Die Chip-Connection

Pinguine springen von einem Gletscher ins eisige Meer: Dieses Bild ziert den aktuellen Geschäfts­bericht von Trumpf aus Ditzingen. Das Cover ist symbolisch gemeint: Immer wieder springt das Familien­unternehmen ins kalte Wasser. Der Mittel­ständler investiert in neue Technologien – mit teils unbekanntem Ausgang. „Vorn zu sein im technologischen wie unternehmerischen Sinne entspricht schon immer unserem Selbst­verständnis“, sagt die Vorstands­vorsitzende und Miteigentümerin Nicola Leibinger-Kammüller, als sie im Herbst 2022 in der Firmen­zentrale auf einem Podium die Bilanz von Trumpf vorstellt und auch die Pinguine anspricht.

Mehr als zehn Prozent des Umsatzes steckt Trumpf jedes Jahr in Forschung und Entwicklung – das sichert der Firma das Über­leben in einer Welt, die sich schnell wandelt. Früher stellte die Gruppe vorrangig Werk­zeug­maschinen her. Heute ist der Mittel­ständler mit seinen mehr als 16.500 Mitarbeitern auch zum Laser­spezialisten und Spitzen­reiter in der Chip-Branche aufgestiegen. Das wiederum liegt an einer sehr „speziellen Beziehung“ zu der niederländischen Firma ASML, wie es auf jener Presse­konferenz heißt.

Diese Beziehung ist besonders, weil sie der deutschen Wirtschaft hilft, in einem extrem wichtigen Geschäft mitzumischen: bei der Produktion von Mikrochips. Und sie ist ein Projekt, von dem andere Mittelständler lernen können, wie viel möglich ist, wenn man Partnerschaften eingeht.

Man muss dazu wissen: Trumpf ist nicht die einzige deutsche Firma, die bei der Chip-Technologie mitmischt. Auch das Elektronik- und Optik­unternehmen Carl Zeiss nimmt eine führende Rolle ein: So werden nach Angaben der Firma 80 Prozent aller Mikrochips welt­weit mit ihren Technologien hergestellt. Und wie Trumpf ist auch Carl Zeiss heute ein zentraler Lieferant von ASML. ASML wiederum ist der weltweit führende Hersteller von Maschinen zur Chip-Produktion.

Während die Chips selbst vor allem in Asien und den USA gefertigt werden, kommen die dafür nötigen Maschinen meistens von europäischen Firmen. Dafür habe man sich mit ASML quasi zu einem „virtuell integrierten Unternehmen“ zusammen­getan, wie es Peter Leibinger formuliert, der stell­vertretende Chef von Trumpf. 200 bis 300 Mitarbeiter von Trumpf arbeiteten ständig in Veldhoven bei ASML, sogar eigene Büros unterhalte man dort.

Begonnen hat das Ganze für Trumpf 2005 mit einer ungewöhnlichen Anfrage. ASML wollte wissen, ob der schwäbische Maschinen­bauer eine leistungs­fähige Laser­kanone entwickeln könne. Die Holländer brauchten so eine Anlage, um sie in ihre Maschinen für die Chips der nächsten und über­nächsten Generation einzubauen. 100.000 Licht­pulse pro Sekunde sollte der Laser aussenden – extrem viel. Die Entwicklung würde lange dauern und beträchtliche Kosten verursachen, ihr Erfolg war ungewiss. Die Inhaber von Trumpf sagten dennoch sofort zu. „Die Familie Leibinger hat die Entwicklung von Anfang an mitgetragen“, sagt Volker Jacobsen, der bei Trumpf das Geschäft mit Laser­technologie für die Halb­leiter­industrie verantwortet.

Die Entscheidung war riskant – und vorausschauend gleichermaßen. Drei Jahre später, in der Finanzkrise 2008, sank die Nachfrage nach Werk­zeug­maschinen deutlich, die Umsätze bei Trumpf brachen massiv ein. Jetzt zahlte sich aus, dass die Inhaber­familie ins Risiko gegangen war und bereits in den 1970er-Jahren begonnen hatte, Laser­systeme zu entwickeln. So hat Trumpf das unternehmerische Risiko auf mehrere Standbeine verteilt. „Mit Laser­systemen für andere Kunden machen wir heute etwa genauso viel Umsatz wie mit Werk­zeug­maschinen“, sagt Jacobsen.

Nach der Anfrage von ASML brauchten die Ingenieure von Trumpf dennoch mehr als ein Jahrzehnt, bis sie die gewünschten Laser entwickelt hatten. Aber dann waren sie tatsächlich einsetzbar, um Hoch­leistungs­chips herzustellen. Mit den Lasern werden Zinn­tropfen beschossen, die sich so in ultraheißes Plasma verwandeln. Dieses Plasma sendet extrem ultra­violettes Licht (EUV) aus, dass man braucht, um irrwitzig feine Strukturen in die Chips zu ätzen. Diese Halb­leiter kommen dann etwa in Smartphones, wo auf kleinstem Raum höchste Leistung gefragt ist.

Um die Chips herzustellen, braucht es neben der Lichtquelle noch etwas: ein optisches System, das das Licht lenkt – bestehend aus Spiegeln, die winzig und präzise sind. Damit landet man bei Carl Zeiss. Der Optikspezialist, der 1846 in Jena gegründet wurde und seinen Hauptsitz heute in Oberkochen im Ostalbkreis hat, besaß bereits Erfahrung im Umgang mit ultra­violettem Licht. Dennoch sei der Übergang zu EUV „ein großer Sprung“ gewesen, sagt Peter Kürz. Der Manager verantwortet bei Carl Zeiss die Entwicklung von Komponenten für die Chip-Industrie. Auch seine Leute mussten äußerst viel forschen und entwickeln.

Was besonders ist: Die schwäbischen Firmen arbeiteten an den Technologien mit einem klaren Ziel – und Durch­halte­vermögen. Das war in den USA oder auch in Japan anders. Denn erste Forschungs­arbeiten mit extrem ultra­violettem Licht hatten in den USA bereits in den 1980er-Jahren begonnen. Aber die Projekte blieben auf Grund­lagen­forschung beschränkt; zur Entwicklung von industriellen Anwendungen kam es nicht.

In Japan wiederum hatte ein Konsortium in den 1990er-Jahren die Entwicklung von EUV-Verfahren für die Chip-Herstellung gestartet. Damals war schon klar, dass mit der zunehmenden Miniaturisierung der Halbleiter irgendwann eine neue Technologie nötig werden würde. Doch es tauchten technische Schwierigkeiten auf. Canon und Nikon stellten die Entwicklung wieder ein.

Im Unterschied dazu hielt Carl Zeiss unbeirrt an dem kühnen Projekt fest. Obwohl die Bemühungen erst zwei Jahrzehnte später erfolgreich waren. Ende 2018 startete die Serienfertigung. „2019 kamen erste Smartphones, deren Prozessor mit EUV-Technologie hergestellt wurde, auf den Markt“, berichtet Kürz. Wie hoch die Kosten für Forschung und Entwicklung waren, verrät das Unternehmen nicht. Aber eine Zahl spiegelt den Aufwand gut wider: Zeiss hält in der EUV-Technologie mehr als 2000 Patente.

Wie konnte den Europäern gelingen, was weder die Amerikaner noch die Japaner schafften? Nun: In den USA und in Asien dominieren in den Hoch­technologien vielfach Groß­unternehmen. Sie vereinen Forschung und Entwicklung oft unter einem Dach und wollen die Dinge größten­teils autark managen. Typisch für Europa sind hingegen Netzwerke – wie die Kooperation zwischen ASML und den Lieferanten Trumpf und Zeiss. „Solche Ökosysteme sind oft erfolg­reicher als hoch integrierte Konzerne“, sagt der Trumpf-Manager Volker Jacobsen.

Ein Grund: In einem Netzwerk können jederzeit neue Partner einbezogen werden, die je nach Bedarf ihr spezielles Wissen einbringen. Das EUV-Konsortium etwa arbeitet mit gut 1200 Partnern aus Industrie und Wissenschaft zusammen, darunter die Fraunhofer-Gesellschaft, Europas größter Forschungs­verbund. Und die Kooperation zwischen den Kern­unternehmen des Netzwerks ist sehr eng. Trumpf etwa hat dauerhaft ein Team von Entwicklern in die Niederlande zu ASML geschickt, während umgekehrt holländische Experten bei Trumpf in Schwaben aktiv sind. Ähnlich hält es Zeiss.

Dank dieser Kooperation haben ASML, Trumpf und Zeiss bei Anwendungen mit extrem ultra­violettem Licht weltweit eine Allein­stellung erreicht, die sich auszahlt: Trumpf zum Beispiel erzielte mit seinem EUV-Geschäft im letzten Geschäfts­jahr einen Jahres­umsatz von 795 Millionen Euro – fast doppelt so viel wie noch im Jahr zuvor. Und die drei Firmen wollen dieses Monopol auf absehbare Zeit behaupten. „Der Vorsprung, den wir uns in mehr als zwei Jahr­zehnten erarbeitet haben, ist schwer einzuholen“, sagt der Carl-Zeiss-Manager Kürz. Wenn der kalifornische Halbleiter-Konzern Intel eine neue Chip-Fabrik baut, dann gilt: Ganz gleich, für welchen Standort man sich entscheidet – die mutigen pinguingleichen Mittelständler aus Deutschland dürften in jedem Fall profitieren.