Tajwan, czyli cesarstwo mikroprocesorów. To jego broń, której nawet Chiny nie pokonają

Wizyta na Tajwanie przewodniczącej Izby Reprezentantów USA Nancy Pelosi wywołała furię Chin. “Ludowa Armia Wyzwoleńcza nie będzie siedziała bezczynnie” - powiedział rzecznik chińskiego ministerstwa spraw zagranicznych. W cieśninie południowochińskiej zaroiło się od okrętów wojennych.

Chiny od dekad traktują Tajwan jako zbuntowaną prowincję, i pod ich naciskiem większość państw (poza kilkunastoma najmniejszymi) nigdy nie uznała niepodległości wyspy. Jednak dyplomacja to jedno, gospodarka zaś drugie. Nikt na przykład nie bojkotuje handlu z Tajwanem, wręcz przeciwnie.

Nancy Pelosi spotkała się z prezydentką Tajwanu, Tsai Ing-Wen. Znalazła też czas na spotkanie z prezesem Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation (TSMC), dr. Markiem Lui.

Dlaczego podczas tak krótkiej, bo zaledwie jednodniowej wizyty, rozmawiała z prezesem komercyjnej firmy? Logika każe podejrzewać, że jest to firma niezwykle ważna dla interesów Stanów Zjednoczonych. I słusznie.

Cykl „SOBOTA PRAWDĘ CI POWIE” to propozycja OKO.press na pierwszy dzień weekendu. Znajdziecie tu fact-checkingi (z OKO-wym fałszometrem) zarówno z polityki polskiej, jak i ze świata, bo nie tylko u nas politycy i polityczki kłamią, kręcą, konfabulują. Cofniemy się też w przeszłość, bo kłamstwo towarzyszyło całym dziejom. Będziemy rozbrajać mity i popularne złudzenia krążące po sieci i ludzkich umysłach. I pisać o błędach poznawczych, które sprawiają, że jesteśmy bezbronni wobec kłamstw. Tylko czy naprawdę jesteśmy? Nad tym też się zastanowimy.

TSMC, czyli cesarstwo mikroprocesorów

W firmie tej powstaje - to nie pomyłka - ponad połowa (53 proc.) mikroprocesorów na świecie. Pozostałe trzy tajwańskie formy dostarczają zaś kolejne 12 proc. W sumie na tej wyspie powstaje aż 65 proc. wszystkich mikroprocesorów produkowanych dziś na świecie. To prawie dwie trzecie ich produkcji. W tym te najbardziej zaawansowane technologicznie i o największych mocach obliczeniowych.

Żeby jeszcze lepiej uzmysłowić, jak lwia jest to część - największy na świecie producent mikroprocesorów poza Tajwanem to południowokoreański Samsung. W jego fabrykach powstaje niemal co piąty mikroprocesor (18 proc.) na świecie.

Na pozostałe firmy świata przypada około 12 proc. światowej produkcji chipów mikroprocesorów. Z tego niemal równo po połowie dzielą między siebie firmy amerykańskie (w tym Intel) oraz Global Foundries, której kapitał pochodzi ze Zjednoczonych Emiratów Arabskich, lecz fabryki ma w Singapurze oraz w niemieckim Dreźnie.

Jak to, a gdzie w tym zestawieniu Chiny, jeden z większych producentów elektroniki, mógłby ktoś zapytać? Jeśli chodzi o zaawansowaną elektronikę, chińskie firmy pełnią tylko rolę montowni. Wytwarzają tylko 5 proc. mikroprocesorów na świecie.

Pod tym względem są boleśnie uzależnione od Tajwanu. Chiny kupują tajwańskie chipy za 400 mld dolarów rocznie. To więcej niż wydają na ropę naftową

Cel spotkania spikerki Pelosi z szefem TSMC był oczywisty. Przewodnicząca amerykańskiej Izby Reprezentantów chciała go przekonać, by firma otworzyła fabryki w Stanach Zjednoczonych. I by przestała dostarczać procesory chińskim firmom. Dlaczego?

Światowe uzależnienie od chipów

Dlatego, że na świecie bardzo mikroprocesorów brakuje. O tym, jak bardzo światowa gospodarka jest od nich uzależniona, przekonano się boleśnie już w ubiegłym 2021 roku. Zabrakło ich wtedy na światowych rynkach, a przyczyną było przerwanie łańcuchów dostaw przez pandemię.

Statki utknęły w portach, samoloty na lotniskach, a mikroprocesory są dziś w większości urządzeń. Nie tylko w komputerach, laptopach i smartfonach. Potrzebne są do produkcji pralek, lodówek, ale i sprzętu medycznego oraz samochodów. Brak tych chipów spowodował lawinę opóźnień w produkcji wielu towarów.

Żartowano, że po sprzęt komputerowy czy AGD trzeba będzie się zapisywać. Żarty żartami, ale swoje linie produkcyjne aut - i to już kilka razy - musiał wstrzymać na przykład Volkswagen. Przedstawiciele firmy szacują, że sytuacja nie unormuje się przed 2024 rokiem.

Wygląda na to, że nawet politycy zdają sobie z tego sprawę. W USA i Europie dyskutują już o tym, jak zmniejszyć zależność od tajwańskich mikroprocesorów i innych typów mikroukładów scalonych.

Fabryki mikroprocesorów nie powstają z dnia na dzień

Jednak otwarcie fabryk w Ameryce i Europie zabierze sporo i czasu, i kosztownych inwestycji. Produkcja mikroprocesorów to jeden z bardziej zaawansowanych procesów produkcyjnych, jakie opanowała ludzkość.

Do produkcji mikroprocesorów potrzeba półprzewodników. Najczęściej wykorzystywanym materiałem jest krzem - ale musi być niezwykle wysokiej jakości. “Zawartość krzemu w monokrystalicznym krzemie” musi wynosić aż 99.999999999 procent, co często określa się mianem “jedenastu dziewiątek”.

Nie wystarczy też wyhodować tak czystych monokryształów o byle jakich rozmiarach. Trzeba wyhodować duży, jednolity kryształ, najczęściej tzw. metodą Czochralskiego. Monokryształ jest wyciągany z płynnego krzemu w specjalnej komorze w starannie utrzymywanej atmosferze. Powstają w ten sposób walce o wielkiej średnicy nawet do 30 cm i długości dużo ponad metr.

Potem taki walec monokryształu tnie się na plasterki - zwane czasami waflami - o grubości zaledwie kilkuset mikrometrów, szlifuje i za pomocą tzw. masek wytrawia się wzór obszarów, które poddaje się domieszkowaniu w specjalnej atmosferze. Na koniec zaś za pomocą elektronolitografii wytrawia wzór ścieżek elektrycznych łączących te obszary. Zaletą jest to, że na jednej płycie można umieścić obok siebie tysiące takich samych mikroukładów scalonych.

Na końcu tę wielką płytę tnie się na kawałki - chipy zawierające pojedynczy mikroprocesor, kontroler czy pamięć.

Nie jest to proces, który można opanować w kilka miesięcy. Jak widać na przykładzie Chin, można mieć z tym problemy nawet przez wiele dekad szybkiego rozwoju. Kluczem jest czystość i niebywale precyzyjne trzymanie się norm produkcji.

Jak Europa i Stany oddały chipy Azji

TSMC, czyli globalny potentat tego skomplikowanego procesu produkcji, ma najlepiej rozwiniętą technologię. Im mniejszy rozmiar obszaru domieszkowanego czy szerokość ścieżki łączącej, tym większe może być upakowanie elementów czynnych w jednym układzie. Największy europejski producent chipów (GlobalFoundries) opanował technologię pozwalającą na wytwarzanie ścieżek szerokości 28 nm (nanometrów). Tajwańska firma potrafi robić jeszcze cieńsze - o szerokości 14 i 10 nm, a przymierza się też do uruchomienia produkcji chipów ze ścieżkami rzędu 2 nm.

Nie zawsze jednak to Tajwan wiódł prym w produkcji chipów. Jeszcze w 1990 roku Stany Zjednoczone i Europa produkowały większość (aż 80 proc.) mikroprocesorów na świecie. Wtedy jednak postanowiono przenieść produkcję na wschodzące rynki azjatyckie, gdzie siła robocza była dużo tańsza.

Dziesięć lat później, w 2000 roku USA i Europa produkowały już niespełna połowę (40 proc.) chipów. Większość rynku przejęły Japonia, Korea Południowa i właśnie Tajwan. Opóźnienia dostaw spowodowane pandemią uzmysłowiły wszystkim, że zależność od nich może być dość ryzykowna.

Dowodem tego jest wizyta Nancy Pelosi. Trudno orzec, ile prawdy jest w tym, że o wizycie nie widział prezydent Biden. Wiadomo jednak, że stosunki USA z Chinami były napięte. I że rozsądnie jest nie drażnić tygrysa bez potrzeby.

Czy Chiny strzelą sobie w stopę? To wątpliwe

Nie jest jednak pewne, czy Chiny rzeczywiście są tu tygrysem. Może atak na Tajwan oznaczałby strzał w stopę.

I Chiny, i Tajwan doskonale zdają sobie sprawę z zależności chińskiego przemysłu od tajwańskich mikroprocesorów. Fabryki o tak zaawansowanej technologii produkcji łatwo jest uszkodzić lub zniszczyć, niebywale trudno odbudować. Nikomu nie zależy na tym, by uszkodziły je chińskie rakiety.

W obliczu militarnej przewagi Chin (i przy braku wsparcia USA) klęska Tajwanu byłaby szybka i pewna. Nie jest wykluczone, że w jej obliczu Tajwańczycy sami wysadziliby swoje fabryki, żeby uderzyć w chiński przemysł. Tym bardziej że większość położona położona jest w pobliżu stolicy Tajpej.

Od chipów tajwańskich firm zależnych jest rzecz jasna wielu producentów na całym świecie. Polega na niej na przykład niemal cała produkcja Apple’a. Powstaje w Chinach, ale na tajwańskich procesorach.

Chinom raczej nie zależy, by strzelać sobie w stopę. Bez iPhone’a można się obejść, trudniej będzie obejść się Chińczykom bez pieniędzy za produkty, które dziś sprzedają.

Jest to sytuacja raczej patowa. Ale ryzyka nie da się wykluczyć. Prezes TSMC w niedawnym wywiadzie dla CNN stwierdził, że ewentualna wojna chińsko-tajwańska byłaby problemem dla trzech stron (mając zapewne na myśli także USA). Dodał też, że powinniśmy mieć nadzieję na najlepsze, ale szykować się na najgorsze.

I USA i Europa zdają sobie z tego sprawę. Amerykański Kongres uchwalił niedawno ustawę, która przewiduje wydanie 52 miliardów dolarów na inwestycje w produkcję półprzewodników i mikroprocesorów.

Unia Europejska po ubiegłorocznym “kryzysie mikroprocesorowym” rozważa budowę fabryk półprzewodników w krajach członkowskich, które jeszcze kilka dziesięcioleci temu były potęgami w dziedzinie półprzewodnikowych układów scalonych (m.in. Niemcy, Holandia, Francja). Liczy na współpracę z tajwańskim TSMC i koreańskim Samsungiem.

Nie powstaną jednak ani w tym, ani w następnym roku. To inwestycje, które realizuje się latami.