Der Erfolg von Intel kam mit der Herstellung eigener Chips. Bis jetzt

Das war die Orthodoxie innerhalb von Intel. Um zu florieren, musste das Unternehmen weiterhin seine Flaggschiff-Chips herstellen, die das Gehirn von Computern sind - lange nachdem viele Konkurrenten die Produktion ausgelagert und sich auf das Design konzentriert hatten.

Als Chief Executive Bob Swan am 23. Juli in einer Telefonkonferenz mitteilte, dass Intel die Auslagerung der Herstellung einiger seiner fortschrittlichsten Chips in Erwägung ziehen würde, war dies ein Meilenstein in der Geschichte des Verlusts der Vorrangstellung Amerikas in der Produktion.

Intels Fabriken waren zum zweiten Mal in Folge bei der Herstellung der Schaltkreise, die einer neuen Generation von Chips, den so genannten Central Processing Units (CPUs), zugrunde liegen, ins Straucheln geraten. Das Unternehmen musste viel von dem, was seine Fabriken während der Testläufe hergestellt hatten, streichen und den versprochenen Lieferzeitrahmen nach hinten verschieben. Intel werde nun überdenken, wie die Chips hergestellt werden sollen, die im Jahr 2023 und später auf den Markt kommen, sagte Swan.

Das Unternehmen könnte sie auslagern, sie weiterhin selbst herstellen oder einen neuen Ansatz verfolgen, indem es einen Teil des Chips selbst verarbeitet und bestimmte andere Prozesse auf dem Chip auslagert, sagte Swan. Intel betrachte die Entscheidung "als ein Zeichen der Stärke, nicht der Schwäche, das uns viel mehr Flexibilität gibt, um zu entscheiden, wo wir unsere Produkte am effektivsten herstellen können", sagte er.

Das Zugeständnis des Unternehmens aus Santa Clara, Kalifornien, dass es auf die Mauer der Fabrik gestoßen ist - dass die Schaltkreise so klein geworden sind, dass es möglicherweise nicht mehr in der Lage ist, einige der wichtigsten Chips wirtschaftlich selbst herzustellen - hallt über das Silicon Valley hinaus.

"Intels Unfähigkeit, dieses Problem zu lösen", sagte David Yoffie, bis 2018 29 Jahre lang Direktor bei Intel, "ist etwas, das das Land als Verlust empfinden wird."

Intel lehnte es ab, Herrn Swan für ein Interview zur Verfügung zu stellen und berief sich dabei auf seine frühere Zusage, in den kommenden Monaten ein Update zur Strategie zu geben.

Der Chiphersteller ist gemessen am Umsatz nach wie vor der größte amerikanische Konzern, und die jüngsten Stolpersteine könnten angesichts der jahrelangen Entwicklungszyklen in der Branche seinen Umsatz noch jahrelang nicht gefährden. Das Unternehmen hat erklärt, dass es für 2020 mit einem Rekordumsatz und einem nahezu rekordverdächtigen Gewinn pro Aktie rechnet, was durch einen pandemieartigen Anstieg der Technologieausgaben begünstigt wird.

In der Vergangenheit haben Fertigungsprobleme die Einführung neuer Generationen von CPUs und anderen modernen Chips verzögert. Intel ist zwar bereits hinter seinem ursprünglichen Zeitplan für die Produktion modernster Chips zurück, die in etwa zwei Jahren auf den Markt kommen sollen, aber das Unternehmen versucht, weitere Verzögerungen zu vermeiden, auch wenn das bedeutet, dass die Produktion kritischer Chips ausgelagert werden muss.

Intel muss in den kommenden Monaten entscheiden, wo diese Chips produziert werden sollen, sagte Herr Swan auf einer Gewinnmitteilung im Oktober. Intel hat bereits beschlossen, die Produktion von Teilen einer neuen so genannten Grafikeinheit - einem leistungsstarken Chip, der in Rechenzentren eingesetzt wird - an einen Vertragshersteller zu übergeben, wie er im Juli mitteilte.

"Es handelt sich vielmehr um ein Unternehmen, das sich selbst ein wenig umkrempelt, um sich in der Außenwelt zu engagieren", sagte Navin Shenoy, der einige der wichtigsten Projekte von Intel beaufsichtigt, darunter Chips für Server und Berechnungen im Bereich der künstlichen Intelligenz. Die Umstellung, sagte er, hat "viele Debatten" mit sich gebracht.

Die Aktie von Intel ist seit der Ankündigung von Herrn Swan gefallen und schloss am Donnerstag bei 45,68 Dollar, ein Minus von 24% gegenüber dem 23. Juli. Der S&P Semiconductor Select Industry Index kletterte in diesem Zeitraum um 23%.

Das Mooresche Gesetz

Große Teile der amerikanischen Wirtschaft haben die Herstellung von Produkten, die sie entwerfen, ausgelagert. Es ist besser, die Ressourcen in die kreativen Aufgaben zu stecken, die man am besten beherrscht, so das Argument, und das Kapital, das man braucht, um sich auf die Herstellung von Dingen zu spezialisieren, wo die Arbeitskosten oft niedrig sind, jemand anderem zu überlassen. Unternehmen von Bekleidungsherstellern bis hin zu Apple Inc. haben die Produktion an Vertragshersteller im Ausland ausgelagert.

Intel war anders.

Das 1968 gegründete Unternehmen wurde zu einem Aushängeschild der amerikanischen Technologieführerschaft, indem es die Motoren für Generationen von Personal Computern und anderen Geräten entwickelte und baute. Mitbegründer Gordon Moore hat buchstäblich das Gesetz geschrieben, das einen der größten wirtschaftlichen Fortschritte der Weltgeschichte ermöglicht hat.

Das Mooresche Gesetz, das beschreibt, wie Ingenieure Jahr für Jahr Wege finden, um Schaltkreise in einem vorhersehbaren Tempo zu verkleinern, hat der Welt die leistungsstarken, preiswerten Chips beschert, die die Grundlage für Google-Suchen, Facebook-Seiten, Smartphone-Apps, Streaming-Videos - alles, was die Welt als technologische Selbstverständlichkeit betrachtet.

Die Orthodoxie von Intel spielte mit diesem Gesetz: Die Chip-Ingenieure des Unternehmens könnten bessere Schaltkreise entwickeln, wenn sie direkt mit den Fertigungsingenieuren zusammenarbeiteten, um neue Chips an neue Produktionsanlagen anzupassen. Das wäre bei einem externen Hersteller schwieriger.

Der Strategiewechsel des Unternehmens im Jahr 2020 erinnert an eine andere Krise bei Intel. Im Jahr 1985 verließ das Unternehmen den riesigen Markt für sogenannte Random-Access-Memory-Chips, die Daten speichern. Das Unternehmen war ein wichtiger Akteur in dieser Technologie und war der Meinung, dass es in diesem Geschäft bleiben musste, um wettbewerbsfähig zu sein. Aber als das Mooresche Gesetz Speicherchips immer billiger machte, konnte Intel nicht mit den großen japanischen Konkurrenten mithalten, die ihr Kapital in immer neue Fabriken steckten. Die Chips waren zur Massenware geworden.

Der Rückzug von Intel aus diesem Speichermarkt wurde damals als Beweis dafür angeführt, dass Amerika seinen technologischen Vorsprung verliert. Stattdessen läutete der Schritt für Intel eine Ära der Prosperität ein. Das Unternehmen konzentrierte seine Ressourcen auf seine Stärken - die Entwicklung von CPUs, die zum Teil deshalb höhere Gewinne einbrachten, weil ihre Schaltkreise durch die geistigen Eigentumsrechte von Intel geschützt waren.

Zusammen mit dem Windows-Betriebssystem der Microsoft Corp. bildeten die Chips von Intel das "Wintel"-Duopol, das jahrelang die Welt beherrschte und den Unternehmen eine solche Dominanz verschaffte, dass sie zur Zielscheibe der Kartellbehörden wurden.

Intel verlor im 21. Jahrhundert mit dem Aufkommen neuer Internetgiganten etwas an Glanz im Silicon Valley, blieb aber eine starke Kraft auf dem Markt, die Prozessoren liefert, die die Angebote der neuen Giganten antreiben. Die Chips von Intel treiben die meisten PCs weltweit an und befinden sich in fast allen Server-Computern in den Rechenzentren, die die Daten von Unternehmen verarbeiten und die Microsoft, Google Inc. und Amazon.com Inc. für ihre Cloud-Computing-Operationen nutzen.

Das Unternehmen hat jetzt 10 große Produktionsstätten, vier davon in den USA.

Strategien der Rivalen

Andere Chiphersteller haben sich bereits von der Produktion getrennt. Advanced Micro Devices Inc., ein langjähriger Konkurrent von Intel auf dem Prozessormarkt, hat seine Fabriken vor etwa einem Jahrzehnt ausgegliedert. Die Nvidia Corp., die sich auf Grafikchips spezialisiert hat, war schon immer auf externe Hersteller angewiesen und hat Intel in diesem Jahr als größtes amerikanisches Chipunternehmen nach Marktwert überholt.

Einer der Vorteile: Chipfirmen müssen kein Kapital in Fabriken stecken und müssen sich keine Sorgen machen, dass ihre eigenen Fabriken unterausgelastet sind, wenn die Nachfrage nachlässt. Wenn ein Auftragsfertiger Probleme hat, lassen sich Chips, die von anderen hergestellt werden sollen, in der Regel leichter an andere Hersteller im globalen "Ökosystem" der Chipproduktion verlagern, wie es die Branche nennt, die sich auf standardisierte Design- und Fertigungsansätze konzentriert hat.

Intel lagert einen Teil der Fertigung aus - heute sind es etwa 20% der Produktion - wenn die Nachfrage nach schnell wachsenden neuen Produkten wie Chips in Autos die Kapazitäten von Intel übersteigt. Außerdem überlässt das Unternehmen den von ihm übernommenen Chipherstellern häufig die weitere Nutzung externer Hersteller.

Aber das Unternehmen hat CPUs immer selbst hergestellt. Nach Aussagen aktueller und ehemaliger Intel-Mitarbeiter sind die Ingenieure und das Management von Intel zuversichtlich, dass das Unternehmen die Herausforderungen des Moore'schen Gesetzes in den Fabriken meistern kann.

Bis 2018 wuchs der Wettbewerbsdruck. Chip-Giganten wie Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. und das südkoreanische Unternehmen Samsung Electronics Co. hatten bei der Anzahl der Transistoren, die ihre Fabriken auf einem Quadratmillimeter Silizium unterbringen konnten, zu Intel aufgeschlossen. Sie stellen Chips im Auftrag einiger Konkurrenten von Intel, darunter AMD und Nvidia, her, so dass ihre Fabriken im Grunde genommen mit den Fabriken von Intel konkurrieren.

Intel versuchte, dem zu begegnen, indem es neue Arten von Transistoren erfand, die eine bessere Leistung erbrachten, ohne kleiner zu werden, und indem es neue Wege fand, Chips zusammenzusetzen, die ihnen einen Leistungsvorteil verschafften.

Die Einrichtung moderner Chipfabriken kann Dutzende von Milliarden Dollar kosten. Die Maschinen sind in der Lage, Schaltkreise zu prägen, die nur einige Atome breit sind. Die Chipindustrie geht ständig zu kleineren Schaltkreisen und zu neuen Fabrikanlagen über, die diese produzieren können. Im Jahr 2015 hatten die fortschrittlichsten Chips in der Produktion 14-Nanometer-Transistoren, ein Maß, das sich grob auf ihre Größe bezieht und etwa einem Zehntausendstel der Breite eines durchschnittlichen menschlichen Haares entspricht.

Im Jahr 2018 hatte sich die Branche auf kleinere 10-Nanometer-Chips umgestellt. Der damalige CEO von Intel, Brian Krzanich, setzte darauf, dass das Unternehmen mit dieser Generation etwas noch nie Dagewesenes schaffen könnte: 2,7-mal so viele Transistoren auf demselben Platz wie zuvor. Normalerweise verdoppelt sich die Transistordichte in der Industrie mit jedem Schritt nach vorn, und ein Erfolg hätte Intel an die Spitze bringen können.

Dieser Schritt, so sagte Krzanich 2018 vor Analysten und Aktionären, erwies sich als zu kühn. Um dieses Ziel zu erreichen, seien die Ingenieure bei der Entwicklung Risiken eingegangen, die Probleme verursacht hätten, die nur schwer zu überwinden gewesen seien.

Infolgedessen kam es bei Intel immer wieder zu Produktionsproblemen und Produktverzögerungen, die zusammen mit der steigenden Nachfrage nach Chips zu einer Verknappung seiner CPUs führten, die den Absatz in der gesamten PC-Branche einschränkte. Ein Problem war die Physik. Als die Transistoren schrumpften, begann die Elektrizität sich auf unerwartete Weise zu verhalten, was neue Kombinationen von Materialien und Chipdesigns erforderte - eine wachsende Hürde für alle Chiphersteller.

Herr Krzanich, der 2018 bei Intel aus anderen Gründen entlassen wurde - er hatte eine, wie das Unternehmen es nannte, einvernehmliche Beziehung mit einer Mitarbeiterin - reagierte nicht auf Bitten um einen Kommentar. Herr Swan, der damalige Interims-CEO, entschuldigte sich bei den Kunden für die Verzögerungen bei der Produktion, die in der gesamten Branche zu spüren waren.

Intel hat die Schwierigkeiten mit seinen 10-Nanometer-Chips inzwischen ausgebügelt, aber das Unternehmen hat weiterhin mit den Folgen der wiederholten Verzögerungen zu kämpfen. Die Überwindung der Produktionsprobleme wurde durch die enge Verknüpfung zwischen Intels Chipdesign und Fertigung erschwert, die sich über Jahrzehnte entwickelt hatte. Da Intel die Designs für seine eigenen Chipherstellungswerkzeuge optimierte, konnte das Unternehmen nicht ohne weiteres auf externe Hersteller zurückgreifen, um den Rückstand aufzuholen. Das machte es schwierig, sich von Fehltritten schnell zu erholen.

Erhöhte Flexibilität

Intel unternahm technische Schritte, um seine Flexibilität in der Fertigung zu erhöhen. In der Zwischenzeit kamen Ingenieure von Chip-Herstellern zu Intel, die sich auf Outsourcing verließen und diesen Wechsel beschleunigen wollten. Für sie machte es keinen Sinn, das Chipdesign wegen der Eigenheiten der hauseigenen Fabriken einzuschränken, sagte ein mit Intel vertrauter Ingenieur, obwohl sie auch die Vorteile sahen, die sich daraus ergaben, dass Intel seine eigenen Fabriken behielt.

Die Übernahme von NetSpeed Systems Inc. durch Intel und der Eintritt von Sundari Mitra, dem CEO von NetSpeed, haben dazu beigetragen, die Standardisierung des Chip-Designs zu beschleunigen, so dass Chip-Architekten leichter die Vorteile jedes Herstellungsprozesses nutzen können, ob intern oder extern, so das Unternehmen.

Im Jahr 2019 debattierten Ingenieure und Führungskräfte von Intel darüber, wie zukünftige 10-Nanometer-CPU-Chips hergestellt werden sollten, die aufgrund früherer technischer Verzögerungen nicht produziert werden konnten. Die Debatten waren teilweise heftig. Einige Ingenieure drängten das Management, die Herstellung der Chips einem anderen Unternehmen zu überlassen, wenn die hauseigenen Anlagen dazu nicht in der Lage sind, und einige Führungskräfte argumentierten, dass die Fabriken ihre Probleme selbst lösen können.

Chefingenieur Venkata "Murthy" Renduchintala teilte Analysten im Mai 2019 mit, dass Intel die Lehren aus früheren Fehlschlägen gezogen habe und dass seine 10-Nanometer-Chips auf dem richtigen Weg seien. Die nächste Generation von Intels 7-Nanometer-CPUs sei auf dem besten Weg, 2021 in Produktion zu gehen, sagte er.

Das ist nicht geschehen. Die Herstellung der nächsten Generation von CPUs liegt nun ein Jahr hinter den ursprünglichen Plänen zurück, was die Markteinführung um sechs Monate verzögern wird, so Intel. Intel hat sein technisches Team umstrukturiert und den Abgang von Herrn Renduchintala angekündigt. Er lehnte es ab, dies zu kommentieren. Intel lehnte es ab, den Abgang zu kommentieren und verwies auf eine Erklärung, dass er das Unternehmen im Rahmen einer Umstrukturierung des Managements verließ, um die Ausführung der Chiptechnologie zu verbessern.

Herr Swan sagte den Analysten in der Telefonkonferenz im Juli: "Wir werden ziemlich pragmatisch sein, wenn es darum geht, ob und wann wir etwas drinnen oder draußen herstellen sollten."

Der neue Ansatz des Unternehmens, so Swan, sei die termingerechte Herstellung von marktführenden Chips. Die Fabriken von Intel würden die bevorzugte Fertigungsoption sein, aber bei Bedarf könne die Produktion auch ausgelagert werden. Intel plant weiterhin umfangreiche Investitionen in seine eigenen Fabriken und in die künftige Transistortechnologie, sagte Swan.

Als Teil seiner Entwicklung hin zu mehr Outsourcing führt Intel für einige Chips ein Verfahren ein, das es "Disaggregation" nennt - ein Verfahren, das es ermöglicht, einen einzigen Chip mit Hilfe von Fertigungsprozessen an verschiedenen Orten herzustellen. Intel kann einen Chip in einem eigenen Werk herstellen und ihn dann in ein anderes verlagern oder einen Chip in einem Intel-Werk herstellen und ihn dann an einen externen Hersteller liefern, um Elemente hinzuzufügen, die Intel nicht so gut produziert. Das Unternehmen sagte, dass es mit dieser Art der gemischten Fertigung beginnt, allerdings auf einer begrenzten Basis mit Chips, die eine kommende Grafikeinheit enthalten.

"Wenn wir zu diesem disaggregierten Design oder modularen Designansatz übergehen", sagte Herr Shenoy von Intel, "können wir verschiedene Teile eines Chips nehmen und verschiedene Foundries auswählen."

Herr Swan sagte während der Analystenkonferenz im Oktober, dass Intel bis Anfang nächsten Jahres entscheiden wird, wie es mit den Chips in den Jahren 2023 und 2024 umgehen wird.

Wenn Intel den neuen Designansatz früher eingeführt hätte, wären ihm Probleme mit den 10-Nanometer-Chips erspart geblieben, sagte Raja Koduri, Intels Chef-Chiparchitekt, in einer virtuellen Präsentation im August. Jetzt wird es bis Ende 2022 oder 2023 dauern, bis die Designflexibilität in einer breiten Palette von Chips zum Einsatz kommt, sagte er dem Wall Street Journal in diesem Monat.

Die Auslagerung birgt Risiken, sagte François Piednoël, ein ehemaliger Intel-Ingenieur, der 2017 nach zwei Jahrzehnten das Unternehmen verließ, weil sie Änderungen im Chip-Design-Prozess mit sich bringt, die die Leistung beeinträchtigen. François Piednoël, ein Intel-Aktionär, drängt auf mehr Expertise im Bereich Chipdesign im Vorstand von Intel. Dem Vorstand gehört nur ein einziger Halbleiterexperte an, obwohl ihm Personen angehören, deren aktuelle oder frühere Arbeitgeber große Halbleiterkunden waren.

Herr Piednoël sorgte im August und September mit YouTube-Videos für Aufregung, in denen er Intels Chipdesign in Frage stellte und die Unternehmenskultur kritisierte, die sich seiner Meinung nach von dem kämpferischen, aber dennoch kollaborativen Ethos entfernt hat, das unter dem langjährigen CEO, dem verstorbenen Andy Grove, herrschte.

Intel sieht die eigenen Chipfabriken immer noch als Vorteil gegenüber Konkurrenten, die sich auf andere verlassen müssen, sagte Herr Shenoy von Intel. "Die Fertigung von Spitzentechnologie in den Vereinigten Staaten", sagte er, "ist ein superwichtiger Wettbewerbsvorteil, der uns nicht entgangen ist."