Subskrybuj nas na Youtube
Rok 2027. Po latach przygotowań i wygrażania pięścią Pekin decyduje się w końcu na militarne odzyskanie kontroli nad Tajwanem. Nie wysyła jednak na wyspę statków pełnych żołnierzy i pojazdów pancernych, nie próbuje obrócić kraju w perzynę bombardowaniami. Po klęsce Rosjan, którzy usiowali zdobyć Ukrainę takimi „tradycyjnymi” metodami, prezydent Xi Jinping, który jest już oficjalnie dożywotnim i absolutnym władcą Chin, decyduje się na subtelniejsze zagranie. Zarządza całkowitą wojskową blokadę wyspy, którą uwiarygadniają strzały oddane z chińskich okrętów wojennych w kierunku kilku jednostek handlowych płynących w stronę portu Tajpej. Umyślnie chybione. Świadomi powagi sytuacji Amerykanie - wbrew zapewnieniom, których nie szczędzili Tajwanowi - nie śpieszą się z pomocą. I nie chodzi tylko o ryzyko wybuchu totalnej wojny. Waszyngton otrzymał informację, że Pekin wycelował pociski balistyczne w stronę dwóch tajwańskich fabryk należących do firmy TSMC. Amerykanie zrobią wszystko, żeby ich nie wystrzelono....
W takim jak powyżej scenariuszu Chiny utrzymują blokadę, aż w mieszkańcach Tajwanu nie wytworzy się przekonanie, że sojusz z Amerykanami był wydmuszką. W takich warunkach do władzy na wyspie dochodzą stronnictwa sprzyjające chińskim komunistom. Mija kilka lat i Tajwan staje się kolejną prowincją Chin, żegnając się z demokracją.
Najmniejsze największe osiągnięcie
Dlaczego jednak główną kartą przetargową Chin w tej wizji są fabryki TSMC? Odpowiedź znajdziemy w rozwinięciu tego skrótu: Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. To fabryki układów scalonych, na których zasadza się cała światowa gospodarka.
Chipy stały się nieodzownym elementem codzienności. Są podstawą działania każdego sprzętu, który potrzebuje mocy obliczeniowej. Nie ma sensu wymieniać poszczególnych urządzeń codziennego użytku z tej kategorii - każdy wie, że jest ich coraz więcej i wciąż ich przybywa. Jeszcze dekadę temu niewielu było stać np. na odkurzacz-robota, a 25 lat temu nikt nie miał w samochodzie GPS-a. Sam smartfon, który stał się hubem kontrolującym nasze inteligentne auta i domy, a także łączącym nas ze światem i z przyjaciółmi, korzysta z ponad 12 różnych chipów odpowiedzialnych za jego poszczególne funkcje. Bez nich byłby tylko kawałkiem plastiku.
Czym jednak właściwie jest nowoczesny układ scalony? Ta niewielka krzemowa płytka to miniaturowa sieć łącząca olbrzymie liczby tranzystorów mniejszych nawet od koronawirusa. Tranzystory to przełączniki, które włączają bądź wyłączają strumienie napięcia elektrycznego, zapisując w ten sposób kod binarny (0-1) i przekształcając go w rzeczy widzialne i słyszalne dla człowieka. Chipy to jedno z najbardziej zaawansowanych osiągnięć ludzkości, które w dodatku cały czas są doskonalone w imponującym tempie: moc obliczeniowa (mierzona liczbą tranzystorów), zgodnie z prawem Moore’a, rośnie dwukrotnie mniej więcej co ok. 18 miesięcy. Na pierwszych chipach we wczesnych latach 60. XX w. znajdowały się cztery tranzystory, a dzisiaj to nawet niemal 12 mld.
Wszystkie te dane przytacza Chris Miller w książce „Chip War”. Miller zwraca uwagę na to, że chipy są wyjątkowe także ze względu na swoje miejsce w globalnym łańcuchu wartości. Mimo fundamentalnego znaczenia dla całego globu są wytwarzane właściwie wyłącznie w krajach Azji Wschodniej, głównie w Korei Południowej i na Tajwanie. Korea odpowiada za 44 proc. światowej produkcji układów scalonych pamięci (memory chips) i 8 proc. układów procesorowych (logic chips), a Tajwan za 41 proc. produkcji układów procesorowych oraz 90 proc. produkcji najbardziej zaawansowanych układów scalonych. Takich, których używa się do produkcji superkomputerów służących np. do rozwijania sztucznej inteligencji czy aut samojezdnych, ale także smartfonów. Jak podkreśla Miller, żadna firma z USA, Europy, Japonii czy Chin nie jest w stanie samodzielnie wyprodukować chipów, które stosuje. Owszem, Tesla czy Apple je projektują, ale wytworzyć je może tylko TSMC. Nie dziwi więc, że fabryki firmy mają dla USA i całego świata kluczowe znaczenie. Ich brak niemal natychmiast przełożyłby się na zakłócenia łączności, a z nimi na rozregulowania wielu systemów, ze światłami drogowymi włącznie. Rezultaty byłyby równie poważne, co w przypadku długotrwałego blackoutu. Jakże niezwykłe jest to, że ludzkość stała się zależna niemal tak jak od powietrza, od całkowicie sztucznego wytworu!
Ćmy na drodze postępu
Naprawdę dziwi jednak co innego. To, że produkcją zajmuje się tak mała liczba krajów i firm. Dlaczego takie zakłady nie są równo rozsiane po mapie świata? Czy nie byłoby rozsądnie mieć jakąś chipową niezależność przynajmniej w skali regionów? Tak bardzo dbamy o to, by dywersyfikować produkcję i dostawy ropy, gazu czy żywności, a w przypadku chipów kilka krajów ma większe znaczenie niż państwa OPEC dla rynku paliw.
Żeby ten fenomen wyjaśnić w pełni, trzeba się cofnąć do samego wynalezienia chipu. Początki prowadzące do tego procesu, jak i późniejsze „wyskalowanie” produkcji tego urządzenia mają kontekst wojenny. Zaczęło się od pierwszego komputera opracowanego na potrzeby amerykańskiego wojska. ENIAC to było prawdziwe monstrum, przynajmniej jeśli chodzi o rozmiary. Były to dwie wysokie na 3 m i ważące 24 t szafy, w których mieściło się… 0 chipów. Wtedy układy scalone jeszcze nie istniały. Zamiast nich obliczenia wykonywał system składający się z 19 tys. lamp elektronowych, 6 tys. przełączników i 1,5 tys. przekaźników oraz 50 tys. oporników. Prace nad tym komputerem rozpoczęto w 1943 r., uruchomiono go 1947 r. i do 1955 r. służył m.in. do obliczania trajektorii lotu pocisków czy analiz przy opracowywaniu bomby wodorowej. A także do obliczania kolejnych miejsc po przecinku liczby π. ENIAC był imponujący, ale toporny i podatny na uszkodzenia wynikające z nadmiernego zainteresowania ciem lampami elektronowymi. Naukowcy byli przekonani, że można wymyślić coś lepszego.
Historia wynalezienia układu scalonego jest dowodem na to, że nie mają racji ci, którzy przypisują największe wynalazki wyłącznie państwu. Ani ci, którzy przypisują je wyłącznie prywatnym inicjatywom
Dokonali tego pracujący dla firmy Bell Labs fizycy William Shockley, Walter Brattain i John Bardeen, wynajdując w 1947 r. tranzystor. Wszyscy trzej otrzymali potem Nagrody Nobla z fizyki, ale to Shockley był tym, który pośrednio przyczynił się do uprzemysłowienia wynalazku. Marzył nie tylko o sławie, lecz także o pieniądzach. W 1955 r., żeby urynkowić tranzystor, założył firmę Shockley Semiconductor w kalifornijskim Mountain Dew. Zebrał w niej najlepszych fizyków oraz inżynierów i… pracował z nimi zaledwie przez dwa lata. W 1957 r. zniechęceni jego apodyktycznym charakterem specjaliści opuścili firmę. Wśród ośmiu zdrajców znajdował się m.in. Eugene Kleiner, który wkrótce założył Kleiner Perkins, jedną z najpotężniejszych firm venture capital na świecie, czy Gordon Moore, który sformułował potem wspomniane już prawo opisujące wykładniczy wzrost mocy obliczeniowej. Ale najważniejszym dysydentem był Bob Noyce. „Miał charyzmatyczny, wizjonerski entuzjazm dla mikroelektroniki i intuicyjne wyczucie, jakie postępy techniczne są potrzebne, aby tranzystory stały się małe, tanie i niezawodne” - pisze Miller. To on właśnie wynalazł układ scalony. Wcześniej zrobił to co prawda także Jack Kilby, ale jego wynalazek był z początku mniej praktyczny, dlatego to Noyce, który maksymalnie uprościł budowę chipu, pozbawiając go przewodów, otrzymał w 1961 r. od rządu amerykańskiego patent, który miał wkrótce zmienić świat nie do poznania. Nawiasem mówiąc, Noyce jest współzałożycielem firmy Intel.
Cyfrowa geopolityka
Historia wynalezienia układu scalonego jest dowodem na to, że nie mają racji ci, którzy przypisują największe wynalazki wyłącznie państwu (układ scalony wynaleziono w prywatnych firmach). Jest też jednak dowodem na to, że mylą się i ci, którzy uważają, że państwo nigdy nie przyczynia się do postępu naukowego. Może to robić, choć zwykle dzieje się to przypadkiem.
Matką komercjalizacji chipu jest… zimna wojna. 4 października 1957 r. Sowieci wystrzelili na orbitę Ziemi pierwszego sztucznego satelitę. Sputnik sprawił, że pod amerykańskimi decydentami ugięły się nogi. Dominacja Sowietów w kosmosie miała poważne implikacje dla układu sił na Ziemi. Potencjalnie wywracała go do góry nogami. Próbując temu zapobiec, w 1962 r. John F. Kennedy wypowiedział słowa, które przyniosły Noyce’owi fortunę: „Wybieramy się na Księżyc!”. Komputer, który umożliwił start, a potem koordynował lot Apollo 11, został wyprodukowany przez należącą do Noyce’a firmę Fairchild Semiconductor. Ważył 31 kg, 774-krotnie mniej niż ENIAC.
Dzięki dużym zamówieniom z NASA Noyce zaczął oferować chipy taniej innym branżom, a jednocześnie jego były konkurent Jack Kilby, zatrudniony w Texas Instruments, zaczął je sprzedawać wojsku, m.in. do produkcji rakiet mających przenosić głowice nuklearne.
Amerykanie odzyskali technologiczną palmę pierwszeństwa, ale chipy były dopiero u progu prawdziwej kariery. Gdy opracowano techniki ich masowej produkcji, zaczęto stosować je w branżach cywilnych. W 1975 r. w USA firma MITS zaprezentowała pierwszy komputer osobisty. Nie było już odwrotu - chipy musiały stać się najważniejszym, ważniejszym nawet od ropy, produktem rynkowym, który warunkował jakikolwiek dalszy postęp techniczny.
Jednak także dla amerykańskich polityków użyteczność chipu nie kończyła się na ich zastosowaniach militarnych. W latach 80. rozpoczynała się epoka turboglobalizacji. USA odgrywały w niej główną rolę, eksportując swój model gospodarczy w regiony świata, które dopiero co odzyskały wolność. Azja Wschodnia miała dla Stanów Zjednoczonych wyjątkowe znaczenie: współpracując z takimi krajami, jak: Singapur, Malezja, Korea Południowa, Japonia i Tajwan, Ameryka ekonomicznie otaczała komunistyczne Chiny i ZSRR. Włączenie wspomnianej grupy państw w najważniejszy łańcuch wartości w gospodarce - produkcję sprzętu elektronicznego - wydawało się świetnym posunięciem utrwalającym także współpracę polityczną. Wymienione państwa oferowały również najważniejszą korzyść globalizacji: tanią siłę roboczą. Dlatego amerykańskie przedsiębiorstwa chętnie budowały tam swoje fabryki.
Pierwsze zakłady produkcji półprzewodników pojawiły się na Tajwanie już w II połowie lat 60. XX w., ale produkowano chipy najprostsze, o najniższej rentowności. Dopiero w latach 80. doszło do prawdziwego przełomu. W tamtych czasach firmy technologiczne produkowały chipy na własne potrzeby. Jednak z czasem, gdy rosło zaawansowanie tych produktów, rosły także koszty ich produkcji oraz badań nad nimi. Nadchodziły czasy outsourcingu. To właśnie przewidziały tajwańskie elity rządzące. A właściwie nie one, tylko Morris Chang. Inżynier z Texas Instruments przekonał polityków, że należy stworzyć firmę, która powinna produkować chipy na zlecenie klientów i specjalizować się wyłącznie w najnowocześniejszych rozwiązaniach. Tak powstało TSMC. Rząd Tajwanu zapewnił 48 proc. kapitału zakładowego. Drugim dużym udziałowcem byli Holendrzy z Phillipsa, którzy w zamian za 27,5 proc. akcji firmy przekazali jej swoją technologię i wszystkie odpowiednie patenty. Pozostałe 22,5 proc. pozyskano od tajwańskich milionerów, których rząd „przekonał do inwestycji”.
Dzisiaj TSMC notuje 57 mld dol. przychodu rocznie przy zysku na poziomie 21 mld dol. Jest tak dobrze zorganizowany, że nawet pandemia nie zaburzyła produkcji chipów. Braki, z którymi w czasie zarazy borykał się przemysł, a które mylnie interpretowano jako luki podażowe, wynikały z przesunięć popytu (ludzie w pandemii kupowali więcej laptopów niż aut, stąd TSMC musiało inaczej wykorzystać moce produkcyjne). Razem z pozostałymi firmami z branży TSMC tworzy 15 proc. tajwańskiego PKB. Jest jak kiedyś Nokia dla Finlandii.
Powstanie firmy można uznać za sukces polityki przemysłowej, ale można też zadać pytanie: co się stanie, jeśli z jakichś przyczyn koniunktura odwróci się od TSMC tak, jak kiedyś odwróciła się od Nokii? Czy uznamy to za porażkę państwowego planowania, które uzależniło kraj od jednej firmy?
Nie tylko zresztą upadek TSMC zachwiałby Tajwanem. To samo stałoby się, gdyby firma przeniosła się do innego kraju. Może to zrobić, bo dziś jest już całkiem prywatna.
Rosja poza układem
Na początku grudnia 2022 r. TSMC ogłosiło, że wybuduje swoje fabryki w Stanach Zjednoczonych. Zakłady w Arizonie mają kosztować 40 mld dol. i być jedną z największych inwestycji bezpośrednich w historii USA. Prezydent Joe Biden zwraca uwagę na to, że przyczyni się ona do reindustrializacji kraju, ale główna idea stojąca za tym pomysłem jest klarowna: chodzi o neutralizację scenariusza opisanego na wstępie. Jeśli produkcja chipów będzie geograficznie bardziej zdywersyfikowana - a zwłaszcza częściowo przeniesiona do USA - to potencjalne zniszczenie czy po prostu wyłączenie z globalnego łańcucha dostaw tajwańskich zakładów nie sparaliżuje światowej gospodarki.
Chiny uznały rozbudowę własnego potencjału chipowego za jeden z priorytetów. Dzisiaj produkują ok. 15 proc. światowej podaży, są to jednak najprostsze wersje, nie da się dzięki nim skutecznie rozwijać np. technologii 5G
Czy w związku z tym Tajwan będzie odrobinę bezpieczniejszy? Głosy są podzielone. Niektórzy twierdzą, że taka dywersyfikacja produkcji chipów odbierze Chinom kartę przetargową. Inni argumentują, że Państwo Środka po prostu zmieni strategię przejęcia kontroli nad wyspą, w tym nad fabrykami TSMC, które posłużą im potem do zbudowania własnej potęgi półprzewodnikowej.
Słabość tej ostatniej prognozy zasadza się na tym, że nie wystarczy przejęcie fabryki i jej produktów, by poznać tajniki ich produkcji. Przekonali się o tym Sowieci, daremnie próbując z pomocą inżynierii wstecznej konkurować w dziedzinie chipów z Amerykanami. Żeby utrzymać produkcję, konieczna byłaby przynajmniej współpraca z zagranicznymi firmami dostarczającymi i serwisującymi urządzenia i technologie produkcyjne, np. z holenderskim ASML czy amerykańskim Applied Materials. Pekin nie będzie w stanie dokonać w tej dziedzinie łatwej i prostej substytucji, a przynajmniej dzisiaj nie jest na to gotowy.
Niektórzy wskazują jednak, że rozbudowę własnego potencjału półprzewodnikowego Chiny uznały za jeden z priorytetów. Dzisiaj produkują ok. 15 proc. światowej podaży chipów, są to jednak ich najprostsze wersje, nie da się dzięki nim skutecznie rozwijać np. technologii 5G i bazujących na niej urządzeń. A jednak fabryki chipów były jedynymi funkcjonującymi nawet w trakcie najostrzejszych chińskich lockdownów. Być może dzięki temu właśnie Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC), największy chiński producent tych układów, zbliżył się w tym roku - o czym rozpisuje się „The Diplomat” w artykule „China’s Semiconductor Breakthrough” - do technologicznego przełomu pozwalającego na produkcję chipów w wariancie 7 nanometrów (a nie, jak dotąd, 14). „Największą różnicą jest to, że w tym pierwszym przypadku znacznie wzrasta liczba tranzystorów na jednostkę powierzchni, a zmniejsza się zużycie energii” - czytamy w artykule.
Półprzewodnikowa ekspansja może się Chińczykom udać, tak jak udała się kiedyś Koreańczykom czy Tajwańczykom. Różnica jest taka, że w przeciwieństwie do tych demokratycznych państw Chiny nie mogą liczyć na miejsce w światowym cyfrowym łańcuchu wartości, co może całkowicie uniemożliwić produkcję zaawansowanego chipu. To proces składający się z co najmniej 350 etapów. Technologiczna autarkia jest niemożliwa.
Co więcej, Amerykanie aktywnie próbują utrudniać Chinom kolejne półprzewodnikowe postępy, z pomocą sankcji odcinając ich od kluczowych elementów światowego łańcucha dostaw. Trudno powiedzieć, czy w długiej perspektywie taka strategia geopolityczna, w której globalny układ sił mają (częściowo) kształtować układy scalone, okaże się sukcesem. Już dziś jednak wiadomo, że ma pozytywny skutek uboczny: pomaga Ukrainie bronić się przed rosyjską inwazją. Chipy bowiem są niezbędne do produkcji nowoczesnej broni - od amerykańskich wyrzutni rakiet HIMARS, przez polskie haubice samobieżne Krab, po rosyjski czołg T 90M. O ile jednak państwa Zachodu półprzewodniki mają, o tyle Rosjanie - w wyniku nałożonych i sprawnie wyegzekwowanych sankcji - cierpią na ich rosnący deficyt. Oby jak najdłużej. ©℗
Autor jest wiceprezesem Warsaw Enterprise Institute