Die USA setzen auf die „Post-GPU-Ära“

Die Strategie der US-amerikanischen Chip-Hegemonie verlagert sich von der „Rückverlagerung von Produktionskapazitäten“ hin zu einer Wette auf neue Technologien der nächsten Generation.

Am 29. Juli unterzeichnete das US-Handelsministerium Absichtserklärungen mit sieben Unternehmen mit einem Gesamtbetrag von bis zu 874 Millionen US-Dollar. Im Gegensatz zu früheren Subventionen, die hauptsächlich den Bau von Wafer-Fabriken unterstützten, fließen diese Mittel nicht in die Erweiterung der Produktionskapazitäten für fortschrittliche Fertigungsprozesse. Stattdessen beteiligen sie sich im Stil von VC (Risikokapital) an sieben Unternehmen mit disruptiven Technologien und setzen voll auf sieben grundlegende Technologierouten des „Post-GPU-Zeitalters“.

Wenn man die Technologieliste dieser sieben Unternehmen durchblättert, handelt es sich keineswegs um eine routinemäßige industrielle Förderung, sondern um eine „technologische Jagd“, die darauf abzielt, die Achse der Halbleiterindustrie umfassend von Materialien, physikalischen Mechanismen und Verpackung bis hin zu AI-Speicher zu dekonstruieren und neu zu gestalten. Die sieben Unternehmen decken jeweils CPO, ferroelektrischen Speicher, 3D-Verpackung, verlustarme Dielektrika, thermodynamische Berechnung, Chip-Fälschungsschutz und neuartige optoelektronische Substrate ab.

Die Unternehmen, die schließlich die Mittel erhalten, müssen der US-Regierung zudem eine Minderheitsbeteiligung ohne Kontrollrecht gewähren. Dies bedeutet auch, dass die US-Behörden den Schein der Nicht-Intervention in den freien Markt endgültig durchbrechen und den Staatswillen mit Kapital verbinden.

GlobalFoundries: Während es chinesische optische Module blockiert, ergänzt es das US-amerikanische CPO-System

Unter den sieben Projekten ist GlobalFoundries das Unternehmen mit dem höchsten Finanzierungsbetrag.

Das US-Handelsministerium plant, ihm bis zu 300 Millionen US-Dollar zur Verfügung zu stellen, um den Forschungs- und Entwicklungsfortschritt der CPO-Technologie in den USA um zwei bis drei Jahre voranzubringen.

Mit der großflächigen Einführung von 800G, 1,6T, CPO und Siliziumoptik ist die optische Interkonnektion nicht mehr ein gewöhnliches Kommunikationselement, sondern ein integraler Bestandteil von AI-Rechensystemen. Der Kerngedanke von CPO besteht darin, die optischen Engines von steckbaren Modulen näher an die Switch-Chips oder AI-Prozessoren zu bringen, um die Übertragungsentfernung von Hochgeschwindigkeits-Elektrosignalen zu verkürzen und die Verluste und den Stromverbrauch zu reduzieren, die durch langreichweitige Kupferinterkonnektionen entstehen.

In den letzten Jahren hat GlobalFoundries die Siliziumoptik stark vorangetrieben. Das Unternehmen hofft, in den USA eine End-to-End-Fähigkeit von Siliziumwafern, Herstellung optischer Bauelemente, fortschrittlicher Verpackung bis hin zu getesteten optischen Modulen aufzubauen.

Im November 2025 erwarb das Unternehmen den singapurischen Siliziumoptik-Fertigungsdienstleister Advanced Micro Foundry. Laut GlobalFoundries verfügt AMF über mehr als 15 Jahre Erfahrung in der Siliziumoptik-Fertigung, nutzt eine 200-Millimeter-Plattform und plant, je nach Marktnachfrage auf 300 Millimeter zu erweitern. Durch diese Transaktion erweitert GlobalFoundries seine Fertigungskapazitäten für Siliziumoptik und seine Kundenabdeckung weiter. Gleichzeitig erwarb GlobalFoundries auch das Designunternehmen für Hochgeschwindigkeits-Verbindungschips Infinilink und erwarb Fähigkeiten in den Bereichen SerDes, optische Sende-/Empfangschipsätze und monolithisches Siliziumoptik-Design.

Im Mai 2026 veröffentlichte GlobalFoundries die SCALE CPO-Plattform, die Siliziumoptik-Bauelemente, Wellenlängenmultiplexer, Fotodetektoren, TSV sowie 2,5D- und 3D-Stapelungsschnittstellen integriert. Das Unternehmen definiert sie als die erste CPO-Plattform, die mit der OCI-MSA-Spezifikation kompatibel ist und CWDM, DWDM, Silizium-Germanium-Integration und fortschrittliche Verpackung unterstützt.

GlobalFoundries hat sich das Ziel gesetzt, die Datenübertragungsgeschwindigkeit auf 400 Gbps zu steigern und eine Energieeffizienzsteigerung von bis zu etwa dem Fünffachen im Vergleich zu aktuellen Lösungen zu erreichen.

Auf der einen Seite fördert es die Industrialisierung der heimischen Siliziumoptik, auf der anderen Seite beschränkt es die Lieferposition chinesischer Unternehmen auf dem aktuellen Markt für steckbare optische Module.

Am 4. August berichtete Reuters, dass die US-amerikanische Federal Communications Commission Beschränkungsmaßnahmen für chinesische Bauelemente für Rechenzentren entwirft, deren Schwerpunkt neue Modelle chinesischer optischer Sende-/Empfangsmodule sein könnten. Die entsprechenden Pläne sind noch nicht endgültig festgelegt und können noch geändert werden, aber die US-Seite hofft, sie im Jahr 2026 einzuführen.

Aeluma: Große optoelektronische Substrate ohne Indiumphosphid

Die bis zu 30 Millionen US-Dollar, die Aeluma erhält, ergänzen den vorgelagerten Materialbereich der Siliziumoptik-Strategie. Aeluma wurde 2019 gegründet und ist derzeit an der NASDAQ notiert.

Herkömmliche Hochleistungs-Fotodetektoren und Laser hängen oft von Halbleitersubstraten aus Verbindungshalbleitern wie Indiumphosphid ab, aber die Größe von Indiumphosphid-Wafern ist klein, sodass die Herstellungskosten und die Kapazität zur Erweiterung der Produktion begrenzt sind. Aeluma versucht, Verbindungshalbleitermaterialien heterogen auf großen Substraten zu integrieren, sodass optoelektronische Bauelemente Verfahren und Geräte nutzen können, die näher an der herkömmlichen Siliziumfertigung liegen.

Das Unternehmen gab bekannt, dass seine Technologie optoelektronische Bauelemente auf Substraten mit einer Größe von bis zu 12 Zoll herstellen kann, während herkömmliche Indiumphosphid-Bauelemente hauptsächlich Substrate von 2 Zoll bis 4 Zoll verwenden. Das US-Handelsministerium hat Aeluma diesmal ausdrücklich aufgefordert, großdurchmessige optoelektronische Substrate zu entwickeln, die nicht auf Indiumphosphid angewiesen sind, für Laser und Fotodetektoren in optischen AI-Interkonnektionen.

Dies zeigt, dass die USA nicht auf ein isoliertes CPO-Produkt setzen, sondern auf eine vollständige Kette von Materialien, Wafern, Siliziumoptik-Bauelementen bis hin zu Verpackung und Test.

Kepler: Überwindung der Speicherwand mit „ferroelektrischer Technologie“

Kepler ist das Unternehmen, das den zweithöchsten Betrag erhält. Das US-Handelsministerium plant, bis zu 245 Millionen US-Dollar bereitzustellen, um die Entwicklung neuer Hochleistungs-AI-Speicher auf Basis von 3D-Strukturen und ferroelektrischer Technologie zu unterstützen.

Kepler Computing wurde 2018 gegründet, sein Gründer ist Debo Olaosebikan. Öffentliche Investitionsdaten zeigen, dass das Unternehmen seit langem ferroelektrische Materialien, Niederspannungslogik sowie 3D-integrierte Speicher- und Rechenarchitekturen erforscht.

Der Grund dahinter ist nicht schwer zu verstehen. Das Kernproblem der AI-Berechnung liegt längst nicht mehr nur in der Geschwindigkeit von Multiplikations-Additions-Operationen. Modellparameter, Aktivierungswerte und Zwischendaten müssen ständig zwischen Recheneinheiten und Speichereinheiten verschoben werden, und die Zeit und Energie, die für den Datentransport verbraucht werden, zehren von den Gewinnen, die durch die Leistungssteigerung von GPUs entstehen.

HBM mildert das Bandbreitenproblem, aber der Preis dafür ist teure fortschrittliche Verpackung, komplexe Stapelverfahren und begrenzte Lieferkapazitäten. Herkömmliches DRAM ist schnell, muss aber ständig aufgefrischt werden; NAND hat eine große Kapazität und niedrige Kosten, aber seine Latenz und Schreibleistung können die Anforderungen des Hochleistungsrechnens kaum erfüllen.

Ferroelektrischer Speicher versucht, eine neue Position zwischen diesen herkömmlichen Ebenen zu finden. Ferroelektrischer Speicher speichert Informationen über den Polarisationszustand von Materialien, behält Daten auch nach dem Ausschalten der Stromversorgung bei und hat gleichzeitig das Potenzial für niedrige Spannung und schnelles Umschalten.

In der Industrie haben das kürzlich von Fraunhofer und GlobalFoundries vorgestellte hafniumoxidbasierte ferroelektrische Speicher bei einer Spannung von unter 1 Volt gearbeitet und die Umschaltung in Nanosekunden abgeschlossen; CEA-Leti hat ebenfalls eine 3D-ferroelektrische Kapazitätsstruktur im 22-Nanometer-Knoten vorgestellt, um die Dichte durch vertikale Stapelung zu erhöhen.

Kepler konzentriert sich hauptsächlich auf die Kombination von 3D und Ferroelektrizität. Wenn ferroelektrischer Speicher nur als eingebetteter Speicher mit geringer Kapazität verwendet werden kann, ist sein Einfluss hauptsächlich auf MCUs, Edge-AI und Geräte mit geringem Stromverbrauch beschränkt. Wenn jedoch die Dichte durch 3D-Stapelung erhöht werden kann und er in die Nähe von AI-Beschleunigern gelangt, kann er einige Aufgaben wie Cache, persistenten Speicher oder Rechnen nahe am Speicher übernehmen.

Dass die US-Regierung zu diesem Zeitpunkt 245 Millionen US-Dollar investiert, bedeutet nicht, dass der ferroelektrische Speicher bereits gewonnen hat, sondern dass sie hofft, Forschung und Entwicklung, Prototypenproduktion und geistiges Eigentum bereits zu einem Zeitpunkt in den USA zu verankern, an dem die Technologierouten noch nicht festgelegt sind.

Fortschrittliche Verpackung wird zum Schwerpunkt

Multibeam und Thintronics erhalten zusammen bis zu 190 Millionen US-Dollar. Diese beiden Unternehmen sind nicht groß, entsprechen aber jeweils zwei leicht zu übersehenden Engpässen in der fortschrittlichen Verpackung: Mustererstellung und Isolationsmaterialien.

Da die Verkleinerung von Transistoren immer teurer wird, werden die Genauigkeit der Mustererstellung, die Interkonnektionsentfernung und die Materialverluste in der fortschrittlichen Verpackung zu neuen Mitteln zur Leistungssteigerung.

Schauen wir uns zuerst Multibeam an: Dieses Unternehmen hat einen beeindruckenden Hintergrund. Der Gründer und CEO David K. Lam ist genau der Gründer von Lam Research. 1980 gründete er Lam Research und brachte das frühe Plasmätzsystem für einzelne Wafer auf den Markt.

Das Kernprodukt von Multibeam ist das Multicolumn-Elektronenstrahl-Direktschreib-Lithographiesystem, also Multicolumn Electron-Beam Lithography. Seine Geräte sind bereits in der Produktionsanlage von SkyWater in Minnesota im Einsatz, für schnelle Prototypenfertigung, Herstellung von Spezialchips, Secure Chip ID und Mustererstellung von großflächigen Bauelementen.

Im Jahr 2025 schloss das Unternehmen eine Serie-B-Finanzierung über 31 Millionen US-Dollar ab, zu den Investoren gehörten Onto Innovation, Lam Capital, UMC Capital und MediaTek Capital. Man sieht, dass diese Investoren die Bereiche Messprüfung, Ätzgeräte, Wafer-Fertigungsdienstleistung und Chip-Design abdecken, was zeigt, dass Multibeam bereits eine gewisse Anerkennung in der Industriekette erhalten hat.

Die bis zu 140 Millionen US-Dollar, die Multibeam diesmal erhält, werden für die Entwicklung von Mehrchips-Montage-, Stapel- und Hochdichte-Interkonnektionstechnologien verwendet. Die Kernkompetenz des Unternehmens liegt im direkten Schreiben mit mehreren Elektronenstrahlen, das nicht vollständig auf herkömmliche Fotomasken angewiesen ist, sondern mehrere Miniatur-Elektronenstrahlsäulen nutzt, um direkt hochpräzise Muster zu erstellen. Laut Multibeam kann seine Lösung vollwafergroße Zwischenschichten unterstützen, Abweichungen von Chiplets anpassen und den Energieverbrauch bei der Übertragung senken, indem die Verbindungen zwischen den Chips verkürzt werden.

Thintronics ist ein kalifornisches Startup für elektronische Materialien, das extrem verlustarme Dielektrika für Chip-Verpackungssubstrate, PCBs und Zwischenschichten entwickelt. Die bis zu 50 Millionen US-Dollar, die Thintronics erhält, werden für die Entwicklung von extrem verlustarmen Zwischenschicht-Dielektrika verwendet. Die Dielektrika beeinflussen direkt den Verlust von Hochgeschwindigkeits-Signalen in Verpackungssubstraten, Zwischenschichten und PCBs.

Nach der Entwicklung der Geschwindigkeit von 112G auf 224G und sogar 448G bestimmen die Dielektrizitätskonstante, der Verlustfaktor, die Dickenhomogenität und die thermische Stabilität der Materialien möglicherweise, ob das System zuverlässig betrieben werden kann. Laut Thintronics kann sein Substrat-Dielektrikum bei 224G und 448G PAM4 die Einfügedämpfung um 30 % bis 50 % verbessern, und das Unternehmen hofft, dass dasselbe verlustarme Dielektrikum PCBs, Verpackungssubstrate und Zwischenschichten abdeckt.

Extropic: Eine neuartige Rechenmethode

Unter den sieben Projekten ist Extropic das experimentellste.

Das US-Handelsministerium plant, ihm bis zu 75 Millionen US-Dollar zur Verfügung zu stellen, um die thermodynamische Abtasteinheit TSU zu entwickeln. Im Gegensatz zu CPUs und GPUs, die deterministische Befehle ausführen, nutzt die TSU natürliche thermische Schwankungen in elektronischen Schaltkreisen, um direkt Stichproben aus einer programmierbaren Wahrscheinlichkeitsverteilung zu erzeugen.

Extropic geht davon aus, dass generative KI im Wesentlichen eine große Anzahl von Wahrscheinlichkeitsabtastaufgaben enthält, aber aktuelle Computer führen normalerweise zuerst groß angelegte Matrixoperationen durch, berechnen die Wahrscheinlichkeitsverteilung und entnehmen dann Stichproben daraus. Die TSU versucht, den Abtastprozess direkt abzuschließen und die Datenkommunikation und Matrixberechnung herkömmlicher digitaler Schaltkreise zu reduzieren.

Das Unternehmen hat den X0-Chip zur technischen Validierung hergestellt und eine experimentelle Plattform mit CPU, FPGA und TSU-Unterplatine auf den Markt gebracht. Es behauptet, dass lokale Kommunikation und Wahrscheinlichkeitsschaltkreise den Energieverbrauch einiger Abtastaufgaben erheblich senken können.

Aber das bedeutet nicht, dass die TSU GPUs direkt ersetzen kann. Sie ähnelt eher einem spezialisierten Beschleuniger für Wahrscheinlichkeitsmodelle, Optimierung, Simulation und Generierungsaufgaben. Wie Algorithmen auf die TSU abgebildet werden können, ob das Software-Ökosystem ausgereift ist, ob die Genauigkeit kontrollierbar ist und wie viele Arbeitslasten sie in echten großen Modellen übernehmen kann, muss weiter validiert werden.

OBSIDIA: Hardware-Ebene-Fälschungsschutz einführen

Unter den sieben Unternehmen erhält OBSIDIA den geringsten Betrag, bis zu 34 Millionen US-Dollar. OBSIDIA Semiconductors wurde 2025 gegründet und ist eines der jüngsten Unternehmen der sieben.

Öffentliche Daten von SEMI zeigen, dass der CEO des Unternehmens Erik Hosler an Gründungen im Bereich fortschrittlicher Lithographie und Halbleitertechnologie beteiligt war und 2025 OBSIDIA gründete, mit dem Ziel, die Authentizität und Integrität von Chips von Wafern bis zu Endsystemen zu überprüfen.

Das Unternehmen gibt an, dass sein Team sehr klein ist und die Inhalte auf der offiziellen Website sehr begrenzt sind. In seiner öffentlichen Vorstellung positioniert es sein Produkt als „Hardware Zero-Trust“, also Hardware-Null-Vertrauen.

Laut OBSIDIA kann seine Silicon Blockchain Identity Identitätsinformationen für Chips erst