Chipy są podstawą funkcjonowania nowoczesnego świata. Praktycznie znajdują zastosowanie we wszystkich dziedzinach życia. To właśnie dzięki nim możemy korzystać z urządzeń elektronicznych. Trudno dziś znaleźć branżę, która radziłaby sobie bez układów półprzewodnikowych. Wojsko, medycyna, pojazdy, a nawet kasy fiskalne i dystrybutory paliwa – każda z tych rzeczy do swojego funkcjonowania wymaga co najmniej kilku układów scalonych.
Grafika 1 w świetny sposób obrazuje, że sprzęt, taki jak pralki, wyposażenie medyczne, samoloty, konsole do gier, komputery, samochody, lodówki, telefony i telewizory, jest wyposażony w półprzewodniki. Cała światowa gospodarka opiera się o chipy. Dlatego warto być zorientowanym w tej branży i mieć na nią ekspozycję.
Problemy geograficzne w produkcji chipów
Produkcja półprzewodników jest skomplikowanym i trudnym procesem. Na świecie istnieją tylko dwie firmy, które są w stanie wytwarzać układy w najnowszej technologii. Są to Tajwański TSMC i Koreański Samsung. Wykres 1, pomimo tego że jest z 2020 roku, bardzo dobrze obrazuje dominację TSMC na rynku półprzewodników (ostatni słupek, ciemnoniebieski kolor).
Pozostałe firmy nie mają wystarczającej wiedzy procesowej i kapitału, aby nadążać za wciąż zmieniającą się branżą. Budowa i wyposażenie fabryki najnowszej generacji to koszt ponad 20 mld dolarów. Ta kwota rośnie wraz z powstawaniem nowych generacji chipów. W przeszłości na tym rynku było znacznie więcej firm zajmujących się produkcją, jednak nie były w stanie dotrzymać tempa rozwoju tego obszaru rynku. W konsekwencji TSMC stało się jedną z najważniejszych spółek na świecie. To właśnie tajwański gigant wytwarza układy zaprojektowane przez inne firmy półprzewodnikowe.
Dlaczego jest to problem? Manufaktury, które wytwarzają najnowsze układy, są zlokalizowane w Azji. Znakomita większość z nich leży na zachodniej stronie Tajwanu (TSMC), a pozostałe na półwyspie koreańskim (Samsung).
Warto podkreślić obecną zależność: wiele zachodnich spółek całkowicie polega na mocach produkcyjnych z przedsiębiorstw położonych w południowo-wschodniej Azji, których fabryki zlokalizowane są bardzo blisko Chin. Samo Państwo Środka nie jest w stanie samodzielnie produkować najbardziej zaawansowanych układów na skalę przemysłową i bardzo chętnie „zacieśniłoby” współpracę z Tajwanem. Zależność od produkcji oraz utrzymywanie przewagi technologicznej nad Chinami powoduje, że Tajwan jest tak ważny dla Stanów Zjednoczonych.
Przypomnijmy, że USA są sojusznikiem Tajwanu. Z kolei Chiny w długim terminie dążą raczej do tego, aby Tajwan stanowił po prostu część ich państwa.
Mapa rynku półprzewodników
Powyżej skupiliśmy się na produkcji półprzewodników. To najbardziej wrażliwy etap ze względu na umiejscowienie najnowszych fabryk. Aby jednak dobrze zrozumieć całą branżę, trzeba wyróżnić kilka rodzajów firm:
- Projektowe – te przedsiębiorstwa zajmują się projektowaniem układów, a następnie zlecają ich produkcję do manufaktur,
- Produkcyjne – firmy zajmujące się wytwarzaniem półprzewodników,
- Zintegrowane projektowanie i produkcja – hybrydowy model działania łączący ze sobą dwa przedstawione powyżej.
Ponadto firmy zajmujące się projektowaniem i produkcją wykorzystują specjalne narzędzia i patenty. Muszą zatem liczyć na wsparcie ze strony kolejnych przedsiębiorstw, które operują w następujących obszarach:
- Automatyzacja projektowania – dostarczają oprogramowanie, które służy do projektowania chipów,
- Patenty – umożliwiają wykorzystywanie własności intelektualnej do designu,
- Maszyny do produkcji półprzewodników – producenci sprzętu, z którego korzystają odlewnie chipów.
Tego rodzaju biznesy oraz wiele innych umieściliśmy na grafice 2.
Poza kafelkami reprezentującymi poszczególne typy przedsiębiorstw strzałkami zaznaczyliśmy współzależności pomiędzy nimi. Każdy rodzaj firmy z „mapy rynku” jest konieczny, aby wyprodukować urządzenia elektroniczne.
Mało tego, przedsiębiorstwa z branży są ze sobą ściśle powiązane i współzależne, co mogliście wywnioskować z opisanych powyżej problemów geograficznych. Podobnie jak firmy projektowe są zależne od produkcyjnych, tak te drugie muszą polegać na producentach maszyn.
Co robi Zachód, aby uniezależnić się od Tajwanu?
Tajwan stał się potęgą w produkcji półprzewodników za sprawą Stanów Zjednoczonych. To między innymi tam firmy z USA stawiały swoje fabryki, korzystając ze znacznie niższych kosztów produkcji. Obecnie zależność światowej gospodarki od Tajwanu jest tak duża, że podczas zerwanych łańcuchów dostaw z okresu covid-19, świat (a szczególnie Zachód) był sparaliżowany z powodu braku chipów. Zachodnie mocarstwa zdały sobie sprawę ze swojej bezsilności.
Aby uniezależnić się od Dalekiego Wschodu, rządy USA i Unii Europejskiej postanowiły sprowadzić produkcję układów do siebie. Doprowadziło to do powstania programów dotacji zwanych Chips Act i Europejski Chips Act. Opiewają one na kolejno 52,7 mld USD i 46 mld USD i w znakomitej większości mają dotować powstawanie fabryk chipów na terenie Stanów Zjednoczonych i Unii Europejskiej.
W USA, na terenie 6 stanów, trwają prace nad stworzeniem fabryk półprzewodników. Beneficjentami są TSMC, Samsung, Intel oraz inni lokalni producenci. Mapa 1 pokazuje lokacje przyszłych odlewni.
Część z nich powinna rozpocząć działanie jeszcze w 2024 roku. CEO Intela, którego firma mocno skorzysta na państwowych dotacjach, powiedział: „To Bóg zdecydował, gdzie znajduje się ropa, ale my możemy wybrać miejsce produkcji chipów”. Porównanie sugeruje, że fabryki półprzewodników powinny znaleźć się na lokalnych terenach. Sprowadzenie chociaż części produkcji do USA pozwoli na znaczne uniezależnienie się od Tajwanu.
W Unii Europejskiej powstają głównie mniej zaawansowane fabryki. Układy, które będą w nich produkowane, mają trafić do przemysłu samochodowego, który jest nadzwyczaj ważny dla lokalnych władz. Poza rodzimymi spółkami (STM, Infineon), beneficjentem będzie Intel, którego nowoczesna odlewnia ma powstać w okolicy niemieckiego Magdeburga. Mamy na tym skorzystać również my, ponieważ to pod Wrocławiem ma znaleźć się zakład do końcowej obróbki układów powstających w Magdeburgu.
Sprowadzanie branży produkcyjnej do USA i Europy wiąże się jednak z problemem braku wykwalifikowanej kadry. Producenci półprzewodników już mają problem z zatrudnieniem wystarczającej liczby pracowników do obsługi linii produkcyjnych. Sam proces nie jest na tyle prosty, aby fabryki mogły najmować niewykształcone osoby. Takie miejsca są obsługiwane przez inżynierów z wieloletnim doświadczeniem, którzy głównie znajdują się na Wschodzie. Warto również zaznaczyć, że pracownik w USA będzie kosztował znacznie więcej niż na Tajwanie.
Podsumowanie
Półprzewodniki to niezwykle ważna branża, na której opiera się nowoczesna światowa gospodarka. Nie ma sektorów, które nie wykorzystują nowoczesnej elektroniki. Produkcja chipów odbywa się na ryzykownym terenie, który jest znacznie oddalony od firm technologicznych znajdujących się głównie w USA. Powoduje to zależność od obecnych łańcuchów dostaw i obawy Zachodu o ewentualne zapędy Chin do przejęcia Tajwanu. Przedsiębiorstwa działające w branży półprzewodników są ze sobą bardzo mocno powiązane i wiele z nich działa w legalnych oligopolach.
