Logik-ICs

Ein Chip ist ein winziges Plättchen aus Silizium, auf dem Millionen oder Milliarden kleinster elektrischer Schalter sitzen. Solche Chips gibt es in verschiedenen Bauarten, je nachdem, welche Aufgabe sie erfüllen. Logik-ICs sind die Sorte, die rechnet: Sie verknüpfen elektrische Signale nach festen Regeln und leiten daraus neue Signale ab. Die Abkürzung IC steht für „integrated circuit“, also integrierte Schaltung – viele Schalter, zusammengepackt auf einem einzigen Plättchen. Ein Prozessor in einem Handy oder Laptop ist ein Logik-IC, ebenso ein Grafikchip. Die wichtigste Abgrenzung ist die zum Speicherchip: Der merkt sich Daten, der Logik-IC verarbeitet sie.

Warum Nvidia, TSMC und Intel an diesen Chips hängen

Fast alles, was heute als KI-Boom in den Wirtschaftsnachrichten auftaucht, ist im Kern eine Nachfrage nach Logik-ICs. Ein großes Sprachmodell zu trainieren bedeutet, unvorstellbar viele Rechenoperationen auszuführen. Diese Operationen passieren auf Logikchips, meist auf Grafikprozessoren. Wer solche Chips baut oder produziert, verdient an jedem neuen Rechenzentrum mit.

Das erklärt auch die politische Dimension. Die modernsten Logik-ICs entstehen nur in wenigen Fabriken weltweit, ein großer Teil davon in Taiwan bei der Firma TSMC. Die USA haben den Export besonders leistungsfähiger KI-Chips nach China eingeschränkt. Chips sind damit ein handelspolitisches Druckmittel geworden, ähnlich wie es Öl über Jahrzehnte war.

Der Halbleitermarkt wird in Statistiken oft in Kategorien geteilt: Logik, Speicher, analoge Chips und einige kleinere Gruppen. Logik ist dabei die umsatzstärkste Kategorie und wächst am schnellsten. Wenn eine Meldung von „Rekordnachfrage bei Halbleitern“ spricht, steckt fast immer die Logiksparte dahinter.

Von Transistoren zu Rechenschritten

Die Grundbausteine eines Logik-ICs sind Transistoren, also winzige elektrische Schalter ohne bewegliche Teile. Ein Transistor kennt zwei Zustände: Strom fließt oder Strom fließt nicht. Das entspricht den Ziffern 1 und 0. Aus mehreren Transistoren baut man Gatter, die einfache Regeln umsetzen. Ein UND-Gatter gibt zum Beispiel nur dann eine 1 aus, wenn beide Eingänge eine 1 liefern.

Aus solchen Gattern lassen sich alle Rechenoperationen zusammensetzen. Eine Addition zweier Zahlen ist nichts anderes als eine geschickte Verschaltung vieler Gatter. Stapelt man genug davon, entsteht ein Prozessor, der Programme abarbeitet. Moderne Logikchips enthalten mehr als hundert Milliarden Transistoren auf einer Fläche kleiner als ein Daumennagel.

Deshalb spricht die Branche ständig über Strukturgrößen wie „3 Nanometer“. Je kleiner die Transistoren, desto mehr passen auf einen Chip und desto weniger Strom brauchen sie. Ein verbreiteter Irrtum ist dabei, dass diese Nanometerangabe eine echte Länge misst. Sie ist heute eher ein Marketingname für eine Fertigungsgeneration.

Wo überall Logikchips stecken

Im Alltag begegnen Logik-ICs jedem täglich, meist unsichtbar. Im Smartphone sitzt ein Hauptprozessor, dazu ein Grafikteil und oft eine eigene Recheneinheit für KI-Funktionen wie Gesichtserkennung. Ein modernes Auto enthält je nach Ausstattung mehrere hundert Chips, viele davon Logikbausteine für Bremsen, Motorsteuerung und Assistenzsysteme. Genau deshalb standen 2021 Autofabriken still, als die Chiplieferungen stockten.

In den Nachrichten taucht der Begriff meist in Quartalszahlen und Standortdebatten auf. Wenn über neue Chipfabriken in Deutschland oder den USA berichtet wird, geht es fast immer um Logikfertigung, weil sie technisch am anspruchsvollsten ist. Auch Nvidias Rechenzentrumssparte fällt in diese Kategorie. Wer die Meldungen einordnen will, sollte vor allem eine Frage stellen: Geht es um Chips, die rechnen, oder um Chips, die speichern? Die beiden Märkte verhalten sich völlig unterschiedlich.