ASIC

In jedem Computer stecken kleine Bauteile aus Silizium, die rechnen. Man nennt sie Chips. Die meisten davon sind Allrounder: Sie können alles Mögliche, weil man ihnen per Software sagt, was sie gerade tun sollen. Ein ASIC ist das Gegenteil davon. Die Aufgabe ist hier direkt in die Verdrahtung des Chips eingebaut und lässt sich nachträglich nicht mehr ändern. Die Abkürzung steht für Application-Specific Integrated Circuit, also eine Schaltung für genau eine Anwendung. Ein Vergleich: Ein Schweizer Taschenmesser kann vieles einigermaßen, ein Küchenmesser nur eine Sache – aber die deutlich besser.

Warum Spezialchips die KI-Rechenzentren erobern

Große KI-Modelle bestehen im Kern aus riesigen Mengen einfacher Rechnungen, vor allem Multiplikationen und Additionen. Ein Allzweckprozessor verschwendet dabei viel Energie für Aufgaben, die gerade niemand braucht: Er muss Befehle einlesen, sortieren und verwalten. Ein ASIC lässt all das weg. Das Ergebnis sind je nach Anwendung Faktoren, keine Prozente: Manche Spezialchips erledigen ihre Aufgabe zehnmal schneller oder mit einem Bruchteil des Stroms.

Strom ist inzwischen der entscheidende Kostenfaktor. Ein großes Rechenzentrum verbraucht so viel Energie wie eine Kleinstadt. Wer den Verbrauch pro Rechenschritt halbiert, spart über Jahre dreistellige Millionenbeträge. Deshalb entwickeln Google, Amazon und Microsoft eigene Chips, statt nur bei Nvidia einzukaufen. Google nennt seine Variante TPU, Tensor Processing Unit.

Für Anleger ist das ein wiederkehrendes Thema in den Wirtschaftsnachrichten. Jede Meldung über einen neuen hauseigenen Chip eines Tech-Konzerns ist auch eine Nachricht über Abhängigkeit. Wer seine Chips selbst entwirft, verhandelt anders mit Zulieferern.

Vom Entwurf zur fertigen Schaltung

Ein ASIC entsteht am Rechner. Ingenieure beschreiben in einer speziellen Sprache, welche Rechenwerke der Chip enthalten soll und wie sie verbunden sind. Software übersetzt diese Beschreibung in einen Bauplan aus Milliarden winziger Schalter, sogenannter Transistoren. Dieser Plan wandert an eine Chipfabrik, meist TSMC in Taiwan oder Samsung in Südkorea. Dort wird er Schicht für Schicht auf Siliziumscheiben belichtet.

Dieser Weg ist teuer und langsam. Allein die Belichtungsmasken für einen modernen Chip kosten zweistellige Millionenbeträge. Vom ersten Entwurf bis zum lieferbaren Produkt vergehen oft zwei bis drei Jahre. Und ein Fehler im Design lässt sich nicht per Update beheben – der Chip muss neu gefertigt werden.

Deshalb lohnt sich ein ASIC nur bei großen Stückzahlen oder sehr hohem Nutzen pro Stück. Für kleinere Projekte gibt es einen Mittelweg: das FPGA, ein Chip, dessen Verdrahtung sich nachträglich umprogrammieren lässt. Er ist langsamer und stromhungriger als ein ASIC, dafür flexibel. Ein häufiger Irrtum ist übrigens, eine Grafikkarte für einen ASIC zu halten. Sie ist zwar auf bestimmte Rechenarten spezialisiert, bleibt aber frei programmierbar.

Wo überall Spezialchips stecken

Am bekanntesten wurden ASICs durch das Schürfen von Bitcoin. Ab etwa 2013 verdrängten Chips, die ausschließlich den Bitcoin-Rechenalgorithmus beherrschen, alle Grafikkarten aus diesem Geschäft. Solche Geräte können sonst nichts – wird die Währung wertlos, sind sie Elektroschrott.

Im Alltag begegnen sie einem unbemerkt. Im Smartphone sitzt ein eigener Baustein für Fotos, einer für Videokompression und einer für Spracherkennung. Deshalb hält der Akku beim Filmen überhaupt durch. Auch Router, Fernseher, Autos und Hörgeräte enthalten solche Schaltungen.

In Börsenmeldungen taucht der Begriff meist im Zusammenhang mit KI-Beschleunigern auf. Firmen wie Broadcom und Marvell verdienen daran, für Google oder Meta maßgeschneiderte Chips zu entwerfen. Wer solche Nachrichten liest, sollte den Kern behalten: Spezialisierung bringt Tempo und spart Strom, kostet aber Flexibilität und viel Geld im Voraus.