Gate all around-Transistoren Die Zukunft der KI beginnt in der Chiptechnologie

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Wie lässt sich immer mehr digitale Leistung mit vertretbarem Energie-Einsatz verbinden? nach Einschätzung von Applied Materials liegt einer großer Teil der Antwort in der Halbleitertechnologie. Florent Ducrot, Leiter der europäischen Geschäftsaktivitäten des Ausrüsters der Halbleiter‑ und Displayindustrie.

Der Boom Künstlicher Intelligenz treibt den Bedarf an Rechenleistung weltweit rasant nach oben. Besonders Energie-intensiv ist das Training großer Basismodelle sowie der Betrieb der Rechenzentren dahinter. Studien der Internationalen Energie-Agentur gehen davon aus, dass der Stromverbrauch von Rechenzentren bis 2030 deutlich steigen könnte. Damit rückt eine Frage immer stärker ins Zentrum der Technologiepolitik: Wie lässt sich das mit vertretbarem Energie-Aufwand vertreten?

Wie effizient künftige KI-Anwendungen arbeiten, entscheidet sich nicht nur in Software. Mindestens genauso wichtig sind Architektur und Materialien der Chips selbst, sagt Ducrot.

Wie verändert KI den Energiebedarf der digitalen Welt und welche Rolle spielt Applied Materials dabei?

Florent Ducrot: Künstliche Intelligenz steigert den Bedarf an Rechenleistung enorm. Besonders viel Energie benötigt das Training großer Basismodelle sowie der Betrieb der Rechenzentren dahinter. Genau an dieser Stelle setzt Applied Materials an. Das Unternehmen entwickelt Technologien und Materialien für die Halbleiterproduktion, mit denen Chips deutlich effizienter werden.

Ziel ist es, mehr Rechenleistung mit weniger Energieverbrauch zu ermöglichen. Ohne solche Fortschritte würde das schnelle Wachstum von KI schnell an physikalische und energetische Grenzen stoßen.

Warum beginnt Energie-Effizienz bereits bei der Herstellung der Chips?

Florent Ducrot: Applied Materials steht am Anfang der Halbleiterwertschöpfungskette. Das Unternehmen liefert Maschinen und Prozesse, mit denen Chiphersteller neue Generationen von Halbleitern produzieren. Durch präzise Materialprozesse etwa bei „Epitaxie“, „Atomic Layer Deposition“ oder moderner Messtechnik lassen sich Transistoren kleiner und leistungsfähiger fertigen. Gleichzeitig sinkt der Energieverbrauch der späteren Chips. Effizienz entsteht damit nicht erst im Rechenzentrum, sondern schon während der Produktion.

Welche technologischen Hebel nutzt Applied Materials konkret?

Florent Ducrot: Ein zentraler Ansatz liegt in neuen Materialien und Fertigungsschritten im Nanometerbereich. Applied Materials arbeitet daran, Materialien mit höchster Präzision aufzubringen und zu kontrollieren.

Dadurch können Halbleiterhersteller Chips entwickeln, die mehr Leistung liefern und zugleich weniger Strom benötigen. Für Anwendungen rund um Künstliche Intelligenz wird dabei vor allem eine Kennzahl entscheidend. Leistung pro Watt.

Gibt es konkrete Effizienzgewinne aus solchen Innovationen?

Florent Ducrot: Ja, das beweist die neue Produktionsanlage von Applied Materials. [Anm.d. Red.: Applied Materials entwickelt gemeinsam mit Global Foundries eine neue hochmoderne Produktionslinie für Photonics‑Waveguides in Singapur.] Sie reduziert den Gasverbrauch in der Fertigung um etwa 50 Prozent. Gleichzeitig verbessert sich die Gleichmäßigkeit der produzierten Zellen um rund 40 Prozent. Solche Fortschritte erhöhen die Ausbeute in der Halbleiterproduktion und können jährlich mehrere hundert Tonnen CO₂ einsparen.

Warum gelten Gate all around-Transistoren als Schlüssel für neue KI-Chips?

Florent Ducrot: Bei dieser Transistorarchitektur wird der Kanal vollständig vom Gate umschlossen. Dadurch lässt sich der Stromfluss deutlich präziser kontrollieren. Energieverluste sinken und gleichzeitig können mehr Transistoren auf einem Chip untergebracht werden.

Applied Materials liefert die Technologien, mit denen Chiphersteller diese neue Architektur überhaupt zuverlässig produzieren können.

Welche Rolle spielt Europa in dieser Entwicklung aus Sicht von Applied Materials?

Florent Ducrot: Europa bleibt ein wichtiger Standort für Forschung und industrielle Innovation. Neben modernsten KI-Chips bleiben auch so genannte Legacy Chips unverzichtbar, etwa für Automobilindustrie, Industrie-Anlagen oder IoT-Anwendungen.

Das Unternehmen arbeitet deshalb eng mit europäischen Forschungspartnern zusammen, unter anderem mit Fraunhofer, dem französischen Forschungsinstitut CEA-Leti und Imec. Gleichzeitig baut das Unternehmen seinen Metrologie-Standort in München weiter aus.[Anm. der Red.: Zum Beispiel in Alzenau hat Applied Materials Entwicklung und Produktion für Display-/OLED-Technologien verortet und in Dresden im man auf den Kunden-Support sowie auf Installation und Services spezialisiert.

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