Cererea tot mai mare de cipuri, combinată cu problemele de producție, s-a dovedit rețeta ideală pentru dezastru. În cele ce urmează, facem o analiză succintă a rolului cipurilor, a situației actuale și a potențialelor rezolvări care să încheie criza semiconductorilor. Text: Bogdan Grigorescu. Foto: Bosch
Telefoanele. Jocurile video. Frigiderele. Echipamentele de război. Practic, orice obiect din lumea asta care are un grad minim de tehnică în interior are semiconductori în componență. Sigur, în cazul care ne interesează pe noi, al autoturismelor, fiecare exemplar poate fi dotat și cu 100 de cipuri semiconductoare. Fiecare dintre ele este responsabil cu câte un subansamblu, de la sistemul de direcție servoasistat electric la senzorii de parcare.
Cipul e realizat din siliciu. Nimic spectaculos, din moment ce siliciul este al doilea cel mai răspândit element de pe Glob. Este extras din cristale de cuarț bogate în siliciu. După extragere, e prelucrat până când ajunge de forma unui disc plat și lucios, mare cât o farfurie. Apoi, discurile sunt transportate la uzina unde se află linia de producție. Un „amănunt“: orice impuritate, indiferent cât de mică, poate întrerupe circuitele semiconductorilor, deci întreg procesul este sterilizat la maximum.
Tehnologie impresionantă
Tehnologia semiconductorilor e de domeniul SF-ului și înghesuie câteva miliarde de tranzistori pe o felie circulară de siliciu, un pic mai mare decât moneda de 50 de bani. De exemplu, cipul laptopului Apple MacBook Pro 16 conține 57 miliarde de tranzistori, în timp ce creierul uman are 86 miliarde de neuroni, iar fiecare tranzistor este de 10 mii de ori mai subțire decât un fir de păr. Și asta nu e tot. Cipurile scumpe sunt fabricate cu o mașină de litografiat, capabilă să genereze lumină ultravioletă prin bombardarea suprafeței cu particule de staniu topit, de 50.000 de ori pe secundă, folosind un laser. Iar mașina asta de litografiat este fabricată de un singur producător în lume, compania ASML, din Olanda. E mai mare decât un microbuz și costă 150 milioane de dolari.
De ce nu se produc suficiente cipuri?
Acum, că am aflat ce sunt semiconductorii, să intrăm în miezul problemei. De ce nu se produc suficienți? În primul rând, e clar că nu este o tehnologie accesibilă. Tocmai de aceea, 92% din semiconductorii de top sunt produși de o singură companie, Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSMC). Dacă îi includem și pe cei „uzuali“, devine interesant. Acum un an, TSMC (Taiwan) producea 54%, Samsung 17% (Coreea de Sud), UMC (Taiwan) și GlobalFoundries (SUA) câte 7%, iar alte câteva companii, restul. Deci, marea majoritate a semiconductorilor erau produși în Asia.
Totuși, în ultimul an, SUA a accelerat puternic. Azi, produce 10% din cipuri. Iar dacă introducem toate cele trei segmente principale, proiectarea, fabricarea și ambalarea, SUA reușește actualmente să fie cea mai bine reprezentată țară. Doar că nu produce cipuri de top. Produce doar de 7 nm. Aici, TSMC (Taiwan) și Samsung (Coreean de Sud) au reușit să scadă sub 5 nm, ajungând la 3 nm. Acum se luptă pentru a produce cipuri de 2 nm!
Cauzele crizei semiconductorilor
Criza a avut patru cauze principale: pandemia de Covid-19, cererea care a explodat în ultima perioadă, seceta care a lovit Taiwanul în 2021 și „războiul comercial“ dintre China și SUA, pornit de taxele puse, în 2018, pe produsele chinezești de către administrația Trump.
Iar acum, SUA au emis un embargo asupra Chinei, mai exact se interzice vânzarea către statul comunist a microcipurilor de înaltă performanță. Și – atenție – embargoul nu se referă doar la companii, ci și la persoanele fizice!
Pandemia, urmată de izolarea impusă, a făcut cererea de calculatoare și alte terminale electronice să explodeze, pentru ca angajații să poată lucra de la distanță, în condițiile în care fabricile de semiconductori nu produceau nimic. Peste asta s-au suprapus restricțiile pe care SUA le-au impus celui mai mare producător chinez, SMIC. Astfel, companiile americane s-au orientat spre TSMC și Samsung, care deja lucrau la capacitate maximă.
Cât despre seceta din Taiwan, aceasta a făcut imposibilă aprovizionarea uzinei cu apă. Ori, așa cum spuneam mai sus, producția de semiconductori se realizează în mediu sterilizat, deci necesită apă purificată. Multă, multă apă, peste 63.000 de tone zilnic! Toate astea împreună cu alte probleme adiacente s-au adunat, s-au rostogolit precum un bulgăre de zăpadă și au căpătat o amploare pe care nimeni nu și-o imagina în 2019.
Când se va remedia situația?
Greu de spus. Într-o discuție pe care am avut-o la sfârșitul anului 2021 cu Xavier Martinet, directorul de marketing de la Dacia, acesta spera ca, în vara anului 2022, lucrurile să revină la normal. Pe de altă parte, CEO-ul Daimler, Ola Kallenius, spunea că are motive să întrevadă o revenire la normal abia în 2023. La fel considera și CEO-ul companiei Intel. Una peste alta, investițiile în viitoare uzine sunt în plin avânt. Cea mai recentă dintre ele aparține germanilor de la Bosch. În 2021, au anunțat că vor investi peste 400 milioane de euro în 2022, în uzine din Germania și Malaezia. Bosch suplimentează suma cu 250 milioane de euro, destinați achiziționării unui nou spațiu de producție, care își va începe activitatea în 2025.
Dar pe piață sunt alte entități, companii și guverne care alocă fonduri înzecit mai mari. De pildă, TSMC și-a majorat investiția, de la 26,6 miliarde de euro în 2021 la 39 miliarde în 2022. Statul chinez investește, de asemenea, 44,35 miliarde de euro în fabricarea de cipuri. Să ținem cont că cererea din China se ridică la 35% din piața globală de cipuri, în condițiile în care țara nu fabrică decât 6% din producția mondială.
Am lăsat la sfârșit cea mai mare investiție în domeniul semiconductorilor. În august 2022, SUA a adoptat un plan, numit Chip and Science. Acesta rezervă 280 mld. dolari ce vor fi folosiți la microcipuri. Dintre ei – doar 39 mld pentru producție. Restul, pentru cercetare și inovație.
Sigur, investițiile de mai sus vor fi dedicate în proporție mai mică cipurilor state-of-the-art și în mare parte celor mai puțin avansate.
Unde ar putea duce asta?
În mod normal, ar fi dus la o problemă diametral opusă. Producția de semiconductori uzuali, de bază, ar fi putut crește la valori mult mai mari decât cererea. Mai ales că și populația a început să revină la locurile de muncă, pe măsură ce Covid-19 a început să fie considerat doar o gripă. Astfel, și cererea ”civilă” a scăzut un pic.
Totuși, războiul ruso-ucrainean a început să pună din nou presiune. Toate echipamentele de luptă necesită semiconductori. Iar țările, implicate sau nu, au ajuns să-și crească gradul de înarmare la un nivel nebănuit la începutul anului trecut. Una peste alta, instabilitatea la nivel mondial face imposibil un pronostic!
