einstellen. Bardeen ging an die University of Illinois, wo er grundlegende Arbeiten zur Supraleitung durchführte und als erster und einziger Mensch einen zweiten Nobelpreis für Physik erhielt.* Shockley wollte reich werden. Mit seinem Nobelpreis in der Tasche verließ er Bell Labs und machte sich auf den Weg, ein neues Unternehmen zu gründen: Shockley Semiconductor. Und hier kommt seine Mutter ins Spiel. May Bradford Shockley, die im Hinterland von Missouri aufwuchs, war die Tochter von Bergbauingenieuren; 1904 war sie die einzige stellvertretende Mineralvermesserin in den USA. Ihre Zuneigung zu Palo Alto – sie hatte in Stanford studiert – führte dazu, dass sie sich dort zurückzog. Diese Tatsache wiederum veranlasste Shockley 1956, sein Unternehmen weiter unten in Mountain View zu gründen, das heute besser als die Heimat von Google bekannt ist. Damals hieß dieser Teil der Welt Santa Clara Valley. Heute trägt es einen anderen Namen. Möglicherweise ist Bradford Shockley, die den letzten Teil ihres Lebens als ziemlich gute Malerin verbrachte und 1977 im Alter von 97 Jahren starb, der Grund dafür, dass Silicon Valley dort ist, wo es ist.

Es führt kein Weg an der Tatsache vorbei, dass der Gründer des Silicon Valley ein außergewöhnlich schrecklicher Mensch war. Shockley war ein schrecklicher Manager und ein leidenschaftlicher Rassist, der seine Post-Nobel-Jahre damit verbrachte, selbst erfundene Theorien über „Dysgeniker“ oder genetische Degradierung und Rassenunterschiede als eine Form der natürlichen „Farbkodierung“ zu verbreiten, um vor mangelnder Intelligenz zu warnen. Es fällt auf, dass das offizielle Denkmal seines alten Freundes John Moll durch die National Academy of Sciences kein einziges Beispiel von Freundlichkeit, Charme oder Wohlwollen enthält, noch irgendeine Anekdote, die irgendein menschliches Ansehen auf diesem Gebiet widerspiegelt. Stattdessen stellt Moll fest, dass Shockleys „technische Einsichten durch seinen Mangel an Einsicht in menschliche Beziehungen aufgewogen wurden“. Das hatte Konsequenzen.

Transistoren zu erfinden war eine Sache, ein kluges Stück modernster Physik, aber sie nutzbar zu machen, war eine andere Sache. Sie ersetzten schnell Vakuumröhren, aber Tausende von Transistoren bedeuteten Tausende von Drähten, um sie zu verbinden, und die daraus resultierenden Geräte waren ein unelegantes Gewirr. Dies zu verbessern war eine technische Herausforderung, die von zwei Männern gelöst werden musste, die getrennt arbeiteten. Der erste war Jack Kilby, ein neu von Texas Instruments eingestellter Ingenieur. Das Unternehmen begann mit der Herstellung von Geräten zur Suche nach Ölvorkommen mithilfe seismischer Wellen, widmete sich während des Krieges der Herstellung von Sonarsystemen für die Marine und wollte nach dem Krieg auch auf andere elektronische Systeme für das Militär expandieren. Kilby kam im Sommer 1958 am TI an, als das Labor leer war. Da er ein neuer Mitarbeiter war, hatte er kein Urlaubskontingent, also machte er sich an die Arbeit und beschäftigte sich mit Transistoren, wobei er sich auf das Halbleiterelement Germanium konzentrierte. Ihm gelang ein Durchbruch: Anstatt Transistoren miteinander zu verbinden, baute er die Verkabelung in Germanium selbst ein, sodass in ein einziges Stück Metall – Germanium oder das andere nützliche Halbleitermaterial Silizium – mehrere Transistoren eingebaut werden konnten. Kilbys Innovation brachte ihm im Jahr 2000 den Nobelpreis für Physik ein.

Lange zuvor waren die Shockley-Transistoren implodiert. Shockley hatte die talentiertesten Ingenieure auf dem neuen Gebiet eingestellt, sich jedoch mit ihnen allen so sehr überworfen, dass sie 1957 das Unternehmen verließen, um Fairchild Semiconductor zu gründen. Diese Gruppe von Männern – die „verräterischen Acht“, wie Shockley sie nannte – waren die Begründer der modernen Halbleiterindustrie. Fairchild Semiconductor war der Geburtsort der Mikrochip-Industrie, und die verräterischen Acht waren die Leute, die das Silizium ins Silicon Valley brachten. Von den acht gründete Eugene Kleiner die Risikokapitalgesellschaft Kleiner Perkins, die zum Aufbau eines Großteils der modernen Technologiebranche beitrug (u. a. Amazon, AOL, Electronic Arts, Google und Twitter) und die Vorlage für das moderne US-amerikanische Risikokapital legte Industrie; Gordon Moore war die treibende Kraft hinter der Beschleunigungsfähigkeit von Mikrochips (das Mooresche Gesetz wurde daher nach ihm benannt); und das visionäre Genie Robert Noyce war der Mann, der zusammen mit Jack Kilby den Mikrochip erfand.

Der Texas-Instrument-Chip, Kilbys Erfindung, sah aus wie eine Mesa, die gestapelte Steinschicht, die Fans von Western aus Aufnahmen der amerikanischen Wüste kennen. Die Kabelschichten wurden vertikal übereinander aufgebaut. Noyce erfand eine neue Art von Chip, bei dem er mithilfe von Schablonen Metalllinien durch Löcher in der Schutzschicht auf der Oberseite malte. Diese Technik konnte mehrere Transistoren auf einem einzigen Chip unterbringen und war gegenüber Kilbys Version verbessert, da es keine freistehenden Drähte gab: Der Chip war völlig in sich geschlossen. „Die Transistoren wurden in einen einzigen Materialblock eingebaut. Bald wurden die „integrierten Schaltkreise“, die Kilby und Noyce entwickelt hatten, als „Halbleiter“ oder einfacher „Chips“ bekannt. Die Leute bei Fairchild erkannten sofort, dass ihr Chip eine Verbesserung gegenüber der Mesa-Variante darstellte: Er war kleiner, benötigte weniger Strom und ließ sich immer weiter miniaturisieren. Diese Chips hatten das Potenzial, eine dramatische neue Mehrzwecktechnologie zu sein. Das einzige Problem war, dass sie fünfzigmal teurer waren als einfachere Chips. Na und? „Alle waren sich einig, dass Noyces Erfindung klug, sogar brillant war.“ Alles was es brauchte war ein Markt.'

Wer sich für die Geschichte der Technik interessiert, weiß, wer der erste Kunde für neue Erfindungen ist. Wie der Biophysiker Luca Turin einmal zu mir sagte: „Das Militär ist das einzige Volk, das weiß, wie man Forschung finanziert, weil das Militär das einzige Volk ist, das wirklich weiß, wie man Geld verschwendet.“ Drei Tage nach der Gründung von Fairchild Semiconductor flog Sputnik 1 in die Umlaufbahn und das Unternehmen hatte plötzlich seinen Markt. Die NASA, deren Aufgabe es war, die Sowjetunion im Wettlauf um den Weltraum zu überholen, erteilte die erste bedeutende Bestellung für Noyces neuen Chip. Texas Instruments machte den Großteil seiner wichtigen Anfangsgeschäfte mit der US-Luftwaffe, die nach einer Möglichkeit suchte, die Genauigkeit ihrer Raketen zu erhöhen. „Innerhalb eines Jahres machten die Lieferungen von TI an die Luftwaffe 60 Prozent aller bisher für den Kauf von Chips ausgegebenen Dollar aus.“ Bis 1965 wurden 72 Prozent aller integrierten Schaltkreise vom US-Verteidigungsministerium gekauft.

Der erste Nutznießer der Militärausgaben war das Militär. Der Skandal um die Bombenangriffe der USA in Vietnam ist weithin bekannt: In dreieinhalb Jahren warf die Operation Rolling Thunder mehr Kampfmittel auf Vietnam ab, als die Alliierten im Zweiten Weltkrieg im gesamten pazifischen Kriegsschauplatz einsetzten. Weniger bekannt ist, dass das meiste davon fehlschlug. Die durchschnittliche Bombe in Vietnam landete 420 Fuß von ihrem Ziel entfernt. Miller nennt als Beispiel die Thanh-Hóa-Brücke, eine wichtige Verkehrsader in Nordvietnam, die 1965 das Ziel von 638 Bomben war, von denen jede verfehlte. Sieben Jahre später wurden die TI-Chips in dieselben Bomben eingebaut, und die letzten Luftangriffe am 13. Mai 1972 zerstörten die Brücke – eine Bestätigung der Bedeutung der neuen Technologie im Krieg, auch wenn sie weitgehend ignoriert wurde Der Kontext der US-Niederlage. (Die andere größere Bedeutung der Thanh-Hóa-Brücke bestand darin, dass der erste große Angriff dort Anlass zu einem Luftkampf war, bei dem die USA zu ihrem Erstaunen eine Reihe ihrer fortschrittlichsten Flugzeuge an vietnamesische Jäger verloren. Das war ein Schock für das System führte schließlich zur Gründung der Kämpferschule, die in „Top Gun“ zum Ausdruck kommt, was wiederum zur Fortsetzung von 2022 führte, die ein so großer Kinoerfolg war, dass Steven Spielberg Tom Cruise kürzlich sagte, sein Film habe „die gesamte Kinobranche gerettet“. Die Welt der Thanh-Hóa-Brücke – wir leben einfach darin.)

Von diesem Zeitpunkt an war das US-Militär dem Mikrochip als zentralem Bestandteil seiner strategischen Planung verpflichtet. Die Sowjetunion verfügte über mehr Männer und Material als die USA, daher entwickelten die USA einen Plan, um diese Vorteile durch überlegene Technologie auszugleichen. Sie haben mehr Männer und mehr Material, aber unsere Waffen treffen das Ziel – das war die Idee, und das erste Mal, dass sie im Einsatz war, war im Golfkrieg 1991. Dieser erste erstaunliche Bomben- und Marschflugkörpersturm beim Angriff auf Bagdad, den niemand, der ihn live im Fernsehen verfolgte, jemals vergessen wird, basierte auf einer enormen technologischen Überlegenheit, die wiederum auf dem allgegenwärtigen Mikrochip beruhte. Wie Miller es ausdrückt: „Der Kalte Krieg war vorbei; „Das Silicon Valley hatte gewonnen.“

Das wäre nicht passiert, wenn die Sowjetunion mit der Chipproduktion der USA mithalten könnte. Dass dies nicht gelang, lag zum Teil daran, dass die Sowjetunion seit Shockleys erstem Durchbruch auf Industriespionage angewiesen war, um mit den USA Schritt zu halten. Eine ganze Abteilung des KGB war auf den Diebstahl und das Kopieren von US-Chips spezialisiert. Das Problem bestand darin, dass die Fortschritte in der Mikrochip-Industrie so rasant waren, dass man, wenn man einen vorhandenen Chip erfolgreich kopiert hatte, weit hinter dem aktuellen Stand der Technik zurückblieb. Gordon Moore hatte vorhergesehen, dass sich die Leistung von Chips alle achtzehn Monate verdoppeln oder ihr Preis halbieren würde, und obwohl dies kein Gesetz, sondern eine Vorhersage war, erwies es sich als wahr.

Moores Gesetz verlieh der Chipindustrie einen besonderen Charakter. Nichts anderes, was die Menschheit jemals erfunden oder geschaffen hat, verdoppelt alle achtzehn Monate kontinuierlich seine Macht. Dies war das Ergebnis eines unbarmherzigen, fanatischen technischen Einfallsreichtums. Infolgedessen zog das Unternehmen eine besondere Art von Person an, wie zum Beispiel Intel, das aus Fairchild hervorgegangene Unternehmen, auf die gleiche Art und Weise, wie Fairchild aus Shockley hervorgegangen war. Wieder einmal verließen Moore und Noyce das Mutterschiff. Der ehrgeizigste Mann bei Intel – selbst nach technischen Maßstäben ist die Geschichte der Mikrochips männerdominiert – war Andy Grove, der am ersten Tag des Unternehmens eintrat und zum Chef aufstieg. Die Wespenneutralität von Groves Namen täuscht. Er wurde 1936 als András Gróf in Ungarn geboren. Sein frühes Leben war nicht einfach. Wie er in seinen Memoiren schreibt, hatte er mit zwanzig „eine ungarische faschistische Diktatur, eine deutsche Militärbesatzung, die „Endlösung“ der Nazis, die Belagerung von Budapest durch die sowjetische Rote Armee, eine Zeit chaotischer Demokratie erlebt In den Jahren unmittelbar nach dem Krieg gab es verschiedene repressive kommunistische Regime und einen Volksaufstand, der mit vorgehaltener Waffe niedergeschlagen wurde. Sein jüdischer Vater wurde in ein Arbeitslager geschickt und seine Mutter wurde von russischen Soldaten vergewaltigt, als Budapest am Ende des Krieges fiel. Der mittellose, kein Englisch sprechende Gróf floh nach Österreich, ging in die USA, machte eine Ausbildung zum Chemieingenieur, bekam einen Job bei Fairchild, wechselte zu Intel und leitete schließlich das Unternehmen. In dieser Rolle schuf er eine unverwechselbare Kultur, die in der gesamten Welt der Technologie enormen Einfluss hatte. Er schrieb ein Buch, benannt nach seiner Leitmaxime: Nur die Paranoiden überleben. Das ist eine ziemlich schlechte Lebensregel, aber dank der permanenten Beschleunigung des Mooreschen Gesetzes war es ein nützliches Mantra in der Mikrochip-Industrie.

Grove meinte, was er sagte. Bei Intel drehte sich alles um Paranoia und den Drang, das Nächste zu schaffen, bevor die Konkurrenz einen überholte. Die große Innovation des Unternehmens war der 4004, der erste Allzweck-Mikroprozessor, der die Dichte der Transistoren auf vorhandenen Chips verdoppelte und sie fünfmal schneller machte. Eine Titelgeschichte in Popular Electronics über einen Computer, der auf der nächsten Generation von Intel-Chips basiert, den Altair 8800, erregte die Aufmerksamkeit eines 19-jährigen Harvard-Studenten, der sofort erkannte, dass man mit dem Schreiben von Software für die neue Generation ein Vermögen machen konnte Maschinen. In diesem Moment beschloss Bill Gates, sein Studium in Harvard abzubrechen und ein Unternehmen zu gründen, das sich der Nutzung der durch Intels Erfindung eröffneten Möglichkeiten widmete. Er sagte, dass seine Hauptsorge, als er den Schritt wagte, nicht darin bestand, dass seine Idee falsch war, sondern dass Microsoft, das er noch nicht geschaffen hatte, bei der Entwicklung eines Betriebssystems für das noch ungeborene Personal von jemand anderem geschlagen werden würde Computer.

Wenn der erste wichtige Nutznießer der Shockley/Fairchild/Intel-Revolution das Militär war, war der zweite der Rest von uns. Der anfängliche Anstieg der Militärausgaben machte Chips billiger und veranlasste ihre Erfinder, sich auf Robustheit und Zuverlässigkeit zu konzentrieren, was, wie sich herausstellt, das ist, was jede Industrie von Mikrochips erwartet. Intel hat eine Reihe regelmäßiger Updates seiner Chip-Architektur herausgebracht, der allgegenwärtigen x86-Serie, die jahrzehntelang die meisten PCs der Welt mit Strom versorgte. Die x86-Architektur steht nicht mehr an der Spitze der Computertechnik, aber selbst jetzt sind diese Intel-Chips die grundlegende Technologie, die den Cloud-Diensten zugrunde liegt, die mehr oder weniger alles Digitale ausführen, bis hin zu diesem LRB-Artikel, wenn Sie ihn online lesen.

Gehen wir etwas zurück, wie Miller es tut, und die Geschichte des Mikrochips hat zwei Hauptstränge, einen über ihre Entstehung und einen anderen über ihre Herstellung. Der Genesis-Mythos handelt vom Silicon Valley und den intellektuellen Nachkommen Shockleys. Der Rest der Geschichte ist viel globaler. Der Schwerpunkt des Produktionsstrangs liegt in Ostasien, wo die überwiegende Mehrheit der weltweiten Chips hergestellt wird. Der Prozess der Auslagerung der Fertigung begann eher zufällig. Der für den Prozess verantwortliche Mann war ein Fairchild-Manager namens Charlie Sporck. Er hatte ein Problem. Amerikanische Arbeitskräfte waren teuer, nicht zuletzt, weil – boo! – Sie gehörten in der Regel Gewerkschaften an. „Chipfirmen stellten Frauen ein“, schreibt Miller, „weil ihnen niedrigere Löhne gezahlt werden konnten und sie weniger wahrscheinlich als Männer bessere Arbeitsbedingungen forderten.“ Produktionsleiter glaubten auch, dass die kleineren Hände von Frauen es ihnen ermöglichten, fertige Halbleiter besser zusammenzubauen und zu testen. Aber die Nachfrage nahm weiter zu und das Angebot an kompetenten, erschwinglichen, kleinhändigen weiblichen Arbeitskräften in den USA konnte nicht mithalten. „Wo auch immer sie in Kalifornien hinschauten, Halbleitermanager wie Sporck konnten nicht genug billige Arbeitskräfte finden.“ Fairchild durchstreifte die USA und eröffnete schließlich Einrichtungen in Maine – wo die Arbeiter „einen Hass auf die Gewerkschaften hegten“, berichtete Sporck – und in einem Navajo-Reservat in New Mexico, das Steueranreize bot. Die Lösung kam in Asien, wo Fairchild 1963 sein erstes Montagewerk in der Nähe des Flughafens in Hongkong eröffnete. „Wir hatten Gewerkschaftsprobleme im Silicon Valley“, sagte Sporck. „Wir hatten im Orient nie Gewerkschaftsprobleme.“ In Hongkong kostete die entsprechende Arbeitskraft 25 Cent pro Stunde, ein Zehntel des amerikanischen Preises.

Das erste asiatische Land, das in großem Umfang von den neuen Erfindungen profitierte, war Japan, und das erste Unternehmen, das dies tat, war Sony, das den Transistor mit seiner überaus erfolgreichen Reihe von Transistorradios erfolgreich nutzte. Das immer noch hübsche TR-55, Sonys erstes Radio, war sofort ein weltweiter Erfolg und bildete die Grundlage für eines der größten Unternehmen der Unterhaltungselektronik. Es spiegelte auch ein Versagen von Texas Instruments wider, das ein eigenes Radio entwickelt hatte, aber die Preise und die Markteinführung in die Höhe trieb und das Feld den Japanern überließ, die gerne die Lizenzgebühren für die Verwendung amerikanischer Technologie zahlten. Ähnliches geschah mit dem Taschenrechner: Jack Kilby hatte einen Prototypen entworfen, scheiterte aber an der Ansicht der Vermarkter, es bestehe keine Nachfrage dafür – ein Fehler, der das Feld für das japanische Unternehmen Sharp freiließ. Schließlich erhielt Akio Morita, der Chef von Sony, das Recht, ein Texas Instruments-Werk in Japan zu eröffnen.

Das war ein gutes Geschäft, aber es war mehr als nur ein Geschäft. „Für Außenpolitikstrategen in Washington führten die zunehmenden Handels- und Investitionsbeziehungen zwischen den beiden Ländern dazu, dass Tokio immer enger in ein von den USA geführtes System eingebunden wurde.“ 1960 hatten die USA und Japan eine überarbeitete Fassung ihres Sicherheitsvertrags von 1951 unterzeichnet, der Japan als Bedingung für die Beendigung der Besatzung auferlegt wurde. Die Revision löste heftige Proteste aus, die den Premierminister Hayato Ikeda dazu veranlassten, einen Plan zur Verdoppelung des japanischen BIP bis zum Ende des Jahrzehnts anzukündigen. Japan erreichte Ikedas Ziel zwei Jahre früher, nicht zuletzt dank des Beitrags seiner Transistor- und Mikrochip-basierten Industrien. Ähnliches geschah in Südkorea, Singapur und Taiwan. Chips waren nicht nur ein Geschäft, sie waren auch eine Politik. Dank des wirtschaftlichen Aufschwungs, den sie mit sich brachten, waren die USA kurz davor, die „Großostasiatische Wohlstandssphäre“ zu schaffen, die die Japaner angeblich während des Zweiten Weltkriegs errichten wollten.

Taiwan steht im Mittelpunkt dieser Geschichte. Der Umgang des Landes mit der neuen Technologie war zunächst uneinheitlich. Bei einem Treffen mit zwei leitenden Angestellten von Texas Instruments im Jahr 1968 sagte der Wirtschaftsminister KT Li den Amerikanern, dass „geistiges Eigentum etwas war, mit dem Imperialisten weniger fortgeschrittene Länder schikanierten“. Das ist in Entwicklungsländern keine ungewöhnliche Sichtweise, aber selten äußert es jemand so direkt. Li gewöhnte sich jedoch schnell an die Realität der Situation. Wenn Taiwan amerikanische Investitionen und Zugang zu amerikanischen Märkten wollte, müsste es einfach seine Bedenken hinsichtlich der Frage des geistigen Eigentums zerstreuen und sich dem Programm anschließen. Die potenziellen wirtschaftlichen Vorteile, die dies mit sich brachte, waren groß, und Li erkannte sie klar.

Taiwan und die USA waren seit 1955 Vertragspartner, doch mit der Niederlage in Vietnam gerieten Amerikas Sicherheitsversprechen ins Wanken. Von Südkorea bis Taiwan, von Malaysia bis Singapur suchten antikommunistische Regierungen nach der Gewissheit, dass der Rückzug der USA aus Vietnam sie nicht schutzlos zurücklassen würde. Sie suchten auch nach Arbeitsplätzen und Investitionen, um der wirtschaftlichen Unzufriedenheit entgegenzuwirken, die einige ihrer Bevölkerungen zum Kommunismus trieb. Li erkannte, dass Texas Instruments Taiwan dabei helfen könnte, beide Probleme gleichzeitig zu lösen.

US-Investitionen würden zum Aufbau einer Chipindustrie in Taiwan beitragen und die Ausbildung der Ingenieure unterstützen, die die Fabriken leiten würden. (Chip-Manufakturen werden „Fabs“ genannt, kurz für „Fabrication Plants“, ich denke, hauptsächlich, um die altmodische, gewerkschaftlich organisierte, Schutzhelm tragende Atmosphäre von „Fabriken“ zu vermeiden. Fabs sind ein Ort mit Schutzanzügen und positivem Luftdruck, in dem Luft weht aus dem Raum statt hinein, so dass kein einziger Mikrometer potenziell katastrophaler Staub den Herstellungsprozess kontaminieren kann – weit entfernt von Manchester im 19. Jahrhundert.) Die Investition würde den USA auch einen Anteil an der Verteidigung Taiwans verschaffen Es war eine Zeit, in der Amerikas Begeisterung für militärische Abenteuer in Asien auf einem Tiefpunkt war. TI verpflichtete sich 1968 zum Bau seiner Fabrik in Taiwan. 1980 lieferten sie ihren milliardsten Chip aus. Es gab eine neue Strategie.

Von Südkorea bis Taiwan, von Singapur bis zu den Philippinen ähnelte eine Karte der Halbleitermontageanlagen einer Karte amerikanischer Militärstützpunkte in ganz Asien. Doch selbst nachdem die USA schließlich ihre Niederlage in Vietnam eingestanden und ihre militärische Präsenz in der Region reduziert hatten, blieben diese transpazifischen Lieferketten bestehen. Ende der 1970er Jahre fielen die Dominosteine nicht mehr dem Kommunismus zum Opfer, sondern Amerikas Verbündete in Asien waren noch stärker in die USA integriert.

Einer der beiden TI-Manager bei diesem heiklen Treffen mit Li war Morris Chang, eine bedeutende Persönlichkeit in der miteinander verknüpften globalen Geschichte von Technologie und Politik. Chang wurde 1931 auf dem chinesischen Festland geboren. Er wuchs während des Bürgerkriegs und des Zweiten Weltkriegs in Hongkong und China auf, emigrierte 1949 in die USA, ging nach Harvard, wechselte dann zu TI und stieg an die Spitze des Unternehmens auf. Nachdem er 1983 im Alter von 52 Jahren zurückgetreten war, wurde er von Li, jetzt Minister ohne Geschäftsbereich, mit dem Auftrag, die Technologieindustrie des Landes zu entwickeln, nach Taiwan gelockt. Taiwan war für Chang zutiefst fremd, der inzwischen, wie Miller sagt, „wohl eher Texaner als Chinese“ war. Aber der neue Job war unwiderstehlich. Chang wurde damit beauftragt, eine weltweit führende Chipindustrie aufzubauen. Zu diesem Zweck gründete er TSMC, die Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, die heute unangefochtener Weltmeister bei der Herstellung fortschrittlicher Mikrochips ist.

Zu den superklugen Dingen, die Chang tat, gehörte die Erkenntnis, dass der Wettbewerbsvorteil für TSMC nicht in der Entwicklung von Chips liegen würde. Unternehmen wie Intel, Samsung und Motorola haben das getan und sind dabei große Risiken eingegangen. Es kann 500 Millionen US-Dollar kosten, einen hochmodernen Chip zu entwerfen – nicht zu bauen, sondern nur zu entwerfen. Und sobald es entworfen ist, greift das Mooresche Gesetz und das Rennen um die nächste schrittweise Verbesserung von Geschwindigkeit und Leistung ist eröffnet. Der Plan von TSMC bestand darin, sich stattdessen der Chipherstellung zu widmen: die fortschrittlichsten Fabriken der Welt zu bauen und einen Wettbewerbsvorteil in einer Phase der Produktion zu schaffen, in der niemand sonst konkurrieren könnte. TSMC wäre in der Herstellung so weit voraus, würde so viel Geld ausgeben, um so gut darin zu sein, dass niemand mit dem mithalten könnte, was sie heute tun, geschweige denn mit dem mithalten könnte, was sie morgen tun könnten, angetrieben durch einen Jahresumsatz von über 4 Milliarden US-Dollar bei den Ausgaben für Forschung und Entwicklung. Erinnern Sie sich an unseren Autor mit den von Apple entwickelten Mikroprozessoren A14 und M2? Diese wurden im Fab 18 von TSMC hergestellt, einem einzigen Gebäude in der Stadt Tainan, in dem viele der fortschrittlichsten Mikroprozessoren der Welt hergestellt werden. Wie Miller sagt: „Der auf der Rückseite jedes iPhones eingravierte Text – „Designed by Apple in California. Assembled in China“ – ist höchst irreführend. Die unersetzlichsten Komponenten des iPhones werden tatsächlich in Kalifornien entworfen und in China zusammengebaut. Aber sie können nur in Taiwan hergestellt werden.'

Die moderne Mikrochiplandschaft ist im Großen und Ganzen zweigeteilt. Da sind zum einen die Rohstoffchips, die in fast allem vorhanden sind. Die komplizierten Lieferketten bei der Herstellung und Verteilung dieser Chips wurden den meisten Menschen erst während der Pandemie bewusst, als einem Anstieg der Nachfrage in einigen Sektoren – all den Bildschirmen und Geräten, die wir bei der Arbeit von zu Hause aus verwendeten – ein Nachfrageeinbruch gegenüberstand andere, insbesondere diejenigen, die wir nicht nutzten, weil wir Homeoffice machten, wie zum Beispiel Autos. Als die Pandemie endete, wechselte die Quelle der Nachfrage, und plötzlich waren Autos knapp, weil ihre Hersteller die benötigten Chips nicht bekommen konnten. (Wenn Sie seit der Pandemie ein Auto gemietet haben, werden Sie die Folge davon bemerkt haben: Die Autovermietung ist viel teurer, weil die Autovermietungen während der Corona-Krise die Größe ihrer Flotten reduziert haben, in der Annahme, dass dies der Fall sein würde in der Lage, sie problemlos zu vergrößern, wie sie es in der Vergangenheit getan haben. Diese Annahme kollidierte mit der Realität, dass alle anderen das Gleiche taten. Der durchschnittliche Anstieg der Mietwagenpreise weltweit betrug im vergangenen Jahr 47 Prozent. Das ist das Angebot an Mikrochips und (Nachfragekurve am Werk.) Die meisten Chips in all diesen Branchen werden immer noch in Ostasien hergestellt.

Der andere Teil der Landschaft umfasst das obere Ende des Geschäfts. Können wir, bevor wir zur Geopolitik kommen, einen Moment Zeit haben, um das Erhabene der Technologie zu bewohnen? Mikrochips gehören zu den außergewöhnlichsten Objekten, die die Menschheit je geschaffen hat. Miller hat ein gutes Beispiel dafür: Das Coronavirus ist winzig, etwa ein Hundertmilliardstel Meter groß, aber im Vergleich zu den kleinsten Transistoren, die in Fab 18 hergestellt werden und halb so groß sind, ist es ein galoppierendes Tier. TSMC spricht nun von Transistorknoten im Maßstab von drei Milliardstel Metern. Dies ist so gering, dass Quanteneffekte, die meist auf subatomarer Ebene auftreten, relevant werden.

Die zur Herstellung dieser außerordentlich empfindlichen Artefakte erforderlichen Maschinen sind größer und komplizierter geworden, da die Mikrochips kleiner und leistungsfähiger geworden sind. Das Silizium wird mit einer neuen Technik namens Extrem-Ultraviolett-Lithographie auf die Chips geätzt. Stellen Sie sich ein Mikroskop vor, das aus kleinen Dingen große Dinge macht. Drehen Sie es nun um, so dass die Linse Großes klein macht. Und jetzt nutzen Sie diesen Prozess, um ein superkomplexes Design auf einen unendlich kleinen Mikrochip zu ätzen. Das ist die Lithographie, die die Grundlage der Mikrochip-Herstellung bildet, seit Jay Lathrop von TI sie 1958 erfunden hat. Doch je kleiner die Chips wurden, desto schwieriger wurde der Lithographieprozess.

Am äußersten Ende der Technologie steht das niederländische Unternehmen ASML, das einzige Unternehmen der Welt, das die EUV-Lithographie beherrscht. Dieser Prozess beinhaltet die Erzeugung von EUV-Licht, was wiederum Folgendes beinhaltet

Eine winzige Zinnkugel mit einer Größe von dreißig Millionstel Metern, die sich mit einer Geschwindigkeit von etwa zweihundert Meilen pro Stunde durch ein Vakuum bewegt. Anschließend wird das Zinn zweimal mit einem Laser getroffen: Der erste Impuls erwärmt es, der zweite schießt es in ein Plasma mit einer Temperatur von etwa einer halben Million Grad, das um ein Vielfaches heißer ist als die Oberfläche der Sonne. Dieser Vorgang des Zinnstrahlens wird dann fünfzigtausend Mal pro Sekunde wiederholt, um EUV-Licht in den für die Herstellung von Chips erforderlichen Mengen zu erzeugen.

Das Unternehmen, das gelernt hat, wie man das macht, ist eine amerikanische Firma namens Cymer. Ihr Prozess war von einem Laser abhängig, der so leistungsstark war, dass er zu viel Wärme erzeugte, wenn er nicht mit Ventilatoren gekühlt werden konnte; aber die Ventilatoren liefen so schnell, dass ihnen die Orientierung ausging; Deshalb erfanden Ingenieure ein Verfahren, um die Ventilatoren mithilfe von Magneten in der Luft zu halten. Das Unternehmen, das den neuen Laser erfunden hat, ist eine deutsche Firma mit dem ablenkenden Namen Trumpf. Seine Entwicklung dauerte ein Jahrzehnt. Jeder Laser besteht aus 457.329 Teilen. Der nächste Schritt in EUV war die Herstellung eines neuen Spiegeltyps der deutschen Firma Zeiss, des glattesten Spiegels, der jemals hergestellt wurde: Wenn er die gleiche Größe wie Deutschland hätte, würde seine kleinste Unregelmäßigkeit 0,1 Millimeter betragen. Aber der komplizierteste Laser aller Zeiten und der glatteste Spiegel aller Zeiten sind nur zwei Komponenten des Lithographiegeräts von ASML. Schauen Sie sich diese Kette noch einmal an: Das taiwanesische Unternehmen (TSMC) beauftragt das niederländische Unternehmen (ASML), das US-Unternehmen (Cymer) beauftragt das deutsche Unternehmen (Trumpf) und auch das andere deutsche Unternehmen (Zeiss). Es ist kein Wunder, dass das neueste EUV-Gerät von ASML „die teuerste in Massenproduktion hergestellte Werkzeugmaschine der Geschichte“ ist.

An diesem Punkt verschmelzen das Erhabene der Technik und die Geopolitik. Chips sind allgegenwärtig, Spitzenchips jedoch nicht: Sie sind das Produkt eines hochkonzentrierten Herstellungsprozesses, in dem eine winzige Anzahl von Unternehmen einen unüberwindbaren globalen Engpass darstellt. Wenn Sie nicht mit ASML arbeiten können, können Sie keinen High-End-Chip herstellen. Wenn Sie Ihren Spitzenchip nicht von TSMC, Samsung oder Intel herstellen lassen können, hat es keinen Sinn, ihn zu entwerfen, weil niemand sonst ihn herstellen kann.

Dies ist wichtig, da High-End-Chips in einer Reihe von Industrien unverzichtbar sind, insbesondere in solchen, die dem Militär angehören oder an das Militär angrenzen, und es ist besonders wichtig für China. Wir sind daran gewöhnt, dass alles in China hergestellt wird, bis hin zu vielen Produkten bekannter westlicher Marken. In ihrem 2007 erschienenen Buch „Ein Jahr ohne „Made in China““ versuchten die amerikanische Journalistin Sara Bongioni und ihre Familie ein Jahr lang, ohne in China hergestellte Waren zu leben, und stellten fest, dass einige Artikel nirgendwo anders erhältlich waren. Bongioni wies auch darauf hin, dass ihr Experiment undenkbar gewesen wäre, wenn ihre Kinder digital vernetzte Teenager und keine zugänglichen Kleinkinder gewesen wären. Alles wird in China hergestellt: Das ist eine Binsenweisheit.

Für High-End-Mikrochips gilt diese Binsenweisheit jedoch nicht. China muss leistungsstarke Mikrochips importieren. Die Zahlen, um die es geht, sind beträchtlich. Die meiste Zeit dieses Jahrhunderts hat China mehr Geld für den Import von Mikrochips ausgegeben als für den Import von Öl. „Chinas Import von Chips – 260 Milliarden US-Dollar im Jahr 2017 … war weitaus größer als der Ölexport Saudi-Arabiens oder der Autoexport Deutschlands.“ „China gibt jedes Jahr mehr Geld für den Kauf von Chips aus als der gesamte weltweite Handel mit Flugzeugen.“ China ist sich seiner Abhängigkeit vom Westen in diesem Bereich sehr bewusst und hat verzweifelt Geld ausgegeben, um aufzuholen. Miller beschreibt das beginnende Bewusstsein dieser Tatsache als Chinas „Sputnik-Moment“ – den Punkt, an dem die Supermacht erkennt, dass sie in Rückstand geraten ist und aufholen muss. Das ist eine interessante Metapher, denn zur Zeit von Sputnik betrachteten sich die USA als globale Supermacht; Zu sagen, dass China einen Sputnik-Moment erlebt, bedeutet zu sagen, dass es über sich selbst denkt, wie es Amerika Mitte der 1950er Jahre tat.

Miller schreibt am Ende seines Buches: „Ohne eine wesentliche Änderung der US-Exportbeschränkungen wird die Volksbefreiungsarmee einen Großteil der benötigten Rechenleistung einfach durch den Kauf im Silicon Valley erwerben.“ Im Oktober 2022 kam es zu dieser „großen Veränderung“, ohne vorher wenig Ankündigung und danach nicht annähernd genug Aufmerksamkeit. Die Biden-Regierung kündigte ein Verbot von Mikrochip-Exporten nach China an, das sich sowohl an US-Unternehmen richtet, die mit China Geschäfte machen, als auch an alle ausländischen Unternehmen, die in den USA hergestellte Halbleitertechnologie verwenden. Das bedeutet für alle und überall – ein äußerst weitreichendes Verbot, dessen Ziel es ist, die chinesische Halbleiterindustrie lahmzulegen. Trump hat ein gutes Wort über den Handelskrieg mit China geredet, aber wenn es darum geht, Chinas strategische Interessen absichtlich zu schädigen, war nichts, was er getan hat, auch nur eine Landmeile von Bidens neuer Politik entfernt.

Dies ist die nächste große Wendung in der globalen Geschichte des Mikrochips. Das Chip-Verbot wurde als „Wirtschaftskriegserklärung“ bezeichnet. Und vielleicht nicht nur Wirtschaftskrieg. In Militärkreisen geht man davon aus, dass KI für die nächste Innovationswelle in der Kriegsführung von entscheidender Bedeutung sein wird. Die KI-Revolution wird von der neuen Chip-Technologie abhängen. Der zweite Kalte Krieg wird ein militärisch-technologischer Wettbewerb sein, genau wie der erste, und auch hier werden Halbleiter im Mittelpunkt stehen. Mit der Ankunft der ersten Drohnenschwärme auf den Schlachtfeldern beginnen wir, einen ersten Eindruck davon zu bekommen, wie das aussehen könnte. In Kürze erhältlich: unbemannte Fahrzeuge, Fire-and-Forget-Raketen, „herumlungernde Munitionssysteme“ und Morddrohnen mit Gesichtserkennung. Fortschrittliche Chips sind für die Entwicklung neuer Waffensysteme ebenso wichtig wie für die Waffen selbst, da die meisten Tests für diese Systeme auf Computern durchgeführt werden. Wir drücken die Daumen, dass all dies dazu beiträgt, den Dritten Weltkrieg zu vermeiden.

Was die technologische Dividende angeht, die letztendlich auf den Rest von uns übergehen wird – wer weiß? Die neue Technologie wird überall verbreitet sein, von der Energie über die Medizin bis hin zum Transportwesen, genau wie in den ersten sechs Jahrzehnten der Halbleiterindustrie. Um nur ein Beispiel zu nennen: Dank der Einführung von ChatGPT und seinen Konkurrenten bekommen wir jetzt einen ersten Eindruck davon, wie verbraucherorientierte KI aussehen wird. Als ich die neueste Version des Chatbots bat, die Vorteile der Technologie aufzulisten, konzentrierten sich drei der vier Antworten auf die Kommunikation zwischen Unternehmen und dem Einzelnen.† Ich vermute, dass dies bald Kundendienstsysteme bedeuten wird, die die Hölle der Telefonautomatisierung ersetzen mit Chat-Diensten, die meist viel besser sind, aber keinen Ausweg aus ihren geschlossenen Systemen bieten, unfähig sind, Fehler zuzugeben und es einem nie erlauben, mit einem Menschen in Kontakt zu treten. Es wird also viel besser sein, außer wenn es viel schlimmer ist. Hoffen wir, dass es auch ein paar coole Verbraucherartikel gibt, die uns vom Rest ablenken.

Senden Sie Briefe an:

The Editor London Review of Books, 28 Little Russell Street London, WC1A [email protected] Bitte geben Sie Namen, Adresse und Telefonnummer an.

20. Oktober 2022

4. August 2022

16. Dezember 2021

The Editor London Review of Books 28 Little Russell Street London, WC1A 2HN [email protected] Bitte geben Sie Namen, Adresse und Telefonnummer an

Als Bardeen 1956 den Preis entgegennahm, nahm er seine Frau und eines seiner Kinder mit, ließ die beiden anderen jedoch zurück, weil sie in Harvard waren und er ihr Studium nicht unterbrechen wollte. König Gustav VI. tadelte ihn, weil er nicht alle drei mitgebracht hatte, und Bardeen sagte, dass er es beim nächsten Mal tun würde. Er löste sein Versprechen 1972 ein.

Die Version, die ich meine, ist die experimentelle neue Version von Microsofts Bing. Es gab Spekulationen darüber, was genau die zugrunde liegende Technologie ist, da Bing volatiler und unberechenbarer ist als ChatGPT, aber eine Echtzeitsuche im Internet hinzufügt und Quellen für seine Antworten bereitstellt. ChatGPT läuft auf GPT-3 von OpenAI, und einige Analysten glauben, dass das neue Bing zumindest einige Technologien aus einer frühen Beta-Version von GPT-4 enthält.