Diese Rolle spielt die Blockchain für den Chipmangel

Angebot und Nachfrage bei Chips

„Blockchain ist im Grunde eine Anwendung, die auf Servern läuft. Und auf Servern wiederum laufen Betriebssysteme, die Mikroprozessoren verwenden, um Rechenleistung bereitzustellen“, so Ron Howell, Software-defined WAN and Secure Access Service Edge Architect bei Capgemini America. Es gibt nur eine begrenzte Anzahl von Chips auf dem Markt, und diese gehen an den Meistbietenden. Blockchain benötigt eine große Anzahl verteilter CPUs, um zu funktionieren.

„Die Popularität von Kryptowährungen erhöht die Nachfrage nach Chips und trägt zu der Knappheit bei, die wir heute sehen“, so Howell.

Während die Nachfrage nach Halbleitern von 2019 bis 2021 um 17 Prozent stieg, gab es keinen entsprechenden Anstieg bei der Produktion.

Die überwiegende Mehrheit der Halbleiterfabriken arbeitet bereits mit etwa 90 Prozent ihrer Kapazität zur Herstellung von Chips, was bedeutet, dass sie kaum in der Lage sind, ihre Produktion unmittelbar zu steigern, wie aktuelle Studien zeigen.

„Es wird immer schlimmer, und die Folge ist eine Verlangsamung der Wirtschaft insgesamt“, so Howell. „Es wird erwartet, dass der Bedarf an Chips steigen wird, da Technologien, die große Mengen an Halbleitern benötigen, wie die Blockchain-Verarbeitung, das Wachstum von Kryptowährungen, 5G und Elektrofahrzeuge, immer mehr Verbreitung finden.“

Es läuft auf Angebot und Nachfrage hinaus: Für bestimmte Mikroprozessorchips gibt es derzeit mehr Nachfrage als Angebot. Einige Unternehmen lagern inzwischen Chips auf Vorrat, um in Zukunft handlungs- und produktionsfähig zu bleiben.

Probleme in der Lieferkette

Manche schätzen, dass die Engpässe und Knappheiten in der Lieferkette noch zwei Jahre andauern werden, bis alle zusätzlichen Fertigungskapazitäten zur Verfügung stehen, so Greg Schulz, Gründer und beratender Analyst von Server StorageIO.

„Plötzlich brauchten wir mehr Chips, aber um die Produktion zu steigern brauchen wir größere oder mehr Fabriken und Anlagen, die wir erst bauen müssen“, so Schulz.

Diese langsame Reaktion wirkt sich auf die gesamte Lieferkette aus, da ein Mangel an Chips bedeutet, dass die Geräte zur Chipherstellung knapp werden, weil in ihnen selbst Computerchips verbaut sind.

Ein Teil der Unterbrechung ist direkt auf die COVID-19-Pandemie zurückzuführen, doch Schulz glaubt auch, dass Investitionen ausgeblieben sind, deren Notwendigkeit eigentlich vorhersehbar gewesen wäre.

„Es ist einfach, die Schuld auf COVID zu schieben, aber COVID hat die Situation eher verschärft als ausgelöst“, sagte Schulz. „Plötzlich gab es mehr Menschen, die intelligente Geräte und Computer brauchten, und auf der Produktionsseite gab es Arbeiter, die nicht zur Arbeit gehen konnten.“ Obwohl ein Großteil der Chipproduktion automatisiert ist, muss es letztendendes trotzdem Mitarbeiter vor Ort geben.

Anwendungsfälle für GPUs

Für Chris Mattmann, Chief Technology and Innovation Officer am Jet Propulsion Laboratory der NASA, liegt der größte Teil der Auswirkungen von Blockchain auf die Chipknappheit in der umfangreichen Nutzung von Grafikprozessoren. In der Vergangenheit waren GPUs in der Regel für komplexe mathematische Operationen und KI-Verarbeitung (künstliche Intelligenz) reserviert.

„Wie sich herausstellt“, so Mattmann, „sind diese Chips auch bei der Blockchain sehr nützlich, da ein Teil des Designs der Blockchain das dynamische Schreiben neuer Blöcke erfordert, bei dem neue Transaktionsblöcke mit früheren Blöcken verknüpft werden.“

Das Erstellen neuer Blöcke bedarf eines Hash-Codes und es findet ein Wettbewerb um den besten, schnellsten und stabilsten Hash-Code statt. Der Hash-Code ist ein Computercode, der als kompakte Darstellung eines Datenelements fungiert, das den neuen Block repräsentieren kann. Die Knoten, die den neuen Hash-Code am schnellsten finden, werden mit Kryptowährung wie Bitcoin oder Ethereum belohnt.

Nun verwenden Blockchain-Knoten, die Non Fungible Tokens, Medien und andere weit verbreitete Anwendungen unterstützen, zunehmend diese Chips, was neben anderen rechenintensiven Technologien wie KI und Deep Learning zusätzlich die Chipnachfrage in die Höhe treibt. Doch auf den zweiten Blick ist Blockchain sicher nicht der größte Übeltäter.

„Das Mining von Kryptowährungen basiert auf Proof of Work, das sehr rechenintensiv und stromhungrig ist. Dafür ist das Design von Mining-Chips im Vergleich zu anderen spezialisierten Mikroprozessoren viel weniger komplex“, sagt Samuel Wang, Research Vice President bei Gartner.

„Der Bedarf an Wafern für anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise für Kryptowährungen ist mit weniger als 30.000 300-Millimeter-Wafern pro Monat weltweit völlig überschaubar“, so Wang. Es handelt sich um etwas, das wohl „nie knapp war“.

Auch auf der Makroebene, so Wang, sind Blockchain-Aktivitäten tendenziell von der Mainstream-IT abgekoppelt.

„Im Bereich Blockchain gibt es Unternehmen, die sich auf den Betrieb von speziellen Blockchain-Rechenzentren für ihre Kunden spezialisiert haben“, so Wang. Da sowohl PCs als auch Rechenzentren Blockchain-Verarbeitungen durchführen können, verlangsamt sich das Blockchain-Geschäft, wenn beide von Chip-Knappheit betroffen sind.

„Aber ich bezweifle, dass Blockchain die Ursache für die Knappheit bei Hardware oder Rechenleistung war“, so Wang.

Gestaltung von Blockchain

Es gibt zwei Algorithmen, mit denen Blockchains arbeiten können: Proof of Work (POW), das mehr Energie benötigt, oder Proof of Stake (POS), das weniger Energie benötigt.

„POS ist eine neuere Methode für Blockchain. Sie ist schneller, kostengünstiger und energieeffizienter als das traditionelle POW, das von Kryptowährungen verwendet wird“, so Wang. „Meiner Einschätzung nach bewegen sich mehr Blockchains in Richtung POS, was ihren Strom- und Chipbedarf reduzieren wird.“