Wie die Schweiz die Machtverhältnisse in der Chipindustrie verschieben könnte

KI hat den weltweiten Bedarf an Halbleitern erhöht. Keystone

Der Wettlauf um die Vorherrschaft in der Halbleiterbranche schürt geopolitische Spannungen zwischen den Supermächten. Mit einer in der Schweiz beheimateten Open-Source-Technologie soll verhindert werden, dass einige wenige Länder und Konzerne alle Trümpfe in der Hand halten.

So wie das quelloffene Betriebssystem Linux seit langem Marktführer wie Microsoft herausfordert, will die Bewegung um RISC-V (ausgesprochen «Risk Five») Monopole bei der Hardware aufbrechen.

Seit sechs Jahren sitzt die RISC-V International Association weitgehend unbeachtet in Zürich. Die gemeinnützige Organisation hütet die quelloffene «Instruction Set Architecture» (ISA) von RISC-V – eine Technologie, die kleineren Unternehmen mehr Freiheit geben soll bei der Frage, welche Art von computergestützten Tools sie entwickeln können.

ISAs bilden eine entscheidende Brücke zwischen Software und Hardware. Sie übersetzen komplexen Computercode in Betriebsanweisungen für Chips.

Jedes computergesteuerte Gerät braucht eine solche Architektur. Ohne ISAs wären Computer und Smartphones nutzlos, künstliche Intelligenz könnte nicht existieren, und Autos würden ihre hochentwickelten digitalen Funktionen verlieren.

Die meisten digitalen Systeme weltweit sind von nur zwei ISA-Varianten abhängig: einer des US-Konzerns Intel und einer des britischen Herstellers ARM. Die Firmen verlangen hohe Gebühren für die Lizenzierung des Zugangs zu ihren ISAs und knüpfen diese an restriktive Nutzungsbedingungen.

Das belastet die Unternehmen mit zusätzlichen Kosten und schränkt die Möglichkeiten ein, Hardware an bestimmte Anwendungsfälle anzupassen.

Das ist besonders wichtig für Startups, welche die nächste Generation von Halbleiterchips entwickeln, um den sich wandelnden Anforderungen von Technologien wie künstlicher Intelligenz (KI) gerecht zu werden.

Raum für Innovation

Die begrenzte Auswahl an ISAs gibt zudem den Regierungen der USA und Grossbritanniens eine stärkere Kontrolle über den globalen Chipmarkt. Ein offener Standard wie RISC-V verschafft Hardware-Entwickler:innen mehr Spielraum für Innovationen bei kleinerem Budget.

«Wir können RISC-V nutzen, um uns zu differenzieren und unsere Technologie kostenlos zu präsentieren», sagt Alessandro Aimar, Gründer und Technologiechef des Schweizer Startups Synthara, das mit Herstellern zusammenarbeitet, um die Leistung von KI-Chips für Edge-Computing und Rechenzentren zu verbessern.

Dass weltweit zahlreiche kleine Unternehmen in die Halbleiterindustrie eingestiegen sind, habe den gesamten Markt belebt, ergänzt Aimar. «Der Siliziumsektor ist so dynamisch wie seit den frühen 1990er-Jahren nicht mehr», sagt er. «Die beiden wichtigsten Treiber sind künstliche Intelligenz und RISC-V.»

RISC-V wurde 2010 an der University of California in Berkeley gegründet. Wie das World Wide Web begann RISC-V als akademisches Projekt, um Innovation zu fördern.

In den letzten Jahren hat der RISC-V-Verband jedoch still und leise eine weltweite Mitgliederbasis von mehr als 4500 Akademiker:innen, Startups und grösseren kommerziellen Partnern aufgebaut.

US-Schwergewichte wie Nvidia, Microsoft und Google stehen dort Seite an Seite mit chinesischen Konzernen wie Huawei, Tencent und Alibaba sowie führenden europäischen Unternehmen wie Infineon und Thales.

Handelskonflikte

Die Anziehungskraft liegt im Versprechen, dass die Open-Source-ISA einen neutralen Weg durch Handelskonflikte ermöglicht, Kostenvorteile schafft, die Chipforschung vorantreibt und den Wettbewerb bei Innovationen stärkt.

Grosse Firmen nutzen RISC-V bereits, um Recheneinheiten, so genannte Kerne, Mikroprozessoren und Beschleuniger in ihre Produkte einzubauen. Allein Nvidia lieferte 2024 mehr als eine Milliarde RISC-V-Kerne in seinen Chips aus.

RISC-V-basierte Komponenten finden sich in Fahrzeugen, Wearables, Rechenzentren und Supercomputern. Auch die US-amerikanische und die europäische Raumfahrtbehörde nutzen sie im Weltraum.

Die Schweizer Adresse der RISC-V International Association erweist sich als wertvoller Trumpf. Die Organisation wurde ursprünglich 2015 im US-Bundesstaat Delaware gegründet. Als Länder jedoch damit drohten, den Verkauf und Handel von Halbleitern einzuschränken, zog RISC-V 2020 nach Zürich, um möglicher politischer Einflussnahme zu entgehen.

Die damalige RISC-V-Geschäftsführerin Calista Redmond erklärte gegenüber Reuters, einige Mitgliedunternehmen hätten sich mit dem Adresswechsel wohler gefühlt.

RISC-V International pflegt die ISA-Standards und deren Weiterentwicklung, versucht aber nicht zu beeinflussen, wer sie nutzt und zu welchem Zweck, sagt der heutige Geschäftsführer Andrea Gallo. Die Mitgliedschaft sei global verteilt: Rund ein Drittel der Mitglieder stammt aus Asien, ein Drittel aus Europa und ein Drittel aus Amerika.

«Wir respektieren die Handelsvorschriften in jedem Land und halten sie vollständig ein», sagt Gallo gegenüber Swissinfo. «Dass wir in der Schweiz sind, ist ein Zeichen unserer Neutralität über alle Zeitzonen, geografischen Räume und Kulturen hinweg.»

Chip-Souveränität

Unternehmen wie das Schweizer Startup Synthara erkennen die Freiheiten, die ein quelloffenes ISA-Handbuch für Hardwarebefehle bietet, das in der Branche als «Architektur» bekannt ist.

«Es ist nicht mehr nötig, von einer Architektur abhängig zu bleiben, deren Lieferung die USA einschränken könnten, sodass keine kompatiblen Prozessoren mehr zugänglich sind», sagt Aimar. «Unternehmen sind nicht länger darauf angewiesen, dass die britische Regierung ihnen die Nutzung der ARM-Technologie erlaubt.»

Der US-Kongress hat Alarm geschlagen wegen der chinesischen Nutzung von RISC-V zur Stärkung seiner Halbleiterkapazitäten. Medienberichte aus dem vergangenen Jahr sprachen davon, dass China RISC-V verstärkt einsetzt, um seine Abhängigkeit von westlicher Technologie zu reduzieren.

2023 schrieb der Sonderausschuss des US-Kongresses zu China an das Handelsministerium, um Bedenken wegen «Risiken für die nationale Sicherheit» im Zusammenhang mit Chinas Nutzung von RISC-V zu äussern, und zwar «mit dem ausdrücklichen Ziel, die US-Exportkontrollen zu unterlaufen und unsere technologische Führungsrolle beim Chipdesign zu überspringen».

Das US-Handelsministerium reagierte nicht auf die Anfrage von Swissinfo für eine Stellungnahme.

Doch bis die quelloffene Alternative zu Intel und ARM die Branchenführer ernsthaft herausfordern kann, ist es noch ein weiter Weg, sagt Frank Gürkaynak, Direktor des Microelectronics Design Center an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH).

Nächstes Level

«Unternehmen investieren Hunderte Millionen Dollar, um die anspruchsvollsten Chips herzustellen. Sie werden einen offenen Standard wie RISC-V nicht in Betracht ziehen, wenn sie nicht überzeugt sind, dass er gut geführt wird und langfristig stabil bleibt», sagt Gürkaynak gegenüber Swissinfo.

«Sie wollen Belege für eine solide Governance, etwas Greifbares und Nutzbares. Grosse Unternehmen wollen Teil der Diskussion sein, um sicherzustellen, dass die künftige Entwicklung in einem für sie akzeptablen Rahmen bleibt.»

Derzeit laufen Schritte, um RISC-V auf eine neue Stufe zu heben. Der Verband arbeitet mit Linux zusammen, um eine quelloffene Dreifaltigkeit aus Software, ISA und Hardware zu schaffen.

Alle drei Elemente aufeinander abzustimmen und sie durch verlässliche Entwicklung und Unterstützung zu flankieren, ist entscheidend, um ganz vorne mitspielen zu können.

«Einen neuen Prozessor zu bauen, ist nicht so schwierig», sagt Gürkaynak. «Das gesamte Software-Ökosystem mit der Hardware zu verbinden, ist sehr schwierig. Es braucht zusammengenommen Hunderte von Arbeitsjahren, damit ein Laptop funktioniert.»

Die RISC-V International Association hat eine klare Zukunftsvision, während sie für kleinere Chipentwickler:innen weltweit fairere Wettbewerbsbedingungen schafft. «Unsere Vision ist, dass RISC-V zur bevorzugten Standard-ISA wird», sagt Gallo.

Das bedeutet aber nicht zwingend, dass die heute dominierenden Unternehmen aus dem Markt gedrängt werden. «Der Markt ist so gross und wächst so schnell, dass für alle Platz ist», fügt Gallo hinzu.

Editiert von Gabe Bullard/VdV, Übertragung aus dem Englischen: Michael Heger