Chiphiánytól szenved a világ – de hogy jutottunk idáig?

Autó, okostelefon, botmixer – félvezetők nélkül egyik sem működik. Hiányuk az egész gazdaságot bénítja. A gyártók szinte kizárólag ázsiaiak, ezért nyugaton politikai és nemzetbiztonsági téma lett a hiány.

Egy kis fizika

A gépek intelligenciáját adó, önmagukban filléres felvezetők nélkül nincs elektronikai eszköz. Egy komplex és időigényes gyártási folyamat során felvezetőkből tranzisztorok, majd ezek ezeriből mikrochipek készülnek. Percenként 1000 (!) munkalépés szükséges, hogy homokból és szilíciumból gigantikus adatmennyiség tárolására és feldolgozására képes mikrochipek legyenek.

A digitális világ és az intelligens készülékek számára folyamatosan növelni kell a chipek teljesítményét, amihez egyre több, ezért egyre kisebb tranzisztort kell a chipekbe integrálni. Statisztikusan minden évben megduplázódik a világ chip- és tranzisztorigénye. Napjaink csúcsmodellje, a 3 nanométeres, a hajszálnál 20 ezerszer vékonyabb tranzisztor túl nagynak fog számítani. A jövő kulcsterülete, a mesterséges intelligencia (MI) különösen nagy teljesítményű és ezért minden eddiginél kisebb chipeket igényel, ami drága fejlesztésre és kapacitásbővítésre kényszeríti a gyártókat. A piacvezető tajvani TSMC 3 év alatt 100 milliárd dollárért fog beruházni, a koreai Samsung 2030-ig 151 milliárdért.

Egy kis ipartörténet

Az informatikai cégek, amelyeknek a legfontosabb a chipek teljesítményének fokozása, az 1980-as évekig maguk fejlesztették és gyártották ezeket. Az amerikai IBM és Intel voltak a piacvezetők. Az USA részesedése 50 százalék felett volt a globális gyártásban.

Amikor az USA-ban tanult kínai, Morris Chang 1987-ben chipgyárat alapított Tajvanon, senki sem sejtette, hogy ipartörténetet ír. A TMSC mára piacvezető, 500 milliárd dolláros tőzsdei értéke két és félszerese az Intelének. Az amerikai online és informatikai óriások, mint az Amazon és az Apple, termékeik és rendszereik áramköreinek fejlesztését is a TMSC-re bízták.

A világranglista másodikja a koreai Samsung, harmadik az Intel. De míg az előbbi saját eszközei mellett megrendelésre is termel chipeket, addig utóbbi csak a saját pc-ihez. Az amerikai cég piaci részesedése folyamatos csökkenésében is eltér a tajvanitól és a koreaitól.

Az amerikai ipart és politikát leginkább a feltörekvő Kína aggasztja. Pikantéria, hogy az indulólökést épp Washington adta, amikor az 1990-es évek elején megtiltotta az amerikai cégeknek, hogy kínai hadivállalatoknak adjanak el chipeket. A kommunista ország kénytelen volt saját fejlesztésebe kezdeni, amiben ismét Morris Chang lett a főszereplő: áttelepült a Népköztársaságba és megalapította az SMIC-t, amely ma 1,7 milliárd dolláros éves bevételű világcég.

Az SMIC azonban nem képes 14 nanométernél kisebb chipeket gyártani. Az egyszerűbb, de nagyobb mennyiségben fogyó chipeknek köszönheti sikerét, Kína pedig 16 százalékos globális részesedését. A bonyolultabb és drágább chipekből behozatalra szorul. Tavaly nemzetközi éllovasként 350 milliárd dollárért importált, többért, mint olajat. Ezért a kommunista vezetés 1400 milliárd dolláros fejlesztései programot fogadott el, aminek első eredményeként 2020-ban 58 ezer új céget alapítottak az iparágban.

Minden összejött

Az ellátási zavarok 2019 végén indultak, amikor Ázsiában felütötte a fejét a Covid. Eleinte kisebb fennakadások voltak, 2021 eleje óta viszont folyamatosak az ellátási gondok. Sok mikrochipgyártó már az év végére sem vállal szállítást.

Átmeneti alapanyaghiány gyakran előfordul. De miért lett egy megszokott jelenségből most ipari válság?

1. Kínában, Dél-Koreában és Tajvanon, a legjelentősebb gyártóknál a szigorú lockdown miatt 2020 elején hónapokig állt a termelés. A SMIC központja épp Vuhanban van.
2. A világgazdaság 2021-es felpörgése óta komoly fennakadások és kapacitáshiány van a szállítmányozásban, amit tovább rontott a Szuezi-csatorna járhatatlanná válása egy baleset következtében. Ezért a legyártott chipek is nehezen érik el Európát és az USA-t.
3. Manapság az alapanyagbeszerzés, a termelés és az értékesítés is globális. Ha valahol, valamelyikben fennakadás van, recsegni kezd az egész rendszer. Ha Kínában vannak gondok, azt az egész világ megérzi, mert a beszerzésben, a termelésben és az értékesítésben is megkerülhetetlen.
4. A pandémia, majd a gazdasági válság miatt hullámzott, kiszámíthatatlanná vált a fogyasztói kereslet, ezért a nyugati cégek és ennek következtében az ázsiai chipgyártók is csökkenték a kapacitásokat. De az élet hirtelen áttevődésével az online térbe a digitális infrastruktúra szolgáltatóinak speciális kereslete megugrott: sokkal több router, szerver és más mikrochipekkel ’telepakolt’ berendezés kellett. Amikor pedig tavaly nyáron felpörgött a gazdaság, szinte minden termék iránt megnőtt a kereslet az autótól a botmixerig. Az iparnak azonban idő kell a kapacitásbővítéshez.
5. Kínában a nyugatnál előbb tudták, hogy a Covid miatt leállások lesznek. Majd a sok hazai gyártó révén a hirtelen megugrott chipkeresletről is előbb értesültek. Ezért már 2019 végén ’spájzolni’ kezdtek. Amióta pedig hiány van, a chipexport de facto tilos.
6. Véletlenek szerencsétlen egybeesése tovább rontotta a helyzetet: egy gyártűz Japánban, a hideghullám miatt leállt termelés az Intenél Texasban és a szokatlan szárazság után fellépő vízhiány miatt akadozás a TMSC-nél Tajvanon.

Egy kis politika

Nyugaton egyre kritikusabban nézik, hogy az ipari termelés súlypontja Ázsia, és így a fejlett világ a nyersanyagok mellett már az alapanyagokban, sőt a késztermékekben is ki van szolgáltatva.

A globális nyugat és kelet főszereplői, az USA és Kína közötti feszült gazdasági és politikai viszony szempontjából kiemelt jelentőségű a chip. A kulcsterületnek tartott MI terén fejlesztési, gyártási, és nemzetbiztonsági versengés folyik a két világhatalom között. Az MI pedig minden eddiginél nagyobb teljesítményű chipeket követel.

Az elmúlt két év pandémia-története után jól érzékelteti a mikrochipek fontosságát, hogy 2021 elején, a legnagyobb oltáshiány közepette Japán 1,24 millió, az USA 2,25 millió Covid-szérumot adott Tajvannak a gördülékenyebb chipszállítás reményében. Brüsszel pedig hozzájárult, hogy a BioNTech az EU kontingense terhére 10 millió vakcinát szállításon Tajpejnek.

Reális amerikai célok vs. álmokat kergető európaiak

A Biden adminisztráció 52 milliárd dolláros támogatási alapot hozott létre az USA 12 százalékra zsugorodott gyártási részesedése növelésére: a hazai termelés és munkahelyeket bővítését, valamint a kínai import megszüntetését akarja. Egyidejűleg megtiltotta a kínai chipexportot. Washington meg akarja akadályozni, hogy Peking a fejlettebb ’Made in USA’ chipekkel lépjen előre a MI-ben. Az első siker: a Samsung és a TSMC amerikai fejlesztési központot és gyárat nyit. A nagyvonalú támogatások és a számottevő belföldi kereslet attraktívvá teszi az USA-t a hazainál 30, a kínaianál pedig 100 százalékkal magasabb termelési költség ellenére is.

„Valami nincs rendben, ha egy EU súlyú gazdasági közösség nem képes mikrochipet gyártani” – mondta Angela Merkel még kancellárként. „Még érthetetlenebb, hogy egy magát autónagyhatalomnak tartó ország a kocsi lelkét nagyrészt importálja” – folytatta a német gazdaság büszkeségét, az autóipart kritizálva.

Van ok a kritikára: 1990-ben 44 százalék volt Európa részesedése a globális chipgyártásban, napjainkban 9, a know-how birtoklásban és az új fejlesztésekben pedig a 3-at sem éri el. Thierry Breton, a digitális politikáért felelős uniós biztos jelentős támogatásokat ígért, hogy 2030-ra 20 százalékra nőjön a kontinens részesedése.

De a brüsszeli célkitűzés a washingtonival szemben irracionális. Európa a pc és okostelefon gyártásban, valamint az MI területén sincs az USA és Dél-Korea súlycsoportjában. Míg ezeken a területeken a legmodernebb, addig az európai keresletet domináló autóiparban jóval egyszerűbb chipekre van szükség. Miért fejlesztene és gyártana a Samsung vagy a TSMC drágán Európában, ha itt a legjövedelmezőbb termékeire nincs igény?

Petrus Szabolcs