Gigaproblem z mikroczipami. Mogą wykończyć Putina. Cały świat o nie walczy

To mikroczipy wykończą Władimira Putina, twierdzi serwis Politico. Odciętej sankcjami Rosji brakuje zaawansowanych układów elektronicznych, które decydują o skuteczności uzbrojenia. Armia rosyjska przejada zapasy pocisków, z musu walczy prymitywnymi zamiennikami z Iranu i rakietami produkowanymi w ZSRR jeszcze w latach 60., nie dostaje nowych.

Elementy potrzebne w czołgach, dronach itd. – wcześniej sprowadzane – Rosjanie starają się teraz szmuglować do kraju kanałami wykorzystywanymi w czasach zimnej wojny. Albo zastępują cywilną prowizorką – wyciągają je z zabawek i zmywarek, a być może również ze szwedzkich fotoradarów, które zaskakująco często padają ostatnio łupem złodziei.

Przed wojną Rosja próbowała usamodzielnić się od importu półprzewodników, kondensatorów, złączy, izolatorów i innych komponentów, jednak nie podołała. Nie ma tu zaskoczenia – w tej branży, zwłaszcza na najwyższym poziomie technologicznego wtajemniczenia, jeszcze nikomu nie udała się sztuka osiągnięcia samowystarczalności.

Budowane na bazie półprzewodników procesory i układy pamięci, włożone do urządzeń, pozwalają im liczyć, przechowywać dane, wyświetlać grafikę albo nawiązywać łączność. Z jakiegoś powodu mikroczipy są nawet w szczoteczkach do zębów i tosterach. Bez nich ludzkość nie wróci na Księżyc, nie poleci na Marsa, nie obejrzy ulubionego serialu w internecie. Bez nich nie byłoby też samego internetu, komputerów, współczesnych telefonów, zdjęć publikowanych w mediach społecznościowych.

W 2020 r. wyprodukowano ich 932 mld sztuk. Cała branża ma przychody na poziomie 500 mld dol. i całkiem niezłe perspektywy. Dwa lata temu globalna produkcja wzrosła o 8 proc., rok temu o kolejne 12. Ale potrzebujemy coraz większej mocy obliczeniowej i lepszej transmisji. A to właśnie mikroczipy rozpędzą kolejne generacje łączności bezprzewodowej, będą prowadziły autonomiczne samochody i dadzą życie sztucznej inteligencji.

Zwykli śmiertelnicy dowiedzieli się o znaczeniu mikroczipów, gdy zaczęło ich brakować. Pandemia spruła łańcuchy dostaw, przez lockdowny nie pływały statki i stanęły fabryki. Gwałtownie wzrosło też zapotrzebowanie na urządzenia służące do zdalnej pracy, rozrywki, telemedycyny i wspierające domowe gotowanie. Zawał dotknął zwłaszcza mikroczipy samochodowe – nowoczesne auta wożą ich po kilkaset, jakieś 20 razy więcej niż przed dekadą.

Na to nałożyła się polityka prezydenta Donalda Trumpa i jego decyzja z 2020 r. – kto wie, czy nie jedna z najbardziej sensownych w całej jego prezydenturze – by utrudnić Chinom dostęp do najwyższych technologii.

Joe Biden właśnie poszedł jeszcze dalej – zakazał eksportu (i reeksportu przez kraje trzecie) do Chin amerykańskich zaawansowanych procesorów oraz urządzeń, które pozwalają je produkować. Zabronił też Amerykanom pracować w działach badawczo-rozwojowych w Chinach i dla chińskich podmiotów. Aby zakaz był skuteczny, powinny do niego dołączyć – już to zaczęły robić – firmy przede wszystkim z Tajwanu, Korei Płd., Japonii i Europy, kontrolujące powstawanie czipów.

Jest jeszcze jeden powód niedoborów mikroczipów. Ten biznes obliczono na czasy przyspieszającej globalizacji, w procesie produkcji bierze udział spora liczba wyspecjalizowanych firm z całego świata. Wcześniej mechanizm funkcjonował tak sprawnie, że nie robiono zapasów, choć wytworzenie jednego mikroczipa, najbardziej skomplikowanego przedmiotu stworzonego przez ludzi, przypomina dzieło orkiestry symfonicznej, tyle że rozstawionej na kilku kontynentach.

Zanim układ trafi do odbiorcy w gotowym komputerze czy pralce, jego elementy pokonują w sumie nawet 40 tys. km i przekraczają 70 granic państwowych. Swoje robi wojna w Ukrainie. Przy produkcji czipów potrzebny jest gaz szlachetny o nazwie neon, jego głównym dostawcą była Rosja. Drugim był zakład Azowstal w Mariupolu, dziś obrócony w ruinę. Akurat z neonem sobie poradzono, choć to jedna z niewielu rzeczy, którą łatwo zastąpić.

Żadna inna branża tej wielkości nie jest tak współzależna. Kto inny projektuje, produkuje, testuje, transportuje i montuje. Najbardziej rozproszona jest produkcja krzemowych krążków, zwanych w branży waflami, zajmuje się tym ok. 40 państw. Ale projektantów krążków można znaleźć już tylko w tuzinie krajów.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Generalny monopol ma niby Tajwan, tamtejsze przedsiębiorstwa dostarczają w sumie jedną trzecią mocy obliczeniowej produkowanej przez świat, w tym 60 proc. wyrafinowanych mikroczipów. Tylko jedna firma TSMC, Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation, zdobyła w tej dziedzinie 53 proc. rynku światowego, a wśród mikroczipów najnowocześniejszych ma 90 proc. rynku, resztę trzyma koreański Samsung.

Ale tajwański TSMC niewiele wytworzy w swoich tzw. odlewniach, jeśli nie kupi sprzętu fotolitograficznego od ASML, firmy holenderskiej, dawniej podwykonawcy Philipsa, zaczynającej kiedyś w małym baraczku w Eindhoven, która teraz jako jedyna buduje maszyny, które potrafią światłem ultrafioletowym nakładać maleńkie tranzystory.

Jej maszyna jest wielkości autobusu, do jej przewiezienia w stanie rozłożonym potrzeba czterech towarowych jumbo jetów. Kosztuje co najmniej 200 mln dol., z atomową dokładnością pracuje tam najsilniejszy cywilny laser, jego system składa się z 459 tys. elementów. Tajemnicą pozostaje, ile części ma reszta maszyny, uznawanej za najbardziej skomplikowaną w historii ludzkości. Ale znów, ASML nic nie zdziała bez części sprowadzanych z USA.

KLIKNIJ W OKŁADKĘ, BY SIĘ PRZENIEŚĆ DO AKTUALNEGO WYDANIA "POLITYKI"

Atmosfera wokół branży mikroczipowej przypomina więc połączenie gorączki złota i wyścigu zbrojeń. Trump, rzucając Chińczykom kłody pod nogi, uruchomił rywalizację – tech war – o której mówi się, że to wstęp do III wojny światowej, podobno już toczonej, tyle że w nowym stylu XXI w.

Krąży maksyma, że kto dziś kontroluje produkcję półprzewodników, ten zdecyduje o losach całego stulecia. Czipy – i sterujące nimi oprogramowanie – mają być tym, czym ropa naftowa była w wieku poprzednim. Skądinąd rynki ropy, gazu ziemnego, większości innych kluczowych surowców czy żywności mają znacznie więcej dostawców. Stąd niedaleko do tęsknoty za półprzewodnikową autarkią, najsilniejszą w chińskim przypadku.

Komunistyczne Chiny są największym importerem półprzewodników od 2005 r., zużywają 75 proc. produkcji światowej, same wytwarzają tylko 15 proc. i nie najwyższych lotów. W ostatnich latach za sprowadzanie układów scalonych płaciły więcej niż za ropę, nie ma w chińskim imporcie pozycji droższej. Samowystarczalność na tym odcinku stała się więc chińską obsesją. Sekretarz generalny Xi Jinping mówił podczas niedawnego zjazdu partii komunistycznej, że Chiny muszą same opracowywać nowe technologie, aby stać się prawdziwym supermocarstwem.

Szczególnie że Amerykanie – jeszcze za Trumpa – sprawnie osaczyli m.in. Huawei. Koncern jest ściśle związany z chińskim państwem i partią, specjalizuje się w budowie szybkiej łączności komórkowej. A to rodzi pytanie, czy powinien uczestniczyć w tworzeniu krytycznej infrastruktury komunikacyjnej w demokracjach, skoro mógłby np. przechwytywać treści przesyłane przez stworzoną przez siebie sieć. Ameryka radzi, by nie ryzykować i nie uzależniać się tu od Chińczyków.

Pekin zdaje sobie sprawę z własnych słabości. Chris Miller, profesor historii z Tufts University w stanie Massachusetts, autor dopiero co wydanej książki "Wojna czipowa. Walka o najważniejszą technologię świata", twierdzi, że o fabryce czipów marzy każdy gubernator chińskiej prowincji. Siłą rzeczy są więc one dość proste, ileś generacji z tyłu za czołówką światową. Stąd wniosek Millera, że przynajmniej przez najbliższą dekadę Chiny nie przełamią uzależnienia, ale z czasem będzie ono maleć. Także dlatego, że Chiny łowią elektroniczne talenty, starając się wabić do siebie wykształconych i doświadczonych specjalistów z Tajwanu.

Skalę mikroczipowego uzależnienia od zewnętrznych producentów dostrzegł też Stary Kontynent. Komisja Europejska forsuje strategię częściowej niezależności od Azji, ma nadzieję na zmobilizowanie ponad 40 mld euro do 2030 r. dla rozwoju branży w Europie. I tu uwaga: obecny koszt budowy jednej fabryki wynosi od 10 do 20 mld euro. Od początku pandemii również Stany Zjednoczone stopniowo zdają sobie sprawę, jak bardzo w tym biznesie uzależnione są od zagranicy.

Historia czipów zaczęła się od zimnej wojny i pierwszych programów rakietowych i kosmicznych. Prof. Miller stwierdza, że Sowieci długo dotrzymywali kroku, pozostały po nich noble dla radzieckich fizyków. Z czasem zaczęli jednak tracić dystans, nie udało się przede wszystkim pomniejszać urządzeń. Bo rzecz sprowadza się m.in. do wielkości tranzystorów i gęstości połączeń między nimi, upakowanych na płaskich, przeważnie krzemowych płytkach, wytwarzanych ze starannie oczyszczonego piasku.

Jeszcze do połowy lat 80. jednostką miary były mikrometry, skala milionowej części metra. Rewolucja związana z przejściem na poziom nanometrów, miliardowych części metra, dokonała się, gdy w Europie walił się blok komunistyczny, w 1989 r. amerykańskie Intel i IBM osiągnęły poziom 800 nm. Obecnie najbardziej zaawansowane układy liczą od 3 do 5 nm. Dla porównania, cząsteczka koronawirusa SARS-CoV-2 osiąga przeciętne wymiary 130 nm.

W mikroczipach instalowanych w telefonach komórkowych upakowanych jest nawet po kilkanaście miliardów tranzystorów. Dzięki temu współczesne telefony mają moc obliczeniową 100 tys. razy większą niż komputer, który nawigował lotami na Księżyc w programie Apollo. Także ich pamięć jest większa kilka milionów razy. Wiosną zeszłego roku IBM pokazał pierwszy układ 2 nm, jeszcze szybszy i zużywający jeszcze mniej energii.

Mikrobariery sprawniej przełamywali Amerykanie, których w latach 70. zaczęli gonić Japończycy. Ci ostatni produkowali góry części, ale z niską marżą i zabrakło im środków na inwestycje w rozwój technologii. Jeszcze w latach 80. potrafili to Amerykanie – ich sprzęt i standardy lądowały w pierwszych komputerach osobistych.

Później wyskoczyły Tajwan, ostro inwestujący już od 30 lat, oraz Korea Płd., idące japońską ścieżką, tyle że równolegle pamiętające o potencjale do rozwoju. Wszystko to w bliskim partnerstwie z Ameryką i na jej życzenie, bo amerykańskie firmy dobrowolnie przenosiły swoją produkcję, szukając oszczędności.

Dziś ASML, która przez lata rosła, kupując m.in. firmy amerykańskie, składa swoją maszynerię z elementów dostarczanych z San Diego, Connecticut i Niemiec. Chiny na taką bliskość zachodnich partnerów liczyć już nie mogą.

Ameryka chciałaby teraz przenieść przynajmniej część fabryk mikroczipów do siebie. Globalnym echem odbiła się sierpniowa wizyta Nancy Pelosi na Tajwanie. Przewodnicząca Izby Reprezentantów ściskała się nie tylko z politykami – próbowała też przekonać szefostwo TSMC do otwierania nowych zakładów w USA. Tajwański gigant buduje już fabrykę w Arizonie, wstęga ma zostać przecięta za dwa lata. Sęk tylko w tym, że produkowanie w USA jest droższe niż w Azji, opłaca się tylko z rządowymi dopłatami, ale tu warunkiem jest, by ewentualni beneficjenci dofinansowania równocześnie ograniczali swoje interesy w ChRL.

Ale dla Tajwańczyków liczy się nie tylko cena. Wiceszef CIA David Cohen stwierdził właśnie, że przywódca Chin Xi Jinping zlecił generałom, by Armia Ludowo-Wyzwoleńcza była gotowa do podboju Tajwanu najdalej za pięć lat. Dla komunistycznych Chin przechwycenie wyspy ma wymiar symboliczny – chodzi o dokończenie podboju ziem chińskich. Dlatego chińska marynarka i lotnictwo ćwiczą nie tylko podbój, ale także blokadę morską, tańszą i mniej kosztowną z politycznego punktu widzenia.

Jeśli wojna o Tajwan kiedyś w końcu wybuchnie, to niedługo później nie kupimy smartfonów, będzie krucho z komputerami (40 proc. części z Tajwanu), słabiutko z centrami danych, czyli obsługą internetu. Tylko nieco lepiej poradzą sobie firmy motoryzacyjne, bo mniej importują z wyspy. Świat stanie wtedy przed wyborem, dokąd powinny wędrować deficytowe cząstki: do wojska czy może do cywila. Ale tak czy inaczej będzie to oznaczać wielkie kłopoty.

Jędrzej Winiecki

Dziennikarz działu zagranicznego "Polityki". Pisze o polityce i społeczeństwach Europy, Azji i Afryki. A od czasu do czasu o życiu ptaków.