Rock's Law

Computerchips werden seit Jahrzehnten immer leistungsfähiger und pro Rechenschritt immer billiger. Rock’s Law beschreibt die andere Seite dieser Entwicklung. Es besagt: Die Kosten für den Bau einer Fabrik, in der solche Chips hergestellt werden, verdoppeln sich ungefähr alle vier Jahre. Benannt ist die Regel nach dem amerikanischen Investor Arthur Rock, der in den 1960er-Jahren früh Geld in Halbleiterfirmen steckte. Manchmal heißt sie auch Moores zweites Gesetz, weil sie eng mit einer bekannteren Regel über die wachsende Leistung von Chips zusammenhängt. Es ist kein Naturgesetz, sondern eine Faustregel aus jahrzehntelanger Beobachtung.

Warum nur noch drei Firmen die modernsten Chips bauen

Die Zahlen dahinter sind gewaltig. In den 1980er-Jahren kostete eine moderne Chipfabrik einige hundert Millionen Dollar. Heute liegen die teuersten Anlagen bei 20 bis 30 Milliarden Dollar. Solche Summen kann kaum ein Unternehmen aus eigener Kraft aufbringen.

Die Folge ist eine extreme Konzentration. Chips der neuesten Generation können weltweit nur noch drei Konzerne fertigen: TSMC aus Taiwan, Samsung aus Südkorea und Intel aus den USA. Alle anderen Firmen entwerfen ihre Chips zwar selbst, lassen sie aber dort produzieren. Apple, Nvidia und AMD haben gar keine eigenen Fabriken mehr.

Daraus entsteht ein politisches Problem. Wenn ein einziges Land fast die gesamte Weltproduktion beherbergt, wird jede Krise dort zum globalen Risiko. Genau deshalb geben die USA und die EU inzwischen Milliarden aus, um eigene Fabriken anzusiedeln. Diese Subventionsprogramme sind eine direkte Antwort auf die Kostenspirale, die Rock’s Law beschreibt.

Woher die explodierenden Fabrikkosten kommen

Ein Chip besteht aus Strukturen, die nur wenige Nanometer groß sind. Ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter. Um so feine Muster zu erzeugen, projiziert man sie mit Licht auf eine Siliziumscheibe, ähnlich wie ein Diaprojektor ein Bild an die Wand wirft. Je feiner das Muster, desto kurzwelliger muss das Licht sein und desto aufwendiger wird die Maschine.

Die modernsten dieser Belichtungsmaschinen baut nur ein einziges Unternehmen, die niederländische Firma ASML. Ein Gerät kostet je nach Ausführung 150 bis über 350 Millionen Euro. Eine große Fabrik braucht davon mehrere Dutzend. Allein diese Maschinen machen deshalb einen erheblichen Teil der Baukosten aus.

Dazu kommt das Drumherum. Die Produktionsräume müssen sauberer sein als ein Operationssaal, denn ein einziges Staubkorn zerstört einen Chip. Die Gebäude brauchen aufwendige Luftfilter, erschütterungsfreie Fundamente und riesige Mengen ultrareines Wasser. Jede neue Chipgeneration verlangt strengere Bedingungen, und genau daraus entsteht die regelmäßige Kostenverdopplung.

Rock’s Law in der KI-Debatte

In den Nachrichten taucht die Regel meist ohne ihren Namen auf. Immer wenn über Milliardeninvestitionen in neue Halbleiterwerke berichtet wird, steckt Rock’s Law dahinter. Auch Meldungen über Exportverbote für Chipmaschinen oder über Taiwans Rolle in der Weltwirtschaft haben hier ihren Ursprung.

Für künstliche Intelligenz ist der Zusammenhang besonders wichtig. KI-Systeme laufen auf spezialisierten Chips, die fast alle bei TSMC gefertigt werden. Weil neue Fabriken so teuer sind, lässt sich die Produktion nicht schnell hochfahren. Das erklärt, warum leistungsfähige KI-Chips seit Jahren knapp und teuer sind.

Ein häufiger Irrtum ist, Rock’s Law widerspreche dem bekannteren Moore’schen Gesetz über wachsende Chipleistung. Das stimmt nicht, beide beschreiben dieselbe Entwicklung aus zwei Blickwinkeln. Der einzelne Chip wird billiger, der Weg dorthin teurer. Fachleute streiten allerdings, ob sich diese Kostensteigerung ewig durchhalten lässt. Irgendwann könnten die Investitionen so hoch werden, dass sie sich schlicht nicht mehr rechnen.