Wenn von Digitalisierung die Rede ist, dominieren Plattformen, Cloud-Services und KI-Modelle die Debatte. Die materielle Basis dieser Revolution – der integrierte Schaltkreis – bleibt merkwürdig unterbelichtet. Dabei ist Silicium für die Computerrevolution das, was Eisen für die Industrialisierung war: der Schlüsselwerkstoff. Wer die Chipfrage ignoriert, versteht die Digitalisierung nicht. Und wer digitale Souveränität proklamiert, ohne Halbleiterkapazitäten zu kontrollieren, betreibt Rhetorik statt Realpolitik.

Die gängigen Narrative zur Digitalisierung kreisen um Sichtbares: das Internet, Smartphones, neuerdings KI-Assistenten. Wer etwas weiter denkt, bringt das Internet der Dinge ins Spiel. Intellektuell ambitionierte Zeitgenossen verweisen auf George Dysons Turings Kathedrale und verlegen den Ursprung der digitalen Ära an das Institute for Advanced Study, wo John von Neumann und seine Forschergruppe am Universalrechner arbeiteten. Was all diese Perspektiven gemeinsam haben: Sie übersehen die entscheidende materielle Basis, die der Computerisierung überhaupt erst zum Durchbruch verhalf.

Es war der unscheinbare integrierte Schaltkreis, der die Welt veränderte. James D. Meindl brachte es 1990 auf den Punkt:

Der vielleicht bedeutendste Umbruch der vergangenen 50 Jahre ist die Hinwendung der Gesellschaft zu Weisen und Formen der Betätigung, deren hauptsächliches Produkt sich mit dem Begriff Information beschreiben lässt. Bewirkt hat diesen Wandel die rasante Entwicklung der Elektronik, insbesondere die ihres wichtigsten Produktes: des auf einem einzigen Siliciumchip untergebrachten integrierten Schaltkreis (in: Chips für künftige Computergenerationen, aus: Computersysteme , hrsg. von Jörg H. Siekmann).

Seit seiner Erfindung 1959 hat sich die Anzahl der Transistoren auf einem Chip von einem auf mehrere Millionen erhöht – eine mehr als zehntausendfache Leistungssteigerung. Meindls Analogie ist erhellend: So wie Eisen der Schlüsselwerkstoff der Industriellen Revolution war, ist Silicium das Material der Computerrevolution. Die Parallelen lassen sich durchdeklinieren – von der Bauelementebene (Transistor/Kolben) über die Schaltkreisebene (integrierter Schaltkreis/Verbrennungsmotor) bis zur Systemebene (Computernetz/Transportsystem). Der integrierte Schaltkreis als Verbrennungsmotor der Digitalmoderne – diese Metapher ist mehr als nur elegant, sie ist strukturell zutreffend.

Theoretische und praktische Grenzen

Meindl stellte sich 1990 die Frage, wann ein Chip mit einer Milliarde Transistoren kommerziell verfügbar sein würde – die sogenannte Giga-Scale-Integration. Seine Methode war methodisch sauber: Er unterschied zwischen theoretischen Grenzen, die auf Naturgesetzen basieren und unverrückbar sind, und praktischen Grenzen, die von Herstellungsverfahren und Maschinen abhängen. Die theoretischen Grenzen sind absolut, die praktischen verschieben sich mit dem technologischen Fortschritt.

Die Geschichte gab ihm recht – und widerlegte zugleich seine Vorsicht. Bereits 2010 vereinte der Intel Core i7 995 Millionen Transistoren, ein Jahr später überschritt AMDs Bulldozer mit 1,2 Milliarden die magische Grenze. Heute liegen wir bei über 100 Milliarden Transistoren in einzelnen Chips. Die praktischen Grenzen wurden immer wieder verschoben, während die theoretischen Grenzen – Quanteneffekte, thermische Limits, Leckströme – nun tatsächlich näher rücken.

Die Geschichte des integrierten Schaltkreises ist bekanntlich eng mit der Erfindung des Transistors und der Rebellion der „Fairchild Acht“ verknüpft. Robert Noyce verpasste der Technologie den entscheidenden Schliff, als er die Transistoren auf einem Silicium-Chip vereinte. Seitdem hat sich eine Industrie entwickelt, deren strategische Bedeutung kaum überschätzt werden kann – und deren Konzentration auf wenige Akteure zum geopolitischen Risikofaktor geworden ist.

Die zweite Revolution: GPUs als Infrastruktur der KI

Neben den klassischen Prozessoren hat sich eine zweite, parallel verlaufende Entwicklungslinie etabliert, die inzwischen zur kritischen Infrastruktur geworden ist: Graphics Processing Units, ursprünglich für Grafikberechnungen entwickelt, heute Rückgrat jeder ernstzunehmenden KI-Anwendung. Die Architektur macht den Unterschied: Während CPUs auf sequenzielle Verarbeitung mit wenigen hochkomplexen Kernen setzen, nutzen GPUs massive Parallelverarbeitung mit tausenden einfacherer Kerne. Was für Bildschirmausgaben konzipiert wurde, erwies sich als ideal für Matrixberechnungen – und damit für neuronale Netze.

Die Marktkonzentration ist hier noch extremer als bei CPUs. Nvidia dominiert den GPU-Markt für KI-Anwendungen mit geschätzten 80 bis 90 Prozent Marktanteil. Die H100 und A100 Chips sind faktisch der Flaschenhals für jedes ambitionierte KI-Projekt. Jensen Huang sitzt damit an einem Hebel, der weit über klassische Chipfertigung hinausgeht – er kontrolliert de facto das Tempo der KI-Entwicklung weltweit.

Diese Position wurde durch drei Faktoren zementiert: Hardware-Excellence (spezialisierte Tensor-Cores für KI-Workloads), ein proprietäres Software-Ökosystem (CUDA als Programmierumgebung mit massivem Lock-in-Effekt) und den First-Mover-Vorteil. Während andere Chipfirmen zögerten, investierte Nvidia früh und massiv in KI-Hardware. Das Ergebnis ist eine Monopolstellung, die jede Diskussion über Wettbewerb zur Farce macht.

Europas doppelte Abhängigkeit

Für die deutsche und europäische Digitalisierungsdebatte ergibt sich damit eine Verschärfung der Lage. Die Abhängigkeit besteht auf mehreren Ebenen zugleich: bei der CPU-Fertigung (Intel, AMD, Taiwan Semiconductor), bei GPU-Technologie (Nvidia, CUDA-Ökosystem), bei hochkomplexer Chipfertigung generell (keinerlei nennenswerte europäische Kapazitäten) und schließlich bei der Frage des Zugangs (Exportkontrollen als geopolitisches Instrument).

Die gescheiterten europäischen Halbleiter-Initiativen haben diese Dimension meist noch gar nicht erfasst. Man sprach von „Prozessoren“ und meinte CPUs – während sich die eigentliche Transformation über GPUs vollzieht. Die Analogie zu Meindls Verbrennungsmotor lässt sich fortschreiben: Wenn der integrierte Schaltkreis der Verbrennungsmotor der Digitalmoderne ist, dann sind GPUs die Turbinen der KI-Ära. Und Europa hat weder das eine noch das andere unter Kontrolle.

Besonders perfide wirkt dabei die Verschleierung durch Cloud-Rhetorik. Unternehmen glauben, „nur Software“ zu nutzen, wenn sie auf Azure, AWS oder Google Cloud setzen. Tatsächlich steht unter jeder KI-Anwendung Nvidia-Hardware in amerikanischen oder asiatischen Rechenzentren. Die vermeintliche Abstraktion durch Cloud-Services kaschiert die materielle Basis: Wer keinen Zugang zu GPU-Clustern hat, kann keine großen Sprachmodelle trainieren. Wer keine Nvidia-Chips kaufen kann – etwa aufgrund von Exportbeschränkungen –, bleibt technologisch abgehängt. Die Kontrolle über diese Hardware-Schicht ist Kontrolle über die Entwicklung von KI-Systemen selbst.

Die Souveränitätsfrage auf drei Ebenen

Die Souveränitätsfrage stellt sich damit auf drei Ebenen:

Fertigung (wer kann hochkomplexe Chips produzieren?),

Design (wer entwickelt die Chip-Architekturen?) und

Zugang (wer kontrolliert die Verteilung dieser kritischen Ressource?).

Auf allen drei Ebenen ist Europa strukturell benachteiligt. Taiwan, Südkorea und die USA dominieren die Fertigung. Die USA dominieren das Design. Und der Zugang wird zunehmend zur geopolitischen Waffe – man denke an die Exportbeschränkungen gegenüber China oder die Abhängigkeit europäischer Forschungseinrichtungen von amerikanischer Hardware.

Europäische Initiativen wie der European Chips Act adressieren bestenfalls die Fertigungsebene – und selbst dort mit begrenztem Erfolg. Die Design-Kompetenz und das Software-Ökosystem bleiben weitgehend unerreichbar. Man könnte auch sagen: Europa versucht, Eisenhütten zu bauen, während andere längst Stahllegierungen entwickeln und die dazugehörigen Verbrennungsmotoren patentieren.

Die Achillesferse der Digitalmoderne

Der integrierte Schaltkreis ist nicht nur der Verbrennungsmotor der Digitalmoderne, sondern zugleich deren Achillesferse. Die Komplexität moderner Prozessoren – mit Management Engines, Mikrocode, Hardware-Backdoors – macht sie zu intransparenten Black Boxes. Die Frage „What’s the point of secure software if you can’t trust your CPU?“ ist längst keine akademische Übung mehr, sondern ein grundsätzliches Vertrauensproblem. Wer die Hardware kontrolliert, kontrolliert das System – auf einer Ebene, die durch Software-Updates nicht mehr erreichbar ist.

Die deutsche Debatte um digitale Souveränität konzentriert sich auf Software-Plattformen, Cloud-Anbieter und Datenschutzregularien. Das ist nicht falsch, aber es greift zu kurz. Ohne Kontrolle über die Chipfertigung und ohne eigene Design-Kapazitäten bleibt jede Souveränitätsstrategie Rhetorik. Man kann sich ein europäisches Betriebssystem wünschen, eine europäische Cloud fordern und europäische KI-Modelle entwickeln – wenn die Hardware aus Kalifornien, Taiwan oder Südkorea stammt, bleibt die Abhängigkeit fundamental.

Mit dem Aufstieg der GPUs zur kritischen KI-Infrastruktur hat sich diese Abhängigkeit nicht nur fortgesetzt, sondern zugespitzt. Während bei CPUs immerhin noch mehrere Anbieter existieren, konzentriert sich bei KI-GPUs die Macht auf einen einzigen Akteur: Nvidia. Die Kontrolle über Hardware, Software-Ökosystem und Produktionskapazitäten liegt in einer Hand – eine Monopolstellung, die historisch beispiellos ist. Europa ist nicht nur vom Benzin abhängig, sondern auch vom einzigen Hersteller der Motoren, die moderne KI-Systeme antreiben können.

Silicium oder Souveränität

Die Frage ist nicht, ob Europa digitale Souveränität will – die Frage ist, ob Europa bereit ist, die materiellen Voraussetzungen dafür zu schaffen. Das bedeutet: massive Investitionen in Halbleiterfertigung, strategische Förderung von Chip-Design-Kompetenzen, Aufbau eigener GPU-Architekturen und Software-Ökosysteme. Es bedeutet auch, die Zeiträume realistisch einzuschätzen. Chipfabriken entstehen nicht in drei Jahren, Design-Teams nicht in fünf, Ökosysteme nicht in zehn.

Solange Europa die Digitalisierung primär als Software- und Regulierungsfrage behandelt, wird die Abhängigkeit bleiben. Silicium ist der Werkstoff der Computerrevolution – wer ihn nicht beherrscht, kann keine Souveränität beanspruchen. Die Frage ist nicht, ob diese Einsicht richtig ist. Die Frage ist, ob sie rechtzeitig kommt.

Ralf Keuper

Quellen und weitere Informationen:

Der integrierte Schaltkreis: Verbrennungsmotor der Digitalmoderne https://denkstil.bankstil.de/der-integrierte-schaltkreis-verbrennungsmotor-der-digitalmoderne

Ein bitteres Déjà-vu: Die vergessene Chip-Krise der 90er https://econlittera.bankstil.de/als-europa-vor-japan-zitterte-die-vergessene-chip-krise-der-90er

Chip War. The Fight for the World’s Most Critical Technology https://econlittera.bankstil.de/chip-war-the-fight-for-the-worlds-most-critical-technology

Der Chip-Krieg https://econlittera.bankstil.de/der-chip-krieg

Von JESSI 1989 zum EU Chips Act 2022: Strukturelle Kontinuitäten europäischer Halbleiter-Industriepolitik https://econlittera.bankstil.de/von-jessi-1989-zum-eu-chips-act-2022-strukturelle-kontinuitaeten-europaeischer-halbleiter-industriepolitik

Die Kunst des Krieges ohne Krieg: Chinas Chipstrategie als geopolitische Waffe https://econlittera.bankstil.de/die-kunst-des-krieges-ohne-krieg-chinas-chipstrategie-als-geopolitische-waffe