USA i Chiny walczą o półprzewodniki. To nowa zimna wojna

Jeśli czytacie ten tekst, to z pewnością możecie zaliczyć się do grona szczęśliwych posiadaczy komputera, smartfona czy tabletu, a nawet wszystkich naraz. Mało kto jednak wie, że za dostarczanie półprzewodników(*) niezbędnych do konstrukcji wspomnianych urządzeń odpowiada garstka fabryk ulokowanych w różnych zakątkach globu, w szczególności zaś w Azji. To właśnie te placówki, a w zasadzie produkowane przez nie układy scalone, znajdują się na celowniku dwóch światowych mocarstw – USA oraz Chin. Jakby tego było mało, do wojny technologicznej ma zamiar przystąpić także Unia Europejska. Przyjrzyjmy się zatem miejscom powstawania półprzewodników i stojącym za tymi ostatnimi głównym graczom.

(*) Na potrzeby tego tekstu słowa „półprzewodniki” używam w szerszym znaczeniu układów scalonych, a nie materiałów półprzewodnikowych. Jeśli chcecie dowiedzieć się więcej, warto zapoznać się z tym filmem na YouTubie.

Mapa świata półprzewodników

Na szczególną uwagę zasługuje TSMC, czyli Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. Tajwański producent półprzewodników uznawany jest za jednego z najlepszych na świecie i obecnie odpowiada za większość rzeczonych układów trafiających na rynek. W grudniu 2022 roku firma zatrudniała przeszło 73 tys. osób, w 2023 zaś wypracowała przychód rzędu 70,35 mld dolarów. TSMC może poszczycić się także obszerną bazą klientów, do których grona zaliczają się takie technologiczne potęgi jak chociażby Apple.

Kolejną firmą z sektora półprzewodników jest Micron Technology Inc. – nazwa tego ulokowanego w Idaho przedsiębiorstwa prawdopodobnie niewielu osobom cokolwiek mówi, a tymczasem posiada ono ugruntowaną pozycję na rynku jako jeden z największych dostawców układów pamięci. Produkty Micronu trafiają nie tylko do prywatnych komputerów, lecz także do serwerów, urządzeń komunikacyjnych, samochodów oraz szeroko pojętej elektroniki.

https://www.youtube.com/watch?v=WKHKy89QaV0

Swoich reprezentantów mają także Koreańczycy, to m.in. SK Hynix i Samsung Electronics. Pierwsze z wymienionych przedsiębiorstw zajmuje się opracowywaniem i tworzeniem pakietów wieloukładowych, NAND Flash i DRAM. Kości sygnowane przez SK Hynix znajdziemy najczęściej w smartfonach, w produkty rzeczonej firmy zaopatrują się zaś Apple, Asus czy Dell. Tytułem jednego z największych producentów półprzewodników na globie może poszczycić się też Samsung. Wytwarzanie chipów nie jest przy tym jedynym obszarem działalności koreańskiego giganta technologicznego, jako że w jego portfolio znajdują się także m.in. telewizory oraz smartfony.

Poczesne miejsce w naszym zestawieniu zajmuje oczywiście również Intel. Założony w lipcu 1968 roku przez Roberta Noyce’a i Gordona Moore’a, liczy już sobie przeszło 50 lat. Specjalizuje się w produkcji układów scalonych, takich jak chipsety do płyt głównych, kontrolery interfejsów sieciowych oraz, przede wszystkim, mikroprocesory. Wystarczy wspomnieć, że to właśnie Intelowi zawdzięczamy linię procesorów powstałych w architekturze x86 i pierwszy na świecie mikroprocesor przeznaczony do komercyjnego użytku. Produkty amerykańskiej korporacji możemy znaleźć w komputerach stacjonarnych oraz laptopach szerokiej gamy firm.

Na honorową wzmiankę zasługuje także kilka innych przedsiębiorstw: tajwańskie UMC, GlobalFoundries, Broadcom oraz Texas Instruments (rzeczywiście ulokowane w Teksasie, jeśli ktokolwiek miał wątpliwości w tej kwestii). Nie sposób przy tym zapomnieć, że istnieje wiele firm opracowujących plany układów, jednak niebędących przy tym w stanie samodzielnie sprzętu produkować. Do tego grona zaliczyć możemy choćby rywalizujących ze sobą Nvidię i AMD, których chipy powstają w zewnętrznych fabrykach – najczęściej we wspomnianym TSMC.

Azja domem półprzewodników

Wszystkie z wymienionych przedsiębiorstw to istotni gracze na rynku półprzewodników, aczkolwiek lider może być tylko jeden. Tytuł ten przysługuje właśnie TSMC, które odpowiada za produkcję ok. 90% chipów wysokiej wydajności, jakie następnie rozprowadzane są po całym globie. I to zarówno przez ten fakt, jak i przez zaszłości historyczne tajwańska firma stała się solą w oku Chin.

Jeśli brać pod uwagę tylko ilość, Państwo Środka jest odpowiedzialne za wytworzenie ok. 24% półprzewodników na świecie, Tajwan – 21%, a Korea Południowa – 19%. Jednak pomimo faktu, że Chiny pod tym względem przodują, powstające w tym kraju układy – patrząc ogólnie – są gorsze wydajnościowo i jakościowo. Korea i przede wszystkim Tajwan wiodą tu bez wątpienia prym.

Gdy odsuniemy na bok kwestie jakości, rzuca się w oczy inna rzecz: wszystkie ze wspomnianych krajów leżą w Azji, co czyni tę część świata technologicznym centrum. Okazuje się jednak, że choć geografia działa na korzyść Chin, to w kontekście produkcji półprzewodników równie dużo zależy od… Europejczyków.

CZYTAJ DALEJ NA NASTĘNEJ STRONIE

Bez narzędzi nic nie zrobisz

Założone w 1984 roku holenderskie przedsiębiorstwo ASML Holding specjalizuje się w produkcji maszyn fotolitograficznych wykorzystywanych do wytwarzania chipów komputerowych. Obrazowanie optyczne, do którego służą urządzenia Holendrów, jest niezbędne w procesie produkcji niemal wszystkich układów scalonych, w związku z czym technologia ta ma status niezwykle cennej. Wedle danych z sierpnia 2023 udział ASML w sprzedaży maszyn litograficznych na skalę globu wynosił ponad 80%, z kolei w czerwcu tego samego roku przedsiębiorstwo zostało uznane za najwartościowszą europejską firmę z branży. Obecna kapitalizacja rynkowa ASML wynosi ok. 400 mld dolarów amerykańskich, co pozwoliło mu uplasować się na 21. pozycji w rankingu najwyżej wycenianych przedsiębiorstw na świecie.

https://www.youtube.com/watch?v=GR0u8lIoXjk

Nie oznacza to jednak, że dzięki temu Europa może samodzielnie rozdawać karty. Produkowane przez holenderską firmę maszyny powstają częściowo z elementów sprowadzanych ze Stanów Zjednoczonych. Amerykanie postanowili zaś wykorzystać ten fakt do realizowania swojej polityki – tym samym więc Holandia, a wraz z nią cała Unia Europejska, została wciągnięta w globalne przepychanki między dwoma mocarstwami jako stronnik USA.

Jednym z głównych efektów nacisków ze strony jankesów jest postępujący rozwód ASML z chińskimi klientami. Holendrom już wcześniej odebrano prawo do sprzedaży systemów EUV, czyli ekstremalnej litografii ultrafioletowej, obecnie zaś Amerykanie idą za ciosem i Państwo Środka zostało odcięte także od systemów głębokiej litografii ultrafioletowej (DUV, poprzednik EUV). Tym samym do Chin nie będzie mógł trafić Twinscan NXT1980Di – sprzęt wykorzystywany do tworzenia wciąż zaawansowanych, aczkolwiek nieco już leciwych modeli chipów klasy średniej. To kolejny przykład postępującej wojny – nim jednak przejdziemy dalej, warto cofnąć się o kilka lat i zastanowić nad tym, jak to wszystko się zaczęło.

Zarys stron konfliktu

Zarzewie konfliktu sięga jeszcze kadencji Donalda Trumpa. W styczniu 2018 roku amerykański prezydent podjął decyzję o nałożeniu na Państwo Środka licznych ceł oraz barier handlowych. Działania te usprawiedliwiane były chęcią zmuszenia Chińczyków do zaprzestania „długotrwałych i nieuczciwych praktyk handlowych” i zarzucanego im wielokrotnie procederu kradzieży własności intelektualnej. To wtedy rozpoczęły się problemy m.in. Huaweia – w maju 2019 roku chiński producent elektroniki trafił na Entity List, czyli listę firm z zakazem prowadzenia interesów w USA.

https://www.youtube.com/watch?v=DZbSHXSxch0

Na odpowiedź Pekinu nie trzeba było długo czekać. Posunięcia Trumpa spotkały się z ostrą krytyką i określone zostały mianem protekcjonizmu narodowego. Niewiele to jednak dało: pomimo zmian w Białym Domu i objęcia fotela prezydenta przez Joe Bidena w 2021 roku ograniczeń na handel z Chinami nie zniesiono. Co więcej, wciąż są rozszerzane. W październiku 2023 rząd Stanów Zjednoczonych na swojej liście technologii z zakazem eksportu do Państwa Środka umieścił chipy H800 i A800 Nvidii, które powstały z myślą o napędzaniu modeli sztucznej inteligencji.

https://www.youtube.com/watch?v=6Q15isBNkHU

Mimo to nie wszystkie układy podlegają ograniczeniom eksportu. Przykładowo: do chińskich przedsiębiorstw wciąż mogą trafiać mniej zaawansowane chipy używane do produkcji konsol do gier, telefonów komórkowych oraz samochodów elektrycznych. Jeśli wierzyć wypowiedziom amerykańskich urzędników, działania USA mają na celu nie tyle „ubicie” Państwa Środka, co raczej spowolnienie rozwoju chińskiej armii, a przerwy w globalnych łańcuchach dostaw wynikające z ograniczeń eksportu to zło konieczne. Warto również zaznaczyć, że Stany Zjednoczone nie są w tych wysiłkach odosobnione. Podobne kroki podjęła Japonia, w związku z czym Państwo Środka pożegnało się z dostawami sprzętu pochodzącego z firm Tokyo Electron i Canon.

Tym samym świat półprzewodników podzielił się na dzierżący najmocniejsze karty i szeroko rozumiany Zachód oraz Chiny, które potrzebują najwydajniejszych i najnowocześniejszych układów do dalszego rozwoju, ale są od nich w znacznej mierze odcięte. Siłą rzeczy w takiej sytuacji Państwo Środka zaczęło na poważnie myśleć o pełnym uniezależnieniu się od Zachodu, co przyjęło formę szeregu krótko- i długofalowych posunięć.

Odpowiedź na kilku frontach

Tutaj jednak pojawił się zarysowany już wcześniej problem braku narzędzi i fabryk, dzięki którym Chiny mogłyby się od Zachodu „oderwać”. Zaczęto więc szukać rozwiązań doraźnych. Tym samym coraz większa liczba chińskich przedsiębiorstw zajmujących się projektowaniem układów scalonych zwróciła się w stronę montowni… malezyjskich.

Dlaczego akurat Malezja? Po pierwsze państwo to już odgrywa znaczną rolę w sektorze półprzewodników, jako że obecnie odpowiada za ok. 13% montażu, testowania oraz pakowania układów. Po drugie postrzega się je jako kraj o dobrych stosunkach z Chinami. Nie przeszkadza oczywiście też to, że siła robocza jest tam zwyczajnie tania, a co najważniejsze, Malezja posiada szereg fabryk ze sprzętem zaawansowanym na tyle, aby podołać produkcji półprzewodników, ze szczególnym naciskiem na GPU. Nie podlega również nałożonym przez USA ograniczeniom eksportu do Chin, przynajmniej na razie.

Państwo Środka postanowiło także nie pozostawać dłużnym Stanom Zjednoczonym w kwestii sankcji. W maju 2023 chiński rząd wydał oświadczenie, informując, że produkty Micronu nie przeszły przeglądu bezpieczeństwa sieci, w związku z czym zakazano korzystania z nich przez operatorów kluczowej infrastruktury. Mało tego: pod koniec zeszłego roku przedsiębiorstwo Yangtze Memory Technologies oskarżyło amerykańską firmę o naruszenie aż ośmiu różnych patentów. Pozew trafił do sądu okręgowego w Północnej Kalifornii, jednak na jego rozstrzygnięcie przyjdzie nam trochę poczekać. Skutkiem wszystkich tych posunięć jest to, że w 2023 koncern z Idaho zanotował spadek przychodów o połowę.

Chiny starają się również naciskać na USA w kwestii dostępu do powiązanych z produkcją półprzewodników metali ziem rzadkich. Skutek? Ograniczenia na eksport galu oraz germanu. Od 1 sierpnia 2023 roku ani one, ani ich związki chemicznie nie mogą opuścić terytorium Państwa Środka bez uprzedniego uzyskania licencji przez partnera handlowego. Jest to na tyle kłopotliwe, że handel nimi został praktycznie w całości zdominowany właśnie przez Chiny.

W teorii wszystko to brzmi dość poważnie, jednak w rzeczywistości to jedynie półśrodki i grożenie palcem: obecna sytuacja Chin w zakresie półprzewodników nie prezentuje się zbyt optymistycznie, a szczególnie problematyczne dla Państwa Środka, jak już zostało napomknięte, okazało się odcięcie od sprzętu litograficznego.

CZYTAJ DALEJ NA NASTĘPNEJ STRONIE

Chińskie ASML i wielkie problemy

Wyjściem jest oczywiście stworzenie własnych narzędzi i produkcja maszyn tego typu w rodzimych zakładach. Tyle że… cóż, idzie jak po grudzie. Jeszcze w 2014 roku zaczęto w Chinach myśleć o programie państwowych dotacji na rozwój technologii półprzewodnikowych, a już niespełna 10 lat później, bo we wrześniu 2023, rząd w Pekinie poinformował o zamiarach uruchomienia trzeciej fazy tychże dotacji. W ramach tego planu do firm trafiają ogromne ilości jenów, o łącznej wartości oscylującej wokół 41 mld dolarów. Program określono mianem China Integrated Circuit Industry Investment Fund lub też po prostu Big Fund. Jednym z najważniejszych obszarów rzeczonej inwestycji (o ile nie najważniejszym) jest właśnie opracowywanie i tworzenie sprzętu wykorzystywanego do produkcji półprzewodników. Na ten cel przeznaczono co najmniej 60% kwoty dotacji przyznawanych w ramach kolejnych faz.

Problem w tym, że nawet tak gigantyczne dofinansowania nie sprawiły, iż sytuacja uległa istotnej poprawie. Shanghai Micro Electronics Equipment, które od paru lat opracowuje swoją wersję technologii dotychczas importowanej z Zachodu, pomimo licznych obietnic i zapewnień wciąż nie pokazało niczego znaczącego, a jego sprzęt pozostaje daleko w tyle za konkurencją. Również sam program dofinansowania mierzy się z wieloma problemami. Dość powiedzieć, że na kilka miesięcy został on zawieszony na skutek toczącego się postępowania antykorupcyjnego wobec jego ówczesnego szefa. Koniec końców, mimo starań, Chiny obecnie zmuszone są dalej opierać się głównie na tym, co skapnie z Zachodu.

A trochę – jak by nie patrzeć – skapuje. Całkiem niedawno ASML wydało oświadczenie o zidentyfikowaniu szpiega przemysłowego, którym okazał się jeden z pracowników firmy kolaborujący z chińskim rządem. Podobno przekazywał Państwu Środka dokumentację dotyczącą produkcji maszyn do tworzenia chipów, co zapewne w jakimś stopniu miało przełożyć się na przyspieszenie procesu opracowania podobnej technologii w Chinach. Zupełnie inna kwestia to… szczelność amerykańskich sankcji. Ciekawym przypadkiem jest choćby obecność siedmionanometrowego układu Kirin 9000S we flagowym smartfonie Huawei Mate 60 Pro – nie do końca wiadomo, jak Chińczycy byli go w stanie wyprodukować. Przypuszcza się, że stało się to jeszcze przed wejściem w życie przepisów z października 2022 roku, ale możliwe też, że Państwo Środka zaopatrzyło się w maszyny z Holandii i Japonii, nim te zgodziły się na zablokowanie sprzedaży swoich towarów. Tak czy inaczej, Chiny się nie poddają, czemu co jakiś czas dają wyraz.

https://www.youtube.com/watch?v=08myo1UdTZ8

Problemy na własne życzenie i ucieczka

Nie zmienia to faktu, że pomimo sporadycznych sukcesów Chińczyków to właśnie Stany Zjednoczone mają znaczną przewagę. Problematyczną dla USA kwestią dalej pozostaje jednak geografia, konkretnie zaś rozlokowanie produkcji na globie. Zarówno Państwo Środka, jak i szeroko pojmowana Azja stały się kluczowe dla współczesnego świata, a umiejscawianie kolejnych fabryk w tym rejonie przez wiele lat było po prostu wygodne i opłacalne. Liczne zakłady powstawały tam ze względu na znacznie niższe koszty prowadzenia działalności oraz praktycznie darmową, a jednocześnie wykwalifikowaną siłę roboczą, którą dało się wykorzystywać niemal bez żadnych ograniczeń. Dopiero po upływie kilkudziesięciu lat zreflektowano się, że ambicje Państwa Środka wykraczają poza bycie montownią Zachodu.

Sytuacji z pewnością nie ratuje fakt, że alternatywą dla największego obecnie „przeciwnika” Amerykanów są kraje leżące blisko Chin. Nawet więc przegrywając wyścig technologiczny, Państwo Środka dalej stanowi zagrożenie, zwłaszcza że w przypadku eskalacji konfliktu i potencjalnego wybuchu wojny z Tajwanem może ono po prostu odciąć świat od najnowocześniejszych technologii. Z tego też względu USA i zachodnie mocarstwa kładą coraz większy nacisk na dywersyfikację lokacji fabryk – a dowodem na to mogą być inwestycje Intela.

Intel w Polsce

Za sprawą amerykańskiej korporacji Polska doczeka się fabryki półprzewodników. W założeniu ma ona powstać względnie niedługo, w okolicach 2027 roku, jednak w przypadku inwestycji takiego kalibru poślizgi nie powinny nikogo dziwić. Zakład Integracji i Testowania Półprzewodników, bo taką nazwę będzie nosiła ulokowana w pobliżu Wrocławia placówka, zapewni ok. 2000 miejsc pracy, a łączny koszt inwestycji oscyluje wokół 4,6 mld euro. Co więcej, rzeczony zakład ma świetnie się uzupełniać z obecnym w Gdańsku od 1999 roku centrum badawczo-rozwojowym Intela.

Skąd w ogóle pomysł na wybudowanie fabryki półprzewodników w Polsce? To pokłosie nie tylko geopolityki, ale też pandemii – ta pokazała kruchość łańcuchów dostaw i udowodniła, jak złym rozwiązaniem jest uzależnienie od Azji. Właśnie wtedy dało się odczuć niedobór układów, które nie docierały do europejskich i amerykańskich państw. Ani UE, ani USA nie mogą sobie pozwolić na powtórkę sytuacji z lat 2020-2021.

Nasza ojczyzna jest pierwszym z państw, które zostaną beneficjentami inwestycji Intela o łącznej kwocie 33 mld euro. Oprócz Polski przedsiębiorstwo planuje otworzenie różnorakich placówek w Niemczech, Włoszech, Hiszpanii, Francji i Irlandii. Warto przy tym zauważyć, że budowa wrocławskiej fabryki to największa zagraniczna inwestycja w historii naszego kraju. Jak to jednak bywa, w życiu nie ma nic za darmo. Wedle słów ministra cyfryzacji Janusza Cieszyńskiego Amerykanie mogą liczyć na dotację w wysokości 1,5 mld dolarów. Niemiecki rząd dopłaci więcej, bo aż 11 mld dolarów – obie wspomniane kwoty stanowią jednak ok. jednej trzeciej wartości każdej z tych inwestycji.

CZYTAJ DALEJ NA NASTĘPNEJ STRONIE

To element większej układanki

Polska jest piątym krajem, na terenie którego znajdzie się zakład integracji i testowania półprzewodników Intela, aczkolwiek jedynym położonym w Europie. Łącznie Intel ma 15 fabryk rozmieszczonych w różnych zakątkach świata i – co ciekawe – tylko trzy z nich ulokowano w Stanach Zjednoczonych. Dwa zakłady produkcyjne mieszczą się w Izraelu, z kolei lwia część pozostałych funkcjonuje w Azji: od Malezji, przez Wietnam, po Chiny.

Inwestycja Intela jest bez dwóch zdań ogromnym zwycięstwem dla Starego Kontynentu, a w wymiarze lokalnym – dla Polski. W praktyce to jednak tylko element strategii „ucieczki” USA od Chin poprzez lokowanie swoich zakładów w bezpieczniejszych miejscach – z dala od wpływów politycznych i zasięgu armii Państwa Środka. W ramach tych posunięć firma nie tylko inwestuje w budowę nowych fabryk, jak zaplanowane dwa zakłady w Ohio, ale również w modernizację tych już obecnych na terenie Stanów Zjednoczonych, jak np. placówki w Oregonie, Arizonie i Nowym Meksyku, zamierzając wpompować w nie miliardy dolarów. Całkiem niedawno zresztą Biden przyznał na ten cel dotację w wysokości 8,5 mld dolarów.

Oczywiście na Intelu się nie kończy. Także TSMC planuje wybudowanie swojej pierwszej fabryki w Europie. Powstanie ona względnie blisko polskiej granicy, bo w okolicach niemieckiego Drezna. Ponownie: byle dalej od Chin.

Wojna o półprzewodniki

Jak widać, jesteśmy świadkami wciąż zaogniającego się sporu o dostęp do technologii i fabryk pozwalających produkować półprzewodniki. USA zaczęły dostrzegać zagrożenie płynące z rosnącej siły Chin i postanowiły odciąć ten kraj od zachodnich zdobyczy technologicznych, argumentując to niechęcią do dawania swoim konkurentom „narzędzi umożliwiających rozwój militarny”. Plan na najbliższe lata zakłada, że Azja – potęga w wytwarzaniu półprzewodników – będzie sukcesywnie tracić na znaczeniu na rzecz reszty świata, ze szczególnym uwzględnieniem Europy i Stanów Zjednoczonych jako najbezpieczniejszych przystani pozostających poza chińską strefą wpływów.

Zarówno przenosiny fabryk z Azji, jak i wprowadzenie ograniczeń na eksport wybranej technologii to bez wątpienia bolesne ciosy dla Chińskiej Republiki Ludowej. Mimo pozornie beznadziejnego położenia kraj ten wciąż jednak szuka nowych sposobów na ominięcie sankcji, równocześnie stawiając na samodzielność. Alternatywy nie ma: Państwo Środka potrzebuje najwyższej jakości półprzewodników do rozwoju, tych zaś Zachód coraz bardziej skąpi. Można powiedzieć, że na razie Amerykanie wygrywają – chińska technologia, choć bez wątpienia zaawansowana, wciąż pozostaje w tyle za osiągnięciami USA. Czy tak jednak pozostanie przez dłuższy czas, to się dopiero okaże. Chiny są dobrej myśli, o czym chyba najlepiej świadczy mające niedawno miejsce wykluczenie AMD i Intela z zamówień państwowych.

Fotografia otwierająca: Adobe Stock/Intel