Halbleiter-Liefer­ketten sicher machen

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Halbleiter als Schlüsseltechnologie der Wirtschaftssicherheit

Ohne Halbleiter bleibt die moderne Welt stehen. Sie sind eine Schlüsseltechnologie –sowohl für sicherheitskritische Anwendungen als auch für jegliche andere technologische Produkte. Die globale Halbleiterindustrie wurde im Jahr 2025 auf 697 Mrd. US-Dollar geschätzt, worauf die weltweite Anwenderindustrie der Elektronik mit einem Vielfachen aufbaut. In Deutschland sind die Autoindustrie, der Maschinenbau sowie die Energie- und Medizintechnik stark entwickelte Branchen, die auf Halbleiter angewiesen sind.

Die zentrale Stellung der Halbleiter bringt gleichzeitig viele unterschiedliche Herausforderungen mit sich. Auf der technischen Ebene bestehen Risiken wie unbeabsichtigte Schwachstellen, Hintertüren/Hardware-Trojaner, physische Attacken, Side-Channel-Attacken, Fehlerangriffe und die Verwendung von Grau-Markt-Komponenten oder Kopien. Auch globale Ereignisse, wie die Covid-19-Pandemie oder die Schließung der Straße von Hormus, können die global hochintegrierten Halbleiter-Wertschöpfungsketten gefährlich schnell unterbrechen. Die Lieferengpässe während der Jahre 2021-2023 haben zu mindestens 102 Milliarden Euro Verlust geführt, was 2,4 % des deutschen BIP im Jahr 2022 entspricht.

Vor allem bestehen durch Lieferketten-Abhängigkeiten neue geoökonomische Risiken, die immer stärker als Machthebel genutzt werden.

Es gibt verschiedene Ansätze, einigen der beschriebenen Risiken zu begegnen, die allerdings zumeist auf der Produktebene der Chips ansetzen oder dezidiert Cyberrisiken in den Blick nehmen.

Strukturelle geoökonomische Herausforderungen machen aber neue Ansätze notwendig. Daher sollte die Bundesregierung einen Ansatz vorantreiben, der auf Risikokategorien bei den Anwendungen von Halbleitern basiert. Sie sollte das Konzept von Vertrauenswürdigkeit für geoökonomische Risiken neu definieren und Anreize zur Diversifizierung von Halbleiter-Lieferketten auf nationaler Ebene schaffen. Vertrauenswürdigkeit bei Halbleitern bedeutete lange Zeit, dass kein „unerwartetes Verhalten“ oder „Sicherheitsvorfälle“ auftreten werden, wenn ein Chip verbaut wird. Wirtschaftssicherheit zielt hingegen auf zwei weitergefasste Ziele ab, die auch für die Vertrauenswürdigkeit bei Halbleitern relevant geworden sind: Lieferketten-Resilienz und technologische Souveränität.

Das Ziel der Lieferketten-Resilienz umfasst die Aspekte Kontinuität (von Lieferungen), Planbarkeit, Versorgungssicherheit (als gesteigerte Form der Planbarkeit in Krisensituationen) und den Umgang mit unfairen Handelspraktiken. Die Wirtschaftssicherheit wird gestärkt, wenn Risiken durch Diversifizierung abgebaut werden und um weniger kritische Lieferketten ergänzt werden, womit gleichzeitig die Position gegenüber Akteuren gestärkt wird, die Abhängigkeiten als Zwangsmittel einsetzen.

Technologische Souveränität wiederum zielt darauf ab, bestehende technologische Stärken in Deutschland und Europa zu halten, weiterzuentwickeln und innovative Fortschritte zu ermöglichen, was ebenso zur strategischen Einbettung in globale Wertschöpfungsketten beiträgt.

In Zeiten geoökonomischer Spannungen und geopolitischer Volatilität bedeuten die zwei Ziele, dass auch rechtliche und politische Gegebenheiten verschiedener Jurisdiktionen relevante Kriterien sind. Dabei rückt die Integrität des Herstellers in den Vordergrund, anstatt lediglich die Integrität des einzelnen Produkts zu betrachten. Vertrauenswürdigkeit resultiert aus der ausreichenden Annahme, dass rechtlich-politische Strukturen nicht ausgenutzt werden, um wirtschaftliche Maßnahmen gegen die Interessen der Bundesrepublik oder der EU einzusetzen.

Vor diesem Hintergrund müssen Halbleiter-Lieferketten auch aus der Sicht der Wirtschaftssicherheit betrachtet werden. Dadurch können geoökonomische Risiken in ein Konzept von Vertrauenswürdigkeit mit einfließen und zu einer Stärkung der Resilienz in Halbleiter-Lieferketten national und europäisch beitragen, um zukünftige Wettbewerbsfähigkeit und Sicherheit zu fördern.

Die Halbleiter-Wertschöpfungskette

Für zielgerichtete politische Maßnahmen ist es deshalb unerlässlich, die komplexe Wertschöpfungskette von Halbleitern zu verstehen (siehe Abb. 1). Fast alle technologischen Anwendungen basieren in ihrem Kern auf den Chips in ihrem Inneren.

Die Halbleiter-Wertschöpfungskette beginnt mit Forschung und Entwicklung (F&E), die von Universitäten bis zu unternehmenseigenen Abteilungen weltweit stattfindet. Aufgrund der hohen Kapitalintensität wird F&E vielerorts staatlich gefördert. Zwei häufig unterschätzte Inputs sind geistiges Eigentum (IP) und Rohstoffe. IP wird entlang der gesamten Kette benötigt und zunehmend als geopolitisches Instrument eingesetzt, etwa zur Durchsetzung von Exportkontrollen. Eine Schlüsselrolle nimmt dabei zum Beispiel Arm Holdings ein, dessen energieeffiziente Prozessor-Architektur die Basis nahezu aller Mobilfunkchips bildet.

Das eigentliche Chip-Design setzt auf IP auf und erfordert spezialisierte EDA-Software (Electronic Design Automation), welche eingesetzt wird, um die Schaltkreise der Chips zu entwerfen. Die daraus resultierenden Designs werden in der ersten Phase der Fertigung, dem Frontend, in bis zu 800 Produktionsschritten auf Rohwafer aufgebracht. Dafür sind hochspezialisierte Fertigungsmaschinen notwendig, die aus verschiedensten Komponenten von spezialisierten Zulieferern zusammengebaut werden. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl an zusätzlichen Maschinen und technischen Lösungen, die in der Fertigung eingesetzt werden. Alles zusammen ist das sogenannte Semiconductor Manufacturing Equipment (SME). Besonders hervorzuheben sind der niederländische Lithographie-Maschinenhersteller ASML sowie dessen deutsche Zulieferer Zeiss (Optik) und Trumpf (Laser). Während der ersten Phase der Fertigung (Frontend) sind Rohwafer, wie sie beispielsweise das deutsche Unternehmen Siltronic herstellt, und Prozesschemikalien, die unter anderem vom deutschen Unternehmen Merck produziert werden, als Materialien unerlässlich.

In der zweiten Phase der Fertigung, dem Backend, werden die bedruckten Wafer zerschnitten, die einzelnen Chips in Gehäusen verbaut und schließlich in der Elektronikmontage auf Leiterplatten (PCBs) integriert.

Die gesamte Wertschöpfungskette verdeutlicht die globale Komplexität der Halbleiterproduktion mit unzähligen Zulieferern aus aller Welt. Sinnbildlich dafür legt ein Halbleiter bis zur Endanwendung im Durchschnitt das 2,5-Fache des Erdumfangs zurück. Deutschland und Europa sind vor allem bei Equipment, Materialien und einzelnen Halbleiterherstellern stark positioniert, gerade mit Bezug zur Automobilbranche. Der Großteil der globalen Wertschöpfung ist jedoch in Asien angesiedelt, mit den meisten Front- und Backend-Standorten. Die USA sind besonders relevant im Bereich Design und IP sowie der späteren Vermarktung und verfügen über global führende Unternehmen in diesen Bereichen. Die extrem global aufgestellte Halbleiter-Wertschöpfungskette ist dadurch enorm anfällig für geoökonomische Risiken.

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Einstufung von Risikokategorien

Ein deutsches und europäisches Verständnis von Vertrauenswürdigkeit in der Halbleiter-Wertschöpfung sollte deshalb vor dem Hintergrund dieser globalen Verzahnung von Zulieferern und Arbeitsschritten von einer Einstufung nach Risikokategorien anhand deren Anwendung ausgehen (Abb. 2, S. 6). Die Grundannahme ist, dass Halbleiter in allen Bereichen der Wirtschaft eingesetzt werden und „sichere“ und „unsichere“ Bauteile aufgrund von bestimmten Merkmalen nicht ausreichend zu trennen sind. Diese Herangehensweise ist angelehnt an europäische Bemühungen der EU zur Reduzierung von Risiken im Cyber-Bereich, wie aufgeführt im Cyber Resilience Act, NIS II und dem überarbeiteten Rechtsakt zur Cybersicherheit, geht allerdings noch darüber hinaus. Eine Risiko-Einstufung könnte aus vier Kategorien bestehen und von Nationaler Sicherheit (höchste Stufe) bis Konsumentengüter (niedrigste Stufe) reichen:

Je nach Risikokategorie könnte ein Trusted-Supplier oder ein Trusted-Sourcing-Ansatz verfolgt werden. Dabei zielt der Ansatz der trusted-supplier auf die Anbieter ab, deren Sicherheitsvorkehrungen und Risikomitigierung strengeren Anforderungen entsprechen müssen. Er sollte nur auf solche Anbieter angewendet werden, die vorab als solche eingestuft wurden (Ex-ante-Ansatz). Der Ansatz des trusted-sourcing könnte hingegen auf Anbieter generell angewendet werden, deren Geschäftstätigkeit und Lieferkette bestimmten Anforderungen entsprechen. Eine Zertifizierung wäre nicht notwendig, sondern stattdessen eigenständige Nachweise zur Herkunft und Fertigung (Ex-post-Ansatz). Definitionen über gegenwärtige EU-Zollregeln zu Herkunftsbestimmungen bei Halbleitern können hingegen zu Problemen führen, da wesentliche Be- oder Verarbeitungsprozesse häufig nicht in dem Land stattfinden, in dem der Hersteller beheimatet ist. Um geoökonomischen Risiken besser zu begegnen, könnte sich daher für jede der vier Risikokategorien ein Trusted-Supplier- oder ein Trusted-Sourcing-Ansatz als alternative Maßnahme zur Stärkung der Wirtschaftssicherheit anbieten.

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Trusted-Supplier-Ansatz (ex-ante, Kategorie 1 und 2)

Kategorie 1 und 2, Verteidigungsgüter und kritische Sektoren, sollten nur von Trusted-Suppliern versorgt werden dürfen. Auch der deutsche Verteidigungsminister hat sich erst kürzlich für sichere Lieferketten in der Rüstungsindustrie ausgesprochen. Anbieter sollten für einen solchen Ansatz entlang der Halbleiter-Wertschöpfungskette definiert werden und können IDMs, Fabless-Unternehmen, Foundries, OSATs oder Händler sein.

Unternehmen, die sich als Trusted-Supplier qualifizieren möchten, sollten vollständig durch Eigentümer aus der EU oder aus vertrauenswürdigen Partnerstaaten kontrolliert werden (wirtschaftliche Eigentümer) und ihre Geschäftsführung sowie das operative Management in der EU oder vertrauenswürdigen Partnerstaaten haben. Spezielle Sicherheitsanforderungen im Rahmen nationaler Maßnahmen, wie bei der Geheimschutzbetreuung des BMWE, könnten mit Kriterien für Trusted-Supplier kombiniert werden und sich durch die Überprüfung der Eigentümerstruktur positiv auf eine Einstufung auswirken.

Zur Einordnung der vertrauenswürdigen Partnerstaaten sollten die von der EU-Kommission eingebrachte Definition von Hochrisiko-Abhängigkeiten* und die Risikoeinschätzung in Artikel 100 des Vorschlags für einen überarbeiteten Rechtsakt zur Cybersicherheit als Vorlage dienen. Eine mögliche Auswahl könnte als EU-Whitelist vertrauenswürdiger Partnerstaaten geführt werden. Ebenso sollte die Produktion der für die Anwendungen in Kategorie 1 und 2 angebotenen Komponenten ausschließlich in der EU oder in vertrauenswürdigen Partnerstaaten stattfinden. Entsprechende Nachweise sollten durch eine Hardware-Bill-of-Materials für die jeweiligen Produkte erbracht werden.

Die Einstufung als Trusted-Supplier könnte durch eine nationale Kompetenzbehörde erfolgen, müsste aber zugleich EU-weit gelten, um Rechtssicherheit zu gewährleisten. In der Bundesrepublik könnte dies durch die jeweils federführenden Ministerien bei öffentlichen Aufträgen geschehen, sowie zusätzlich durch das BSI. Auf EU-Ebene könnte die Generaldirektion Handel und Economic Security die nationalen Einstufungen abgleichen und eine gemeinsame Unternehmens-Liste führen.

Trusted-Sourcing-Ansatz (ex-post, Kategorie 3 und 4)

Im Gegensatz zum Trusted-Supplier-Ansatz verfolgt ein Trusted-Sourcing-Ansatz das Ziel, bestimmte Kriterien, wie zum Beispiel die Eigentümerstruktur und Fertigung in der EU oder in vertrauenswürdigen Partnerstaaten, bei der Auswahl von Halbleiter-Anbietern und Herstellern nachvollziehbar zu machen. Der Trusted-Sourcing Ansatz könnte für Kategorie 3 und 4 angewendet werden, die weniger sicherheitskritische Güter herstellen, um systemische Lieferketten-Risiken abzubauen.

Ein Endanwender von Halbleitern müsste dann nachvollziehen können, ob seine Komponenten aus vertrauenswürdigen Quellen stammen, und dies durch eine Hardware-Bill-of-Materials nachweisen können. Der Nachweis sollte jedoch an jeder Stelle der Wertschöpfungskette durch den jeweiligen Anbieter erbracht werden. Das würde bedeuten, dass ein IDM genauso die Vertrauenswürdigkeit eines Chips und dessen Herkunft nachweisen können muss wie eine Foundry oder ein OSAT nachweisen können müssen, dass IP, Frontend und Backend den Kriterien der Vertrauenswürdigkeit entsprechen. Jeder Akteur der Wertschöpfungskette sollte so Verantwortung tragen (chain of trust).

Das Folgeproblem des Resilienz-Aufpreises

Die genannten Ansätze zur Reduzierung von geoökonomischen Risiken in der Halbleiter-Lieferkette versuchen auch das Folgeproblem des Resilienz-Aufpreises zu berücksichtigen. Bei Produkten aus vertrauenswürdigen Quellen können höhere Preise für Komponenten entstehen, sofern die Herstellung aufgrund anderer Standortbedingungen, geringerer Auslastungen und dadurch kleinerer Chargen, oder beidem, teurer ist als bei alternativen Anbietern. Darüber hinaus wird durch Kriterien der Vertrauenswürdigkeit die Auswahl der Anbieter eingeschränkt und damit möglicherweise auch die Verwendung günstigerer Alternativen am Markt, die diese Kriterien nicht erfüllen. Dieser Resilienz-Aufpreis wird in den verschiedenen Kategorien 1-4 unterschiedlich vertretbar sein. In den Kategorien 1 und 2 müssen Resilienz und damit verbundene Kosten Teil des Auftragsvolumen sein. In Kategorie 3 und 4 ist es schwieriger, einen Aufpreis für Lieferketten-Resilienz zu fordern, weshalb die Bundesregierung für diese Kategorien über besondere Anreize nachdenken muss.

Maßnahmen für resiliente Halbleiter-Lieferketten anhand der Risikokategorien

Im Fokus der Wirtschaftssicherheit bei Halbleitern stehen die Reduzierung von riskanten Lieferketten-Abhängigkeiten und die ausreichende Verfügbarkeit von Halbleitern. In beiden Fällen müssen Maßnahmen die gesamte Lieferkette in den Blick nehmen und die Frage nach tolerierbaren Risiken für verschiedene Anwendungsbereiche beantworten. Dabei geht es auch um die Frage, welche strategischen Abhängigkeiten politisch tragbar sind und welche ein inakzeptables Risiko darstellen. Starke Abhängigkeiten von einzelnen Herstellern oder Jurisdiktionen können als geoökonomische Hebel genutzt werden.

Deutschland und Europa haben deshalb wenig Zeit, Lieferketten in den Kategorien 1 und 2 resilient aufzustellen. Eine Produktionsdisruption durch intransparente und manipulierbare Lieferketten darf weder bei sicherheitsrelevanten noch bei notwendigen Halbleitern im Ernstfall eintreten.

Anreize für eine verstärkte Nachfrage nach Chips aus vertrauenswürdigen Lieferketten auch in Kategorie 3 und 4 stärken das europäische Halbleiterökosystem und können mit einem europäischen Ansatz für Lead Markets in Schlüsseltechnologien kombiniert werden.

Handlungsoptionen für Kategorie 1 und 2

Für Deutschland und die EU bietet der Trusted-Supplier-Ansatz sehr gute Voraussetzungen dafür, in den Kategorien 1 und 2 Kriterien zur Reduzierung von Hochrisiko-Abhängigkeiten einzuführen. Ein solcher Ansatz sollte explizit in der öffentlichen Beschaffung festgeschrieben werden.

Die Bundesregierung sollte auf europäischer Ebene auf Maßnahmen für eine gezielte Förderung beim Kapazitätsausbau in der EU von als Trusted-Supplier gekennzeichneten Anbietern für Fertigung und Design hinwirken. Die Reform des European Chips Act bietet die Möglichkeit, solche Kriterien in die Debatte einzubringen, beispielsweise durch die Einbindung von Kapazitätsausbau oder Erneuerung von Produktionskapazitäten unter der zweiten Säule des Chips Act, die dadurch europäische Resilienz und Sicherheit stärken. Hier können auch Anforderungen an Resilience-by-design einfließen. Für Halbleiter-Lieferketten würde dies bedeuten, in der Entwicklungsphase von Systemen Komponenten-Schnittstellen bewusst so anzulegen, dass mehr als eine Komponente pro Schnittstelle verwendet werden kann.

Um vor Knappheiten besser geschützt zu sein, wäre eine Kapazitätsreservierung für den Bedarfsfall denkbar. In Kategorie 1 könnten Vorgaben eingeführt werden, die für bestimmte Verteidigungsgüter, die in Konfliktfällen in großer Stückzahl produziert werden müssen, eine strategische Reservekapazität bei den Herstellern vorschreiben. Anhand verschiedener Szenarien könnte sich eine Mindestkapazität errechnen lassen, die ein Hersteller vorhalten muss. Der Staat könnte schließlich mit Abnahmegarantien als Ankerkunde auftreten. Eine Schwierigkeit besteht jedoch in der Dauer der Lagerhaltung, da Mikroelektronikkomponenten aufgrund ihrer materialtechnischen Eigenschaften nicht auf unbestimmte Zeit bevorratet werden können.

Handlungsoptionen Kategorie 3 und 4

In der Kategorie 3 und 4, Industriemaschinen und Konsumgüter (Autos, Kommunikationselektronik) ist die Anfälligkeit für Abhängigkeiten von kritischen Drittstaaten besonders hoch. Eine strikte Regulierung auf Basis von sicherheitspolitischen Erwägungen wie in Kategorie 1 und 2 wird erschwert, da ein freier Wettbewerb ausdrücklich gewünscht ist.

Um die geoökonomischen Risiken in diesen Kategorien zu minimieren, sollte für Deutschland als übergeordnetes Ziel die Unbeeinflussbarkeit durch Drittstaaten stehen. Das bedeutet, dass Endanwender in der Industrie und Produzenten von Konsumgütern keine schwerwiegende Beeinflussung ihrer Tätigkeit aufgrund von Hochrisiko-Abhängigkeiten fürchten müssen. Die Reduzierung von solchen Abhängigkeiten könnte mit einem Trusted-Sourcing-Ansatz durch Anreize für Endprodukte geschehen. Im nationalen Kontext könnten diese vor allem in Kombination mit Förderprogrammen und steuerlichen Anreizen zur Diversifizierung hin zu vertrauenswürdigen Lieferketten beitragen (siehe Abb. 3).

Eine mögliche Maßnahme gegen Knappheiten könnten „Till-Needed Options” sein. Hierbei zahlt ein Abnehmer eine jährliche Prämie für den Fall eines Marktengpasses, in dem ein zuvor festgelegtes Kontingent vom Hersteller bereitgestellt wird. Die Vorteile liegen in der Planbarkeit der Kosten und darin, keine ungenutzten Lagerbestände vorzuhalten. Die Prämienkosten könnten ebenfalls als steuerlich absetzbar gestaltet sein und analog zu F&E und Investitionskosten gehandhabt werden. Dieses könnte in der Praxis regulatorisch um die Vorgabe von Trusted-Sourcing-Herstellern ergänzt werden.

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Empfehlungen und Ausblick

Die Debatte um die richtige Architektur europäischer und deutscher Wirtschaftssicherheitspolitik ist in vollem Gange und betrifft immer stärker einzelne Branchen. Halbleiter sind eine sicherheitsrelevante Schlüsseltechnologie. Die Bundesregierung kann durch einen Maßnahmen-Mix die Resilienz von Halbleiter-Lieferketten stärken.

• Grundlage sollte zunächst eine Einteilung von Risikokategorien anhand der jeweiligen Anwendungsbereiche von Halbleitern sein, auf der alle weiteren Maßnahmen aufbauen.
• Auf EU-Ebene sollte für die Kategorien 1 und 2 ein Trusted-Supplier-Ansatz eingeführt werden, der bei Bedarf auf weitere Kategorien ausgeweitet werden kann, während für die Kategorien 3 und 4 ein Trusted-Sourcing-Ansatz etabliert werden sollte. Ergänzend dazu sollte im Rahmen des Chips Act 2.0 die gezielte Förderung des Kapazitätsausbaus innerhalb der EU für solche Anbieter verankert werden, die als Trusted-Supplier im Bereich Fertigung und Design zertifiziert sind. Für Kategorie 1 könnte darüber hinaus eine strategische Vorhaltung bestimmter Komponenten angedacht werden.
• Im nationalen Kontext sollte eine Kombination aus steuerlichen Anreizen und Förderprogrammen für Endprodukte eingeführt werden, deren Hersteller einen Trusted-Sourcing-Ansatz im Einkauf nachweisen können, wie zum Beispiel im Automobilsektor, bei Industriemaschinen sowie in der Forschung und Entwicklung. In den Kategorien 3 und 4 könnte die steuerliche Begünstigung der Zusatzkosten von Till-Needed-Options gezielt steuerlich gefördert werden, sofern die jeweiligen Anbieter einen Trusted-Sourcing-Nachweis erbringen oder als Trusted-Supplier anerkannt sind.
• Deutschland kann beispielhaft vorangehen und durch seine starke wirtschaftliche Stellung in Europa und das besonders gut entwickelte Halbleiterökosystem wichtige Impulse setzen. In den kommenden Monaten sollte die Bundesregierung daher vor allem einen europäischen Trusted-Supplier-Ansatz mit Risikokategorien konzeptuell vorantreiben, der möglichst unkompliziert die wichtigsten Anforderungen erfüllt. Gleichzeitig sollte zusammen mit den wichtigsten europäischen Mitgliedstaaten, die eine starke Position in der Halbleiter-Wertschöpfung haben, eine Auswahl von vertrauenswürdigen Partnerstaaten getroffen werden.