Wenn Sie das hier lesen, übernehmen Halbleiter und KI die Macht

In der Halbleiterindustrie herrscht keine Sommerflaute, auch dank der Nachfrage nach Chips für generative KI-Anwendungen wie ChatGPT von OpenAI.

In den letzten Jahren hat die Halbleiterindustrie eine bemerkenswerte Abkehr von ihren traditionellen zyklischen Mustern vollzogen, mehr Konstanz bewiesen und den Konjunkturschwankungen der Wirtschaft getrotzt. Dieser Wandel lässt sich auf eine Reihe von Faktoren zurückführen, darunter die ständig wachsende Präsenz von Technologien in unserem Alltag und die steigende Nachfrage nach Halbleitern in verschiedenen Sektoren. Im Gegensatz zu seiner früheren Volatilität weist der Halbleitermarkt heute eine bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit auf, die durch langfristige Trends wie künstliche Intelligenz, Internet der Dinge und Cloud Computing bedingt ist. Dieser Wandel spiegelt die Fähigkeit der Branche wider, sich an die sich entwickelnde Marktdynamik anzupassen, eine konstante Nachfrage aufrechtzuerhalten und Innovationen auch in Zeiten wirtschaftlicher Schwankungen zu fördern.¹

Im Zuge des anhaltenden technischen Fortschritts stehen Halbleiter und künstliche Intelligenz (KI) an vorderster Front dieser Entwicklung. Das Wachstum in diesen Bereichen verstärkt sich wechselseitig und befördert uns in unbekannte Sphären einer technologischen Revolution. Mit der Vertiefung der Beziehung zwischen diesen beiden Bereichen wird ein neuer Innovationsschub eingeläutet. Die Zukunft der KI häng von der Entwicklung neuer, für KI optimierter Halbleiterchips ab. Daraus ergibt sich eine Dynamik, die unserer Meinung nach im nächsten halben Jahrzehnt zu einem erheblichen Wachstum führen wird. Dieser Blog untersucht die wechselseitige Abhängigkeit von Halbleitern und KI, die technologischen Fortschritte, die ihre Integration vorantreiben, und die Zukunftsaussichten dieser florierenden Branche.

• Welche Rolle spielen Halbleiter für den Erfolg von ChatGPT?
• Die Ergebnisse von NVIDIA aus Q1 2023 bestätigen den Gewinn von Marktanteilen im KI- und Halbleiterbereich
• Beschleunigt KI die Entwicklung und Fertigung von Halbleitern?
• Wird die Wachstumsrate von KI-Entwicklungstools die Chip-Verkäufe um das Dreifache übertreffen?
• Intermezzo in der Halbleiterindustrie: 4 Schlüsselkategorien von Teilnehmern
• Wie wird das US CHIPS-Gesetz den großen Halbleiterherstellern zugute kommen?

Welche Rolle spielen Halbleiter für den Erfolg von ChatGPT?

Für maschinelles Lernen wird eine nahezu unbegrenzte Menge an Daten benötigt, woraus sich ein hoher Bedarf an Halbleitern für ihre Verarbeitung und Speicherung ergibt. Aufgrund der zunehmenden Komplexität und der steigenden Nachfrage nach KI-Anwendungen werden Halbleiter, insbesondere Grafikprozessoren (GPUs), immer wichtiger. Mit ihren Multitasking-Fähigkeiten sind GPUs von entscheidender Bedeutung für die Verwaltung der riesigen Datenmengen, die für das Training von KI-Modellen erforderlich sind. Sie sorgen dafür, dass Anwendungen wie ChatGPT effizient arbeiten können.

Da die Anwendungen immer komplexer werden, wird die Nachfrage nach fortschrittlichen Halbleiterchips weiter steigen. Diese wachsende Nachfrage stellt eine bedeutende und vielversprechende Gelegenheit für Unternehmen in der Halbleiterindustrie dar. Zum Beispiel sind Grafikprozessoren (GPUs), die mit ihrer Leistungsfähigkeit OpenAI und Anwendungen wie ChatGPT antreiben, sehr gefragt. Mit ihrer Fähigkeit, mehrere Aufgaben gleichzeitig und vor allem effizient zu bewältigen, sind GPUs die perfekte Lösung für eine anspruchsvolle Datenverarbeitung, wie sie für maschinelles Lernen benötigt wird. Sie verarbeiten riesige Datenmengen, die für das Training von generativen KI-Modellen benötigt werden, die Generative Pretrained Transformers (GPTs) verwenden und so schnellere Antworten und ein besseres Sprachverständnis ermöglichen. Einfach ausgedrückt: Halbleiter sind das Fundament für einen reibungslosen Betrieb von KI-Anwendungen wie ChatGPT.

GPUs spielen zudem in einem breiten Spektrum von KI-Anwendungen eine zentrale Rolle, darunter:

• Verarbeitung natürlicher Sprache: GPUs entschlüsseln die Feinheiten der menschlichen Sprache und finden ihren Platz in Anwendungen wie Sprachassistenten und maschineller Übersetzung.
• Gesichtserkennung: GPUs identifizieren Personen in Bildern und Videos, ein Werkzeug, das in Bereichen von der Sicherheit bis zum Marketing Anwendung findet.
• Autonome Fahrzeuge: GPUs sorgen für eine effiziente Verarbeitung von Sensordaten und leiten Fahrzeuge sicher durch die Straßen der Stadt.

Die Ergebnisse von NVIDIA aus Q1 2023 bestätigen den Gewinn von Marktanteilen im KI- und Halbleiterbereich

NVIDIA (NASDAQ: NVDA) hat vor Kurzem ein starkes Ergebnis erzielt, wobei sowohl der Umsatz als auch der Gewinn pro Aktie die Prognosen der Analysten übertrafen.² Die steigende Nachfrage nach NVIDIAs Grafikprozessoren, die in großem Umfang in KI-Anwendungen eingesetzt werden, ist ein Wachstumstreiber für das Unternehmen. Mit der steigenden Nachfrage nach KI-gestützten Anwendungen wird auch die Nachfrage nach Halbleitern steigen, und wir glauben, dass NVIDIA gut positioniert ist, um von diesem Wachstum zu profitieren. Das Unternehmen ist ein führender GPU-Anbieter für KI-Anwendungen und profitiert von Partnerschaften mit KI-Unternehmen wie OpenAI und Google AI.

Wachstum und Prognose für den globalen Halbleitermarkt

Quelle: Welt-Halbleiter-Handelsstatistik und von Mckinsey prognostiziertes jährliches Wachstum. Die Wertentwicklung in der Vergangenheit ist keine Garantie für künftige Ergebnisse. Nicht als Empfehlung zum Kauf oder Verkauf der hierin erwähnten Wertpapiere oder in irgendeiner Weise als Handlungsaufruf beabsichtigt. Nur zu Illustrationszwecken. Das tatsächliche zukünftige Wachstum des Halbleitermarktes ist unbekannt.

Der Bedarf an höherer Rechenleistung, KI und digitaler Konnektivität hat zu einem erheblichen Wachstum des Halbleitermarktes geführt. McKinsey schätzt, dass sich der Umsatz mit Halbleitern von 550 Millionen Dollar im Jahr 2022 auf über 1 Billion Dollar im Jahr 2030 verdoppeln könnte.³

Beschleunigt KI die Entwicklung und Fertigung von Halbleitern?

Die KI profitiert nicht nur von der Leistung der Halbleiterindustrie, sondern hat sich zu einer wichtigen treibenden Kraft für die Entwicklung der Halbleiterindustrie entwickelt. Durch ihre Fähigkeit, Chipdesigns neu zu definieren, Defekte zu erkennen, Prozesse zu optimieren und Chipausfälle vorherzusagen, werden durch KI die Effizienz und Rentabilität in diesem Sektor gesteigert. Und das ist noch nicht alles: KI ist der Katalysator für die Entwicklung einer neuen Reihe von Chips, die auf die besonderen Anforderungen und Bedürfnisse von KI zugeschnitten sind. Diese Chips sind nicht gewöhnlich, sondern auf die besonderen Anforderungen von KI zugeschnitten. Denken Sie an Intel (NASDAQ: INTC) und seine Pionierarbeit bei der Entwicklung von KI-optimierten Chips, die sich durch Geschwindigkeit, Effizienz und Energiemanagement auszeichnen.

KI schlägt Menschen bei Schach und Go, jetzt entwirft sie auch Chips

Die Zahl der möglichen Chip-Konfigurationen ist exponentiell größer als die von Schach oder Go⁴

Quelle: Deloitte Insights in Anlehnung an Synopsys, „What is Design Space Optimization?“, Stand: Juli 2020.

Die künstliche Intelligenz hat ihre Fähigkeiten bereits unter Beweis gestellt, indem sie Menschen in komplexen Brettspielen wie Schach und Go übertraf.Jetzt aber betritt sie ein noch komplizierteres Feld: Chip-Design. Angesichts einer astronomischen Anzahl möglicher Konfigurationen der KI-Technologie, die die von Schach oder Go bei Weitem übertrifft, könnte die Optimierung und Innovation im Chipdesign eine bahnbrechende Anwendung sein. Die Beziehung zwischen KI und Halbleitern vertieft sich und ebnet den Weg für einen neuen Schub an technologischen Innovationen. Die künftige Entwicklung der KI hängt stark von der Entwicklung neuer Halbleiterchips ab, die speziell für KI-Anwendungen konzipiert sind. Wir glauben, dass dieser Trend in den nächsten fünf Jahren zu einem erheblichen Wachstum führen wird.

Wird die Wachstumsrate von KI-Entwicklungstools die Chip-Verkäufe um das Dreifache übertreffen?

5-Jahres-CAGR für Chips, EDA-Tools und fortgeschrittene KI-Design-Tools (2023-2028)⁵

Quellen: WSTS, Global Markets Insights und Deloitte Global (Stand: November 2022).

Das bevorstehende Wachstum der KI hängt weitgehend von der Entwicklung von Halbleiterchips ab, die speziell für KI-Funktionen optimiert sind. Laut Deloitte ist es sehr plausibel, dass dieser Faktor im nächsten halben Jahrzehnt ein erhebliches Wachstum auslösen kann.

Intermezzo in der Halbleiterindustrie: 4 Schlüsselkategorien von Teilnehmern

Die Halbleiterindustrie setzt sich im Wesentlichen aus vier Hauptkategorien von Teilnehmern zusammen. Die erste Kategorie umfasst Foundry-Betreiber, z. B. die Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC). Es handelt sich dabei um Unternehmen, die Halbleiterchips auf der Grundlage der von anderen Unternehmen vorgegebenen Spezifikationen herstellen. Man kann sie sich als Fabriken vorstellen, die Chips für verschiedene Unternehmen herstellen. In die zweite Kategorie fallen die Hersteller integrierter Bauelemente (IDMs), zu denen Unternehmen wie Intel gehören. IDMs sind einzigartig, weil sie den gesamten Lebenszyklus eines Halbleiterchips, vom ersten Entwurf bis zur letzten Fertigungsphase, in ihren eigenen Anlagen realisieren. Die nächste Kategorie umfasst Unternehmen, die nur Chips entwickeln und auch als Fabless-Unternehmen bezeichnet werden. In diese Kategorie fallen NVIDIA und Advanced Micro Devices (AMD). Fabless-Unternehmen konzentrieren sich auf den Entwurf und die Entwicklung von Halbleiterchips, lagern aber die Fertigung an Foundry-Betreiber aus, da sie nicht über eigene Fertigungskapazitäten verfügen. Die letzte und vierte Kategorie umfasst Anlagenhersteller wie ASML. Diese Unternehmen sind für die Herstellung der für die Produktion von Halbleiterchips erforderlichen Maschinen und Anlagen verantwortlich. Sie liefern die entscheidenden Werkzeuge, die sowohl die Betreiber von Halbleiterwerken als auch die Hersteller integrierter Bauelemente für die Herstellung der Chips benötigen.

Wie wird das US CHIPS-Gesetz den großen Halbleiterherstellern zugute kommen?

Erinnern Sie sich an das US CHIPS-Gesetz? Da Halbleiter für die Wirtschaft von entscheidender Bedeutung sind, wollen die USA bei der Halbleiterproduktion autark werden und die Abhängigkeit von ausländischen Lieferketten verringern. Die Covid-19-Pandemie hat die Schwachstellen in den Lieferketten aufgezeigt, an deren einzelnen Schritten häufig mehr als fünf Länder und mehrfache weltweite Sendungen beteiligt sind. Das Handelsministerium berichtet, dass die Halbleiterknappheit die US-Wirtschaft im Jahr 2021 fast eine Viertel Billion Dollar kosten wird.

Um die heimische Halbleiterproduktion zu steigern, wird der US Chips and Science Act über einen Zeitraum von fünf Jahren Investitionen in Höhe von 50 Milliarden Dollar in die Industrie leiten, darunter 11 Milliarden Dollar für fortschrittliche Halbleiterforschung und -entwicklung sowie 39 Milliarden Dollar zur Beschleunigung und Förderung der heimischen Chipproduktion (6 Milliarden Dollar davon können für Direktkredite und Kreditbürgschaften verwendet werden)⁶.

Haushalt zur Ausweitung der inländischen Fertigung (Forschung und Entwicklung im Bereich fortgeschrittener Halbleiter und Chip-Produktion)

Quelle: McKinsey⁷ ab Oktober 2022.

Zu den Hauptnutznießern des US-CHIPS-Gesetzes gehören die großen Halbleiterhersteller in den USA. Anstatt zu versuchen, die Gewinneraktien des Sektors herauszupicken, können Anleger unter Der VanEck Semiconductor UCITS ETF (SMH) ein Engagement in den 25 größten und liquidesten börsennotierten US-Halbleiterunternehmen eingehen.

Abschließend sind wir der Meinung, dass Halbleiter die wie Hacke und Schaufel sein könnten, also Werkzeuge, um in der KI-Landschaft mitzuspielen. Außerdem stellen sie eine attraktive Möglichkeit dar, aus dem wachsenden KI-Sektor Kapital zu schlagen, insbesondere wenn der direkte Zugang zu privaten KI-Unternehmen für viele Investoren begrenzt ist. Der VanEck Semiconductor UCITS ETF (SMH) bietet die Möglichkeit, in die gesamte Wertschöpfungskette der Halbleiterindustrie zu investieren, vom Chipdesign über die Fertigung bis hin zu den im Herstellungsprozess verwendeten Maschinen. Da Halbleiter die wesentlichen Komponenten von KI-Innovationen sind, glauben wir, dass sie angesichts der potenziell deflationären Auswirkungen der KI-Effizienz an Wert gewinnen werden. Außerdem bieten sie eine einzigartige Gelegenheit, die transformative Wirkung von KI zu nutzen.