Półprzewodniki zamiast rakiet. Wojna nowej generacji ma globalny zasięg

Lokalny konflikt we wschodniej Azji może na lata zatrzymać rozwój świata. Niedobory, jakie kojarzymy z pandemią COVID-19, będą wówczas wydawały się czasem obfitości i dostatku, a obecne problemy gospodarcze epoką prosperity. Los świata zależy obecnie od kilku fabryk na Tajwanie. Jeśli zostaną zniszczone, technologiczny postęp stanie w miejscu na lata.

Specjaliści, zajmujący się geopolityką i stosunkami międzynarodowymi wskazują na nieuchronność konfliktu – niekoniecznie zbrojnego – pomiędzy Stanami Zjednoczonymi i Chinami. Gospodarcza, podjazdowa wojna aktualnego i aspirującego supermocarstwa, trwa już od dobrych kilku lat.

Jednym z jej frontów była choćby batalia o los chińskiej firmy Huawei. W wyniku działań amerykańskiej administracji chiński koncern w ciągu zaledwie roku z pozycji potentata na rynku smartfonów został zdegradowana do roli marginalnego dostawcy.

Podobnie wyglądała kwestia udziału chińskich firm w budowie infrastruktury telekomunikacyjnej. Po nagłośnieniu kwestii, związanych z bezpieczeństwem strategicznym Europa (choć nie w każdym kraju z taką samą intensywnością) serią oficjalnych – legislacyjnych – i nieoficjalnych działań, zaczęła dystansować się od chińskich rozwiązań, przychylniej spoglądając na te pochodzące ze Starego Kontynentu i Stanów Zjednoczonych.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

W tym konflikcie zakładnikiem wielkich mocarstw, a zarazem jedną z osi sporu jest Tajwan. Wyspa stała się przed laty ostatnim azylem dla legalnych, chińskich władz, które po przegranej wojnie domowej znalazły tam schronienie przed zwycięskimi komunistami. Obecnie władze Chin uznają Tajwan za zbuntowaną prowincję i konsekwentnie deklarują zamiar "zjednoczenia", czyli w praktyce podporządkowania sobie Tajwanu.

Z punktu widzenia reszty świata sprawa jest jednak bardziej skomplikowana. I nie chodzi tu o politykę czy kwestię wyznawanych wartości, ale o fakt, że Tajwan odpowiada za 50-70 proc. (szacunki nie są jednoznaczne) globalnej produkcji półprzewodników. Te o największym znaczeniu, wykonywane w najbardziej wymagających procesach technologicznych, są domeną koncernu TSMC. A większość mocy produkcyjnych TSMC znajduje się obecnie na Tajwanie.

W praktyce oznacza to, że zbombardowanie kilku tajwańskich fabryk zatrzymuje rozwój świata: braknie najwydajniejszych, najbardziej efektywnych procesorów. Oznacza to nie tylko tak prozaiczne problemy, jak brak smartfonów z górnej półki, kart graficznych czy bardziej zaawansowanych samochodów, ale wstrzymanie prac badawczych związanych choćby z medycyną, źródłami energii czy prognozowaniem pogody.

Problem w tym, że rywalizacja w rejonie, określanym od niedawna mianem Indo-Pacyfiku, prawdopodobnie z biegiem czasu ulegnie zaostrzeniu. Reakcją na to są próby zbudowania własnych zdolności produkcyjnych w zakresie półprzewodników przez Europę i Stany Zjednoczone. A zarazem zachęty dla tajwańskich producentów, by przenosili lub rozbudowywali swoje moce wytwórcze poza macierzystą wyspą.

Jest to istotne m.in. z tego względu, że własne procesory projektuje wiele firm. Chwali się nimi choćby Apple, jednak "własne" oznaczają w tym przypadku, że zostały przez tę firmę zaprojektowane.

Wykonanie według dostarczonego projektu jest jednak wyzwanie, któremu potrafią sprostać bardzo nieliczni. W praktyce obecnie liczą się TSMC, koreański Samsung i amerykański Intel, wspierane przez holenderską firmę ASML, wytwarzającą linie produkcyjne dla zaawansowanych chipów.

Zaawansowanych, czyli wytwarzanych w procesach technologicznych, gdzie szerokość umieszczonych na waflu krzemowym bramek tranzystorów sięga pojedynczych nanometrów (obok szerokości bramek kluczowym parametrem jest także odległość pomiędzy elektrodami tranzystora, określana jako pitch).

W dużym uproszczeniu możemy przyjąć, że im mniejszą liczbą nanometrów opisywany jest proces technologiczny (litografia), tym więcej tranzystorów zmieścimy na jednostce powierzchni – układ, przy zachowaniu takich samych rozmiarów, będzie wydajniejszy i bardziej efektywny energetycznie.

Świadomość, że atom krzemu ma średnicę 0,26 nm daje obraz tego, jak niewyobrażalnie wielkiej precyzji wymaga produkcja współczesnych procesorów, wykonywanych w litografii 7 czy 5 nm, a niebawem jeszcze mniejszej, co sprowadzi się do działań na poziomie pojedynczych atomów. To technologia, której nie da się po prostu ukraść czy skopiować, zwłaszcza że działające w Chinach fabryki globalnych gigantów z reguły nie korzystają z najbardziej zaawansowanych, pilnie chronionych rozwiązań. Co więcej, budowa fabryki półprzewodników zabiera czas, zazwyczaj 3-5 lat.

Dlatego tak wielkie znaczenie dla rozwoju własnych mocy wytwórczych przykładają Chiny, gdzie powstało nawet określenie "technologia dusząca". Chodzi o możliwość zdławienia chińskiej gospodarki poprzez odcięcie jej od najbardziej zaawansowanych układów, powstających poza ich terytorium.

W takim kontekście nie dziwią inwestycje chińskich władz, wspierających rozwój m.in. producenta półprzewodników SMIC, który usiłuje nadrabiać dystans do światowej czołówki.

Być może na to jest już za późno, bo wdrożony w październiku pakiet amerykańskich sankcji uderza w Chiny embargiem na technologie, służące produkcji najbardziej zaawansowanych technologicznie układów.

Jednocześnie Europa przyspiesza budowę (a w zasadzie odbudowę) własnych mocy produkcyjnych w tym zakresie, czemu sprzyja na polu legislacyjnym Komisja Europejska. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, do 2030 r. Unia będzie w stanie samodzielnie zaspokoić 40 proc. swojego zapotrzebowania.

Prace wrą także w Stanach Zjednoczonych, gdzie kosztem 12 mld dolarów TSMC tworzy megafabrykę, zdolną od 2024 roku do produkcji chipów w procesie 3 nm, a rok później o nm mniejszym. Uniezależnienie się Zachodu od mocy wytwórczych ze wschodniej Azji wydaje się w tym kontekście jedynie kwestią czasu. Prawdopodobnie dla Chin – które jeszcze niedawno uważane były za "fabrykę świata" – nie oznacza to nic dobrego.