Fujitsu setzt auf Japans eigene 1,4-nm-KI-Chips im Streben nach technologischer Unabhängigkeit

Japans Streben nach Souveränität bei KI-Chips

Japan setzt 16,3 Milliarden US-Dollar darauf, seine Position in der globalen Halbleiterindustrie zurückzugewinnen. Die Regierung hat kürzlich weitere Subventionen in Höhe von 631,5 Milliarden Yen (4 Milliarden US-Dollar) für Rapidus bewilligt, ein japanisches Start-up für die Chipfertigung. Dies ist Teil einer aggressiven Strategie, die weltweit fortschrittlichsten Prozessoren für künstliche Intelligenz bis zum Ende des Jahrzehnts vollständig in Japan herzustellen. Im Zentrum der Initiative steht Fujitsu, der hundert Jahre alte Technologiekonzern, der einen hochmodernen 1,4-Nanometer-Chip für KI-Inferenz entwickelt. Rapidus soll ihn in einem neuen Werk auf Hokkaido fertigen.

Das Projekt ist Tokios bislang ehrgeizigster Versuch, angesichts zunehmender geopolitischer Spannungen und anfälliger Lieferketten die Abhängigkeit von Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) und anderen ausländischen Zulieferern zu verringern. Industrieminister Ryohei Akazawa betonte bei einer jüngsten Rapidus-Veranstaltung auf Hokkaido die strategische Notwendigkeit des Vorhabens.

Ganz gleich, wie hervorragend die Technologie eines Unternehmens ist: Ohne Kunden, die sie nutzen wollen, wird sein Geschäft scheitern.

Akazawa erklärte, die staatliche Unterstützung solle Rapidus dabei helfen, Nachfrage zu schaffen und Kunden zu gewinnen, die das Unternehmen nicht allein durch eigene Marketingmaßnahmen erreichen könne. Darin spiegelt sich die Erkenntnis wider, dass Fertigungskapazitäten ein starkes Ökosystem inländischer Chipentwickler erfordern, die bereit sind, auf eine noch nicht bewährte Foundry-Technologie zu setzen.

Die technische Herausforderung der 1,4-Nanometer-Technologie

Fujitsus geplanter neuronaler Prozessor (NPU) zielt auf einen Prozessknoten, der weltweit noch nirgendwo in der Massenproduktion eingesetzt wird. Die Strukturgröße von 1,4 Nanometern markiert die nächste Entwicklungsstufe nach der 2-Nanometer-Technologie. Sie setzt auf Gate-All-Around-Transistorarchitekturen (GAA), die deutliche Fortschritte bei Energieeffizienz und Rechendichte versprechen. Während TSMC und Samsung auf die Produktion von 2-Nanometer-Chips zusteuern, wollen Fujitsu und Rapidus für Aufgaben der KI-Inferenz direkt auf 1,4 Nanometer springen.

Entscheidend ist hier der Unterschied zwischen dem Training und der Inferenz von KI-Modellen. Grafikprozessoren (GPUs) von Nvidia dominieren das KI-Training, also den Prozess, bei dem große Sprachmodelle lernen, Muster zu erkennen. Bei der Inferenz werden trainierte Modelle tatsächlich eingesetzt, um Vorhersagen zu treffen oder Entscheidungen zu fällen; dafür sind andere Architekturen erforderlich. Neuronale Prozessoren erledigen diese Berechnungen effizienter als universell einsetzbare GPUs, insbesondere beim Edge Computing und in Rechenzentren, wo Stromverbrauch und Latenz eine Rolle spielen. NPUs sind auf die in neuronalen Netzen üblichen Matrixmultiplikationen optimiert und begrenzen zugleich den Speicherbandbreiten- und Energieaufwand, den GPUs für ihre Flexibilität benötigen.

Fujitsu will diese NPUs gemeinsam mit seinen Arm-basierten Zentralprozessoren Monaka-X in einem einzigen integrierten Bauteil unterbringen. Monaka-X ist die Weiterentwicklung von Fujitsus aktuellem Armv9-Rechenzentrumsprozessor mit 144 Kernen, der im 2-Nanometer-Verfahren von TSMC gefertigt wird. Bis 2029 hofft Fujitsu, Monaka-X auf die 1,4-Nanometer-Fertigungslinie von Rapidus umzustellen. CPU und NPU sollen so für Fugaku NEXT zusammengeführt werden, den Nachfolger von Japans aktuellem Supercomputer-Flaggschiff. Durch die Integration müssen Daten seltener zwischen separaten Chips übertragen werden. Das senkt den Energieverbrauch und steigert die Verarbeitungsgeschwindigkeit bei KI-Anwendungen. Zudem will Fujitsu Verschlüsselungstechnologie direkt in die Prozessoren einbetten, um sensible Daten während der Verarbeitung zu schützen. Damit reagiert das Unternehmen auf wachsende Bedenken hinsichtlich Datensouveränität und Sicherheit bei KI-Anwendungen.

Rapidus und das Wagnis einer heimischen Foundry

Rapidus wurde 2022 mit Unterstützung von acht großen japanischen Unternehmen gegründet, darunter Toyota, Sony und NEC. Das Unternehmen steht in der Verantwortung, Japans Halbleiterfertigung nach jahrzehntelangem Niedergang wiederzubeleben. Derzeit baut es sein erstes Werk, IIM-1, in Chitose auf Hokkaido. In der zweiten Hälfte des Geschäftsjahres 2027 soll dort die Massenproduktion von 2-Nanometer-Chips beginnen. Ein zweites Werk, dessen Bau 2027 starten soll, wäre für die 1,4-Nanometer-Produktion von Fujitsus KI-Chips vorgesehen.

Technische Meilensteine lassen vorsichtigen Optimismus zu. Im Juli 2025 gab Rapidus bekannt, dass im Werk IIM-1 die Prototypenfertigung von 2-Nanometer-GAA-Chips begonnen habe. Zuletzt nahm das Unternehmen eine Prototypenlinie für die Backend-Fertigung in Betrieb und eröffnete das Rapidus Chiplet Solutions (RCS) genannte Werk für Advanced Packaging. Dieses ist entscheidend, um verschiedene Prozessortypen in einem einzigen Gehäuse zu integrieren. Das Analysis Center neben der Foundry bietet inzwischen physikalische, ökologische und chemische Analysemöglichkeiten, die für die Verbesserung der Fertigungsausbeute nötig sind.

Geschäftsführer Atsuyoshi Koike erklärte im Februar, Rapidus führe aktiv Gespräche über mögliche Partnerschaften mit zahlreichen potenziellen Kunden aus den Bereichen KI, Robotik und Edge Computing.

Wir führen aktive Gespräche mit mehr als 60 potenziellen Kunden über Chips für KI, Robotik und Edge Computing.

IBM und das Chipdesign-Start-up Tenstorrent gelten als aussichtsreiche Kandidaten für die anfängliche 2-Nanometer-Fertigungskapazität. Fujitsu ist jedoch der zentrale inländische Kunde, der nach Tokios Hoffnung die Leistungsfähigkeit der Foundry unter Beweis stellen wird.

Die Finanzierung der Zukunft

Die finanzielle Grundlage dieser Initiative stützt sich auf öffentliche und private Mittel. Die japanische Organisation für die Entwicklung neuer Energien und Industrietechnologien (NEDO), die dem Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie untersteht, will etwa zwei Drittel der geschätzten anfänglichen Entwicklungskosten für Fujitsus NPU in Höhe von 58 Milliarden Yen (363 Millionen US-Dollar) übernehmen. Das Subventionsprogramm zielt ausdrücklich auf die Entwicklung energieeffizienter KI-Halbleiter, die im Inland gefertigt werden können.

Das weiter gefasste Engagement der Regierung geht weit über das konkrete Projekt von Fujitsu hinaus. Bis März 2027 werden die gesamten öffentlichen und privaten Investitionen in Rapidus 2,6 Billionen Yen (16,3 Milliarden US-Dollar) erreichen. Darin enthalten ist die jüngste zusätzliche Subvention in Höhe von 631,5 Milliarden Yen. Japan plant, bis zum Geschäftsjahr 2030 mehr als 10 Billionen Yen (62,8 Milliarden US-Dollar) in Halbleiter und KI zu investieren. Halbleiter hat das Land als bestimmte kritische Produkte für die nationale Sicherheit eingestuft. Ministerpräsidentin Sanae Takaichi hat die Notwendigkeit betont, die Investitionen in für die nationale Sicherheit entscheidende Bereiche zu erhöhen, zumal Japan sich gegen externe Schocks und Risiken wie die jüngsten regionalen Spannungen wappnen will.

Ein externes Komitee prüfte die Rapidus-Foundry auf Hokkaido und bestätigte die technologischen Fortschritte, bevor die jüngste Finanzierungszusage bewilligt wurde. Das deutet darauf hin, dass unabhängige Fachleute gangbare Wege sehen, die ehrgeizigen Produktionsziele des Unternehmens zu erreichen.

Fujitsus parallele Partnerschaften

Die Zusammenarbeit mit Rapidus unterstreicht zwar das Ziel technologischer Unabhängigkeit, doch Fujitsu setzt nicht ausschließlich auf heimische Kapazitäten. Das Unternehmen unterhält ein komplexes Netz internationaler Partnerschaften, das die praktischen Schwierigkeiten vollständiger Halbleitersouveränität verdeutlicht. Im Oktober 2025 kündigte Fujitsu eine Zusammenarbeit mit Nvidia an, um bis 2030 gemeinsam KI-Chips für japanische Rechenzentren zu entwickeln. Dabei sollen Fujitsu-CPUs und Nvidia-GPUs auf gemeinsamen Trägermaterialien verbunden werden.

Darüber hinaus arbeitet Fujitsu bei anderen KI-Chipprojekten mit AMD zusammen. Der aktuelle Monaka-Prozessor des Unternehmens basiert auf TSMCs 2-Nanometer-Verfahren. Das zeigt: Selbst während Japan heimische Alternativen aufbaut, kommt Spitzentechnologie weiterhin aus Taiwan und anderen etablierten Fertigungszentren. Dieser zweigleisige Ansatz ermöglicht Fujitsu, wettbewerbsfähig zu bleiben und zugleich heimische Kapazitäten aufzubauen, deren Entwicklung noch Jahre dauern kann.

Das Supercomputerprojekt Fugaku NEXT veranschaulicht diese Strategie. Der Rechner soll voraussichtlich um 2030 in Betrieb gehen und die Leistung des aktuellen Fugaku-Systems um das Hundertfache übertreffen. Die nächste Generation wird wahrscheinlich verschiedene Prozessortechnologien kombinieren. Die Monaka-X-CPUs könnten zwar aus der 1,4-Nanometer-Fertigung von Rapidus stammen, doch um die angestrebte Rechenleistung zu erreichen, wird das System mit ziemlicher Sicherheit auch GPUs und weitere Beschleuniger internationaler Zulieferer einsetzen.

Ein breiteres Ökosystem aufbauen

Fujitsu ist nicht der einzige Kunde von Rapidus, aber gemessen an den technologischen Ambitionen der bedeutendste. Canon hat zugesagt, Bildverarbeitungshalbleiter für Digitalkameras und Überwachungsgeräte im 2-Nanometer-Verfahren von Rapidus zu bestellen. Die Testproduktion läuft bereits. Auch IBM Japan erhält NEDO-Unterstützung für die Entwicklung energieeffizienter KI-Chips, die möglicherweise von Rapidus gefertigt werden. Für IBM-Projekte sind bis zu 17,5 Milliarden Yen vorgesehen, verglichen mit 58,5 Milliarden Yen für Fujitsu.

Das entstehende Ökosystem geht über einfache Fertigungsverträge hinaus. Rapidus arbeitet mit IBM an der Entwicklung der zugrunde liegenden 1,4-Nanometer-Prozesstechnologie und nutzt dabei die Forschungskapazitäten des US-Konzerns, um den Zeitplan zu beschleunigen. Synopsys, ein führendes Unternehmen für elektronische Entwurfsautomatisierung, beteiligt sich an Canons Entwicklung von Bildsensoren. Das deutet darauf hin, dass Rapidus eine Infrastruktur für komplexe Halbleiterprojekte mit mehreren Partnern aufbaut.

Die Konzentration der Aktivitäten auf Hokkaido hat auch Folgen für die regionale Wirtschaft. Die nördliche Insel bietet Vorteile wie ein kühleres Klima, das die Kühlkosten für Fertigungsanlagen senkt. In Japan, das über wenige eigene Ressourcen verfügt, steigen jedoch die Energiekosten angesichts der weltweiten Instabilität weiter. Rapidus setzt darauf, dass staatliche Unterstützung, technische Partnerschaften und geografische Vorteile gemeinsam die strukturellen Herausforderungen der Fertigung in Japan überwinden können.

Der Wettbewerb mit Branchenriesen

Der Zeitplan für Fujitsu und Rapidus ist ambitioniert. TSMC begann 2025 mit der Massenproduktion von 2-Nanometer-Chips und unterhält Geschäftsbeziehungen zu führenden KI-Unternehmen wie Nvidia und Apple. Intel hat die Massenproduktion im 18A-Verfahren bereits aufgenommen, das in etwa 1,8 Nanometern entspricht, und Panther-Lake-Prozessoren auf Basis des fortschrittlichen Verfahrens vorgestellt. Rapidus peilt die 2-Nanometer-Produktion erst für Ende 2027 an, gefolgt von der 1,4-Nanometer-Fertigung um 2029.

Dieser Rückstand ist bedeutsam, weil es in der Halbleiterfertigung starke Netzwerkeffekte gibt. TSMCs früher Vorsprung bei Advanced Packaging, die Erfahrung mit der Produktion großer Stückzahlen und etablierte Ökosysteme für Chipdesign schaffen Hürden, die neue Marktteilnehmer nur schwer überwinden können. Die Fertigungsausbeute, also der Anteil funktionsfähiger Chips pro Siliziumwafer, entscheidet oft über die Wirtschaftlichkeit. Das neue Analysis Center und die Diagnosemöglichkeiten von Rapidus zeigen, dass sich das Unternehmen dieser Herausforderungen bewusst ist. Doch ob sich bei 1,4 Nanometern eine wettbewerbsfähige Fertigungsausbeute erzielen lässt, ist noch offen.

Auch die Energiekosten erschweren das Vorhaben. Die Halbleiterfertigung benötigt enorme Mengen an Strom und Wasser. Japans begrenzte Ressourcen und steigende Materialkosten infolge der Instabilität im Nahen Osten könnten Rapidus gegenüber Wettbewerbern benachteiligen, die in Regionen mit günstigerer Energie oder etablierten Lieferketten produzieren. Dass die Regierung sowohl Entwicklungs- als auch Produktionskosten bezuschussen will, zeigt, dass sich heimische Fertigungskapazitäten nicht allein durch Marktkräfte schaffen lassen.

Das Wichtigste in Kürze

• Fujitsu entwickelt einen neuronalen Prozessor für KI-Inferenz mit einer Strukturgröße von 1,4 Nanometern. Rapidus soll ihn bis zum Ende des Jahrzehnts auf Hokkaido fertigen.
• Japan hat Rapidus bis März 2027 insgesamt 16,3 Milliarden US-Dollar zugesagt. Darin enthalten ist eine jüngste zusätzliche Subvention von 4 Milliarden US-Dollar, die insbesondere die Arbeit für Fujitsu unterstützen soll.
• Die NPU soll mit Fujitsus Monaka-X-CPUs für Rechenzentren und Supercomputer verbunden werden, darunter das für 2030 geplante System Fugaku NEXT.
• Rapidus will Ende 2027 mit der Massenproduktion von 2-Nanometer-Chips beginnen. Die Fertigung mit 1,4 Nanometern soll um 2029 in einem zweiten Werk anlaufen.
• NEDO, Japans Organisation für Technologieentwicklung, übernimmt etwa zwei Drittel der anfänglichen Entwicklungskosten für das KI-Chipprojekt in Höhe von 363 Millionen US-Dollar.
• Fujitsu unterhält parallel Partnerschaften mit Nvidia und AMD. So verbindet das Unternehmen seine Bestrebungen nach heimischer Unabhängigkeit mit dem unmittelbaren Zugang zu internationaler Spitzentechnologie.
• Canon und IBM Japan sind weitere Kunden von Rapidus. Das sind erste Schritte hin zu einem heimischen Halbleiterökosystem.