(una dintre cele mai fascinante cărți pe care le-am citit în ultima vreme – Chip War – stă la baza acestui articol. Majoritatea datelor legate de evoluția cipurilor și cifrele legate de producție și vânzări provin din această carte, cu excepția celor despre SUA și UE).
Chat-GPT, Copilot, Bard sunt noile teme sexi ale vieții digitale. Implicațiile acestor tehnologii generative sunt cu adevărat de discutat pentru că vor schimba modul în care lucrăm și ne trăim viața. Lucrurile sunt încă în mișcare, sunt destul de multe turbulențe cu privire la greșelile pe care încă le fac astfel de sisteme, iar legislația și de data asta a rămas un pic un urmă. De fapt, încă nu avem o legislație clară pe inteligență artificială, la nivelul UE încă se negociază reglementarea unor astfel de sisteme pe criterii de risc pentru utilizatori. De altfel, poate e bine că încă se discută legislația pentru că încă există loc și timp de integrat noile tipuri de tehnologii. Spre exemplu, UE a introdus deja în negocierea actului privind inteligența artificială reglementarea acestor sisteme, integrându-le la categoria de risc ridicat.
Ok, acum că v-am atras atenția, hai să discutăm despre ceva mai puțin sexi. Despre cipuri. De ce trebuie să discutăm despre cipuri acum și nu neapărat despre sisteme de inteligență artificială?
- cipurile au făcut cu adevărat lumea digitală, așa cum o știm noi acum. Acestea stau la baza calculatoarelor, telefoanelor, ceasurilor inteligente etc. Vrei calculator mai puternic, ai nevoie de cipuri din ce în ce mai bune.
- no chips, no AI, și cu atât mai mult, dezvoltarea sistemelor de AI necesită și ea putere de calcul din ce în ce mai mare. Deci, are nevoie de cipuri din ce în ce mai puternice.
Ok, bun şi totuşi, de ce mi-ar păsa? Ar urma să ziceți. Să le luăm pe rând:
- dacă îți pasă să ai noul iPhone sau cel mai nou dispozitiv de pe piață, trebuie să te intereseze cum și dacă procesoarele acestora pot avansa, deci trebuie să te intereseze de cipuri
- dacă ți-ai comandat mașină în ultimii 2 ani și a trebuit să stai cu lunile după ea, ar trebui să te intereseze despre cipuri
- dacă îți pasă pe ce se vor cheltui bani mulți în următorii ani în Uniunea Europeană, ar trebui să te intereseze despre cipuri
Ce e de citit?
- încerc să explic ce sunt cipurile, care sunt cuvintele-cheie de ținut minte și de ce e complicată treabă
- cine sunt actorii principali din domeniu
- câteva din mizele importante legate de cipuri
- inițiative recente ale SUA și UE pentru a recâștiga sau câștiga avans în designul și producția de cipuri
Să ne înțelegem…
Când e vorba de cipuri, până și terminologia e complicată, dar originea cuvântului chip – românizat „cip” – este surprinzător de simplă. Să vedem un mic dicționar al cipurilor:
- cip – un dispozitiv care integrează mai mulți tranzistori pe o singură bucată de material semiconductor. Denumirea originală nu e vreun acronim, ci provine de la faptul că acesta e realizat dintr-un fragment de material semiconductor desprins (chipped, din engleză) dintr-un bloc mai mare
- semiconductor – un tip de materiale, cum ar fi siliconul și germanium, care, în combinație cu alte tipuri de materiale, pot conduce curentul electric
- tranzistor – un dispozitiv realizat din semiconductori prin intermediul căruia se poate amplifica / controla fluxul de curent
Până acum nu pare ceva special, n-ai avea nevoie decât de niște material semiconductor. Nu chiar. Acum mai vine și lecția de unități de măsură și ordine de mărimi. Pe lângă tradiționalele 1 și 0 specifice lumii digitale, trebuie să invățăm niște unități de măsură noi, cum ar fi:
- 1 cvintilion
- 1 nanometru
1 cvintilion se scrie așa: 1 000 000 000 000 000 000 și reprezintă numărul de tranzistori fabricați de către compania taiwaneză TSMC. Și asta doar pentru a ajuta la producția de 100 milioane de iPhone 12 în răstimp de câteva luni.
1 nanometru înseamnă …foarte puțin. A miliarda parte dintr-un metru. La nivel de nanometri vorbim când discutăm despre integrarea acestor tranzistori într-un cip care apoi este integrat mai departe într-un telefon mobil sau un ceas inteligent. Dispozitivele au nevoie adesea de mai mult de un tip de cip. Cipurile cele mai avansate cuprind tranzistori plasați pe acest material la nivel de nanometri.
Avem deja două ordine de mărimi care marchează toată industria asta a cipurilor: foarte-foarte-foarte mic, dar și la ordinul milioanelor de cipuri doar pentru un tip de dispozitiv digital. Astfel, ca să produci așa ceva ai nevoie de unelte super avansate pentru a lucra la nivel de nanometri, dar și de capacitate de producție industrială uriașă și de un blueprint, care poate fi replicat ușor. Pe lângă asta, te mai împinge ceva din spate: anume cursa asta de a le face tot mai mici și tot mai puternice și tot mai inovatoare pentru a nu strica lansarea celui mai nou MacBook sau pentru a putea rula programe tot mai complicate cu ajutorul lor. Înnoirea cipurilor cu altele mai noi și mai puternice aproximativ tot la doi ani se încadrează la Legea lui Moore, după Gordon Moore, co-fondator al Intel și unul din personajele importante din saga și cursa dezvoltării cipurilor.
Cum se aleargă în această cursă?
Producția de cipuri nu are loc deloc în mod autarhic, mai degrabă este unul dintre cele mai globalizate elemente ale lumii moderne și poate arăta, foarte pe scurt, cam așa, conform lui Miller:
- designul cipurilor poate avea loc în SUA
- „machetele” pentru înlesnirea producției industriale sunt realizate în mare parte de o companie britanică, Arm
- instrumentele tehnice pentru realizarea cipurilor sunt fabricate exclusiv într-o companie olandeză
- urmează, într-un final, producția industrială care cel mai adesea are loc în Taiwan, dar mai sunt încă facilități de producție și în alte state, deși pălesc în comparație cu magnitudinea producției taiwaneze
Autorul pe care-l citez aici spune că este globalizată producția, dar cuvântul cel mai bun este că este „Taiwanizată” pentru că 90% din producția de cipuri de putere mare se realizează în Taiwan.
Cine sunt jucătorii?
Răspunsul era evident deja: principalul jucător este SUA. Acum 75 de ani, în laboratoarele de cercetare gigantului de telefonie AT&T, câțiva cercetători au pus în aplicare ideile unui fizician american și au creat primul tranzistor. În laboratoarele altei companii americane, de data asta din Texas, un inginer a creat primul cip, plasând mai mulți tranzistori pe o singură bucată de semiconductor.
De aici începe să se complice povestea pentru că, având avantajul primului sosit, SUA au putut împleti politica industrială internă – prin stimularea cercetării și încurajarea companiilor naționale prin contracte cu armata americană – cu politica externă. Au făcut-o în așa fel încât, astăzi nu mai putem spune că șeful la cipuri este în continuare SUA și începem să citim titluri oarecum amenințătoare că, de exemplu, China devansează SUA în ceea ce privește producția de cipuri sau că SUA blochează comerțul de cipuri către China printr-o serie de restricții guveramentale.
Istoria mai cunoaște și alți jucători în acest domeniu, apăruți ca rezultat al politicii americane de a ține aproape unele state care puteau cădea pradă comunismului (Taiwan, Coreea de Sud) sau care puteau redeveni periculoase (Japonia). Explic pe scurt despre unii actori:
- anii 60 – URSS cu strategia „copiază tot”. Au construit un oraș în afara Moscovei dedicat științei, dar s-au bazat prea mult pe spionaj și obținerea informațiilor din SUA, fără a investi cu adevărat în dezvoltarea pe plan local. Nu le-a reușit, iar Rusia lipsește acum cu desăvârșire din discuția cu privire la cipuri.
- anii 70-80 – Japonia, conform politicii americane de a sprijini renașterea post-război prin dezvoltarea sectoarelor tehnologice și de cercetare. Sony este printre primele companii care au licențiat dezvoltarea de tranzistori, printre altele, pentru reportofon. Japonezii au profitat de mâna întinsă de americani. Au înlesnit accesul la capital ieftin, guvernul japonez și-a protejat companiile locale prin subvenții, contribuind astfel la exportul unor produse ieftine și de calitate și, implicit, la o dominație japoneză în ceea ce privește dispozitivele electronice. Chestia asta s-a întors împotriva SUA, desigur.
- Coreea de Sud, care a aplicat aceeași rețetă ca japonezii.
- anii 70-80 and still going strong – Taiwan, dornică să se delimiteze de pericolul comunist, și să se apropie de SUA. Companiile americane au ales Taiwanul ca loc propice pentru deschiderea facilităților de producție a cipurilor. Acum, Taiwan este sediul celei mai mari companii de producție de cipuri, TSMC, deschisă acolo de un imigrant taiwanez în SUA, Morris Chang. Ce au avut de câștigat companiile? Forță de muncă ieftină, eficiență în costurile de producție. La fel ca la japonezi, și asta s-a întors împotriva americanilor, dar din punct de vedere geopolitic.
- China – apare în cursă pe final de anii 80, doar din cauza politicilor lui Mao. A ajuns târziu la petrecere. Îndemnul chinezilor: call forth the assault. Aduc tehnologie în China și prin subterfugii, forțând parteneriate cu companii americane, asigurându-se astfel de transferul tehnologic în interiorul granițelor sale. Dar încurajează și campioni naționali, cum ar fi Huawei care s-a distins prin aceeași strategie de a produce bunuri la costuri mai mici, dar ieșind și pe piața internațională. Succesul lor – bazat și pe furt de proprietate intelectuală și pe faptul că cheltuie sume masive pe cercetare și dezvoltare și au avut parteneriat cu IBM. A ajuns în anii 2010 să fie printre cei mai mari „consumatori” de cipuri, doar ca să revină în centrul atenției ca măr al discordiei între chinezi și americani în timpul lui Trump
- o singură prezență europeană, olandeză – ASML – o divizie provenită din Phillips – care are monopol pe producția de unelte de litografie UV indispensabile pentru producția de cipuri și a căror inovație este strâns legată de dezvoltarea de cipuri din ce în ce mai avansate. Revista Time compară complexitatea dispozitivelor create de ASML cu telescopul James Webb, folosit pentru explorarea spațiului
Trebuie să nuanțăm răspunsul cu câteva explicații: SUA a fost șeful la cipuri, dar și-a externalizat leadershipul printr-un set de măsuri de politică externă pe parcursul a 60 de ani de istorie a cipurilor, prin încurajarea altor jucători de pe alte meleaguri. Fapt ce a contribuit la dezvoltarea globalizării, dar și, paradoxal, la concentrarea producției și creșterea concomitentă a protecționismului. Și asta ne duce la discuția despre strategii și mize importante la nivel internațional.
Cine pe ce culoar merge
Câteva culoare ale acestei curse:
- cipuri gândite de noi pentru toată lumea
- cipuri făcute de noi la noi în țară
- cipuri ieftine și de calitate, astfel încât să depindă alții de noi
- vrem țara unde se fac cele mai multe și cele mai bune cipuri
SUA a controlat destul de mult timp lumea cipurilor, având avantajul primului venit. Au mers pe miza „cipuri gândite de noi pentru toată lumea”, iar producția poate fi externalizată către alte țări pentru că designul e cheia. Încă se află sus în clasament datorită gigantului Intel, care are și fabrici de producție încă în SUA. Oricum, externalizarea producției a fost văzută ca un lucru bun pentru toată lumea. Aranjamentul a funcționat destul de mult timp pentru toată lumea, iar naivitatea beneficiilor circulației libere dată de globalizare a fost exploatată de alte state care au început să meargă pe drumul hai să facem „cipuri ieftine și de calitate, încât să ajungă să depindă alții de noi”. A fost cazul Japoniei, Coreei de Sud și acum e cazul Chinei.
Așa cum am zis mai sus, China a venit relativ târziu la petrecere, dar, începând cu anii 80, a schimbat strategia și a integrat tehnologia ca una din principalele linii de dezvoltare ale țării. A mizat din plin pe sprijin intern pentru companiile lor, în așa fel încât companiile lor să poată să fie competitive pe plan internațional. Vorbesc aici de exemple, precum Huawei, proxy-ul chinez pe plan internațional, care s-a distins prin suspiciuni de spionaj industrial sau componente pentru 5G care ar putea fi folosite pentru spionajul chinezesc.
China merge acum și pe alt drum, nebătătorit de alte state înainte – „vrem țara unde se fac cele mai multe cipuri”. Desigur, e vorba de Taiwan și nu-l vor doar pentru cipuri, ci și pentru alte considerente, dar retorica împotriva micii națiuni s-a intensificat în ultimii ani. Taiwan merge și ea pe culoarul „hai să depindă alții de noi” pentru a-și proteja integritatea teritorială. Și, se pare că funcționează, având în vedere că Biden a declarat că va apăra Taiwanul în cazul unui atac chinezesc.
Soluția de a lua Taiwanul nu pare una atât de deplasată dacă ne uităm cum evaluează Chris Miller potențialul chinez de a prelua conducerea în topul global al semiconductorilor. Dincolo de investițiile masive necesare pentru a realiza unități de producție, construcția unei astfel de unități durează, timp în care ceilalți jucători nu stau deoparte și tot avansează, deci decalajul nu ar fi ușor de redus. Mai adăugăm și dependența de uneltele de litografie ale olandezilor de la ASML, care și ei au avans în domeniu, iar realizarea domestică a unor astfel de dispozitive e evaluată ca fiind prea costisitoare ca să merite. Miller spune că China nu-și asumă un lanț de aprovizionare complet suveran pentru că acest lucru este practic imposibil. Mai degrabă, China și-ar dori un lanț de aprovizionare care să scoată SUA din schemă, lucru practic imposibil, având în vedere că mare parte din cipurile pentru calculatoarele folosite în masă sunt realizate de către Intel sau AMD, firme americane.
Unde au rămas Japonia și Coreea? Cele două state au fost competitive pe plan global ca urmare a sprijinului național pentru industrie și a capitalului ieftin oferit de bănci, deci culoarul hai să depindă alții de noi. Doar că a venit o serie de crize financiare în anii 70 și 80, care au eliminat capitalul ieftin și au redus sprijinul național. Cele două state, pe vremuri numite tigri asiatici, au lăsat locul Chinei ca principal competitor pe piața tehnologică și, mai ales, ca sperietoare pentru americani și restul lumii în ceea ce privește dezvoltarea de cipuri și inteligență artificială.
A mai rămas o entitate despre care eu vorbesc mult aici și care nu apare mai deloc în acest articol. Uniunea Europeană, cea care și-a dat seama odată cu pandemia că e destul de dependentă de alte state atunci când vine vorba de componente pentru tehnologii și care a ajuns la vorbele SUA când vine vorba de problemele Chinei. UE vrea pe culoarul „cipuri făcute de noi la noi”, sub semnul suveranității digitale. La fel ca SUA, suferă după statutul de lider în acest domeniu sau măcar de jucător relevant. Singurul jucător relevant din UE este ASML, compania care produce uneltele necesare pentru producția de cipuri, dar nu e suficient dacă nu poți avea controlul produsului finit. Se pare că și aici chinezii se implică în acte de spionaj industrial. Cum rămâne cu cele două?
Cum trec pe locul 1?
Strategia celor două este asemănătoare: stimulăm deschiderea de fabrici pe teritoriul nostru, în colaborare cu jucătorii importanți din domeniu, și încurajăm cercetarea în domeniu.
Americanii au aprobat deja o lege la nivel federal pentru sprijinirea producției de cipuri pe teritoriu american, atât cu ajutorul campionilor săi, cum ar fi Intel, cât și cu ajutorul celor pe care îi sprijină în strâmtoarea Taiwan. Doar anul trecut Intel a anunțat un proiect de 20 de miliarde de dolari pentru o fabrică de cipuri în Ohio, iar taiwanezii de la TSMC vor cheltui 40 de miliarde pentru o fabrică pentru cipuri avansate în Arizona. În total, guvernul american a promis mai mult de 50 de miliarde de dolari în granturi și subvenții într-o mișcare pe care NY Times o compară ca magnitudine cu cheltuielile pentru cercetare din cursa spațială a anilor 60, care a pus omul pe Lună.
Legea Chips and Science Act, ce pune în aplicare această politică, este justificată mai ales din perspectiva securității naționale, având în vedere îngrijorările cu privire la China, dar este și despre crearea de locuri de muncă în sectoare avansate pe tărâm american, care sunt plătite mai bine. Există semne de întrebare: sumele oferite par destul de mari, dar oamenii care se pricep la domeniu spun că 20 de miliarde nu este foarte mult sau este suficient doar pentru a produce cipuri mai vechi sau mai puțin performante, când bătălia se dă mai degrabă pentru următoarele generații de cipuri avansate. Cu toate astea, americanii vor și să concentreze producția de cipuri în clustere pentru a putea avea o rețea de sprijin pentru aceste fabrici.
Europenii au și ei un Chips Act și Chips Joint Undertaking, de fapt un instrument financiar care va pune în aplicare aspectele legate de finanțarea aspectelor din Chips Act. Spre deosebire de SUA, procesul decizional european e ceva mai complicat și acestea sunt încă în negocieri. Sumele promise sunt mai limitate decât ce a promis guvernul american, totalizând 43 de miliarde de euro, dar acestea nu includ sume din alte programe, cum ar fi programele de redresare și reziliență, sau programul Digital Europe, care finanțează proiecte multinaționale pentru semiconductori și cercetare avansată.
Scopul principal al europenilor e să dubleze „felia lor” din producția globală de cipuri. Adică să ajungă la procentul „uriaș” de 20% și asta nu înseamnă doar cipuri avansate. Pentru a atinge acest procent, ei țintesc atât centre de design pentru cipuri avansate destinate altor jucători, cât și unități integrate – care să aibă componentele de design și producție a cipurilor. Odată ce o companie își propune să realizeze astfel de investiții, va primi o serie de beneficii din partea statului membru, cum ar fi acces rapid la aprobări și permise pentru construire. Și să nu uităm de eternul ajutor de stat, având în vedere că se propune relaxarea regulilor privind acordarea ajutorului de stat pentru atragerea de investiţii de genul acesta, sub rezerva unor condiţii, cum ar fi necesitatea ca o astfel de investiţie pentru cipuri să fie o premieră pentru Europa. Totul pentru cipuri. Companiile se vor angaja și la inovații continue pe teren european, într-o încercare de a opri „shoppingul” de subvenții guvernamentale din partea companiilor. Regulamentul a intrat în faza de negocieri interinstituționale – fiind adoptate pozițiile Parlamentului și a Consiliului. Deci mai avem de așteptat. În timp ce americanii deja ridică facilitățile de producție.
În final, să nu uităm că și România are niște jaloane în PNRR în acest domeniu și și-a asumat participarea în proiecte transfrontaliere pentru dezvoltarea de „Procesoare cu consum redus de energie și cipuri semiconductoare”, prin oferirea unui sprijin de 500 de milioane de EUR pentru companiile care vor dori să intre în proiectul transfrontalier. HG 856 din 6 iulie 2022 oferă cadrul legal pentru acest sprijin, iar anul trecut a fost o preselecție pentru companii interesate de acest sprijin, urmând ca selecția finală pentru intrarea în proiectele europene să fie aprobată de Comisia Europeană. Nu am găsit date care să arate dacă această selecție s-a realizat deja.
Procesul etapei…
- tema cipurilor nu e așa de sexi ca inteligența artificială, dar e la fel de competitivă și poate chiar mai interesantă din perspectiva relațiilor internaționale – având în vedere că aici e clar că unele companii acționează ca agenți ai statelor lor, iar politica industrială se împletește bine cu politica externă. După cum citează Miller un oficial din guvernul american spunând undeva în anii 70-80, „high tech is foreign policy”
- lanțul de aprovizionare cu cipuri este extrem de complicat, pare globalizat, dar de fapt e foarte consolidat în mâna unui număr limitat de jucători, câteva firme din SUA, Taiwan, UK, UE, China. Odată cu consolidarea asta, intervine și protecționismul, mai ales datorită complexității proceselor de design și fabricație – la ordin de miliarde de unități produse cu unelte care lucrează la nivel de nanometri
- sperietoarea e acum China, dar unele aspecte pot fi exagerate mai ales de frica americanilor de a-și pierde avansul. Mai ales că aceștia din urmă și-au denumit strategia în sectorul tehnologic „run faster than the competitors”. Energia de a alerga mai repede vine sub forma subvențiilor pentru deschiderea de unități de producție în SUA, dar și prin blocaje comerciale față de China. Înainte de China, au mai fost Japonia și Coreea de Sud în aceeași poziție
- SUA și UE se întrec în oferirea de facilități și crearea de cadre legale pentru sprijinirea producției interne în numele „securității naționale”, respectiv a „suveranității digitale”
Referințe
- Chris Miller, Chip War. The Fight for the World’s Most Critical Technology, Scribner: New York, 2022
- https://www.nytimes.com/2023/01/01/technology/us-chip-making-china-invest.html?action=click&module=RelatedLinks&pgtype=Article
- https://www.nytimes.com/2023/02/28/business/economy/chips-act-childcare.html?smid=url-share
- https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/QANDA_22_730
- https://legislatie.just.ro/Public/DetaliiDocument/257322
- https://www.reuters.com/technology/tsmc-starts-volume-production-most-advanced-chips-taiwan-2022-12-29/
