Problém s čipmi má celý svet. Prečo?

Pozastavená výroba áut, meškajúce PS5 či problémy s výrobou smartfónov, chladničiek a všetkého, čo ma jednu konkrétnu súčiastku, a to čipy. Doteraz ste asi o výrobe čipov skoro vôbec nepočuli, podobne ako ja, avšak všetko zmenila kríza spojená s pandémiou, ktorá pomohla problémom vyplávať na povrch.

V tomto videu si o probléme s výrobou polovodičov povieme viac. Povieme si, prečo nie je zvýšený dopyt tak jednoduché uspokojiť a prečo chodia lídri najväčších ekonomík rokovať do Taiwanu.

Video je oproti článku doplňené aj o infografiky, ktoré sa týkajú sektora výroby polovodičov

Za prvé problémy v sektore môže Trump a Huawei

Prvé problémy v sektore výroby čipov začali ešte skôr ako pandémia, a to ešte v roku 2019, keď Donald Trump zakázal americkým technologickým spoločnostiam predaj ich produktov spoločnosti Huawei.

Čo sa stalo? Po Trumpovom kroku sa americký výrobcovia čipov ako Qualcomm, Broadcom či Intel snažili vyskladniť čo najviac čipov Huaweiu, ešte predtým, než začne zákaz platiť. Výrobcovia mobilov sú pre výrobcov čipov cenný obchodní partneri. Na strane druhej, ostatní výrobcovia mobilov sa snažili čo najviac mobilov vyrábať a zaplátať dieru na trhu, ktorá po zákaze príde a čipy čo najrýchlejšie naskladňovali.

Pandémia a zmeny v dopyte po niektorých produktoch ako sú počítače či ostatné zariadenia potrebné na prácu čí zábavu z domu, už boli len čerešničkou na torte. Situácii nepomohli ani zatvorené fabriky, keďže dobre vieme, že v globalizovanom svete a dlhých produkčných reťazcoch to narobí paseku.

Z toho dôvodu majú automobilky výpadky vo výrobe a rušia niektoré zmeny, keďže pre výrobcov čipov sú menej podstatným partnerom a väčšiu prioritu dávajú ostatným odberateľom, ale o tom si povieme neskôr.

Možno si poviete, okej veď počkáme a ono sa to zase dostane od normálu a keby nie, tak postavíme nové fabriky na ich výrobu. Lenže výroba sofistikovanejších čipov nie je vôbec jednoduchá. A aj pri finálnych produktoch je potreba kvality a zložitosti čipov rôzna. Napríklad jednoduchšie čipy majú v sebe nové automobily a rovnako napríklad chladničky. Naopak mobily a napríklad iPhone 12 obsahuje hneď niekoľko sofistikovanejších čipov od veľkých výrobcov. A paradoxom je, že niektorí z týchto výrobcov vlastné fabriky ani nemajú a majú len patenty a vlastný vývoj. Ale o tom si povieme ďalej.

Trh ovláda pár veľkých hráčov

Trh výrobcov polovodičov či sofistikovaných čipov je do veľkej miery konsolidovaný. V preklade, je tam niekoľko svetovo podstatných hráčov a bariéra vstupu do odvetvia je obrovská. To znamená, že na to, aby ste postavili fabriku na aspoň jednoduchšie čipy, potrebujete miliardy dolárov.

Navyše sa čipy stále zmenšujú a stávajú výkonnejšími, kým v roku 1971 Intel 4004 obsahoval 2250 tranzistorov, čiže základných logických prvkov, tak v 90. rokoch tu už boli čipy s milión tranzistormi. Dnes má spomínaný Iphone čip s 12 miliardami tranzistorov, a to stále nie je to najvýkonnejšie na trhu. Za 50 rokov sa výpočtová rýchlosť a kapacita pamäte zväčšila 8,5 miliard násobne. Skrátka Moorov zákon v praxi.

A prečo je také drahé postaviť fabriku? Pretože potrebujete veľa špeciálnych strojov za desiatky miliónov dolárov, laseri, špeciálne prostredie a úplne čisté priestory a niekedy aj hektolitre vody.

Miestnosti, kde sa čipy vyrábajú sú násobne čistejšie než operačky v nemocniciach. Pre predstavu, na jeden meter kubický je pre výrobu čipov prijateľných 10 častíc prachu. V nemocniciach na operačke je to 1000 krát viac. Samozrejme v tejto výrobe je minimálny počet ľudí, ktorí sú k tomu v špeciálnych oblekoch, niečo ako počas plošného skríningu na Slovensku.

A čo sa týka vody, jeden z top 3 výrobcov na svete taiwanská spoločnosť TSMC spotrebuje počas dňa 265 miliónov litrov vody denne, podľa prepočtov denníka N je to dvojnásobok dennej spotreby Prahy, kde žije 1,3 milióna obyvateľov.

Samotné súčiastky potrebné na výrobu čipov tu radšej spomínať nebudeme, keďže je to pomerne komplikovaná veda, ale asi rozumiete, že nie je to skladanie lega. Ale pre predstavu: v odvetví panuje interný vtip, že to nie je raketová veda, pretože to je oveľa zložitejšie.

Taiwanská spoločnosť je najsilnejším hráčom

A teraz k samotnej konsolidovanosti trhu. Špeciálne postavenie na trhu má Taiwanská spoločnosť  Taiwan semiconductor manufacturing company, ktorá vznikla v roku 1987 a založil ju už teraz 89-ročný Morris Chang. Spoločnosť sa za viac ako 30 rokov dostala na špičku polovodičovej scény a v súčasnosti je jej trhová kapitalizácia 600 miliárd dolárov, pričom je 11. najhodnotnejšou spoločnosťou sveta.

TSMC a ostatné menšie spoločnosti na Taiwane, ktoré čipy aj reálne vyrábajú, tvoria 65% celkových príjmov tohto sektora, a to hovoríme o celom svete. Len samotná spoločnosť vytvorí 56% všetkých príjmov tohto sektora.

V čom je TSMC tak špeciálna? V súčasnosti vyrába 92% najsofistikovanejších čipov, ktoré nosíme vo svojich telefónoch či tabletoch a ktoré majú tranzistory o veľkosti menej ako je jedna tisícina veľkosti vlasu. Zvyšných 8% na trhu vyrába Samsung electronics. Mimochodom v mobiloch nájdete čipy napríklad pod značkou Applu alebo Qualcommu, avšak tieto spoločnosti čipy len dizajnujú a vlastnia patenty a licencie, avšak fabrika, ktorá ich vyrába patrí práve pod TSMC.

V sektore menej komplikovaných čipov, ktoré smerujú napríklad do automobilov sa odhaduje, že TSMC vyrába približne 60% všetkých čipov, pričom jej celkový podiel na celkovej výrobe čipov vo svete je približne 35%.

Nebolo tomu vždy tak. V 90. rokoch spoločnosti ako Nvidia, Intel a Qualcomm vyrábali 37% všetkých čipov na svete. V súčasnosti majú podiel len 12%.

TSMC má skrátka obrovskú moc nad výrobou čipov vo svete, ktoré sa čoraz viac vo výrobkoch používajú a sú čoraz komplikovanejšie. A prečo majú automobilky problém? Pretože ich čipy tvoria len 4% príjmov spoločnosti TSMC, ktorá už počas pandémie radšej presunula kapacity a uspokojila dopyt výrobcov smartfónov.

Nové fabriky nie sú najlacnejšie

Samozrejme svetoví lídri si uvedomujú, že to nie je najlepší biznis model, aby výroba čoraz dôležitejšieho komponentu bola na pleciach jednej spoločnosti na malom ostrove. Bidenov plán zameraný na infraštruktúru počíta s investíciou 50 miliárd dolárov do domácej produkcie čipov. Európska únia by chcela mať do roku 2030 20% svetovej produkcie čipov v krajinách EÚ, čo je súčasťou 150 miliardového plánu na vybudovanie digitálneho priemyslu. Rovnako aj americký výrobca Intel by rád doma postavil dve fabriky na výrobu čipov za 20 miliárd dolárov.

Zároveň predstavitelia Nemecka a USA tlačia na TSMC, aby kapacitu výroby spoločnosť zväčšila a pomohla tak ich automobilkám. Spoločnosť ich len odbíja, že výrobu ich čipov zvýšila oproti roku 2020 o 60%.

Problémom pri výstavbe nových fabrík je fakt, že keď raz zmeškáte vlak, tak sa už len ťažko dobieha. Jedna továreň na výrobu polovodičov môže stáť 20 miliárd dolárov a jeden stroj na výrobu pokročilejších čipov aj sto miliónov. Len pre predstavu. Slovenské ročné HDP je približne 100 miliárd dolárov.

Len samotná spoločnosť TSMC plánuje v nasledujúcich troch rokoch expanziu v hodnote 100 miliárd dolárov. Podľa analytikov, aby spoločnosti dobehli zameškaný vlak, tak by museli míňať 30 miliárd dolárov po dobu 5 tich rokov, aby s TSMC alebo Samsungom držali krok.

Spoločnosť TSMC je zároveň geopolitickým nástrojom o ktorom sa hovorí ako o kremíkovom štíte Taiwanu.

Počkáme si do roku 2022

Samozrejme pri zakladaní spoločnosti pomohla aj samotná vláda s kapitálovou injekciou. Napriek tomu, spoločnosť využila počas posledných rokov dieru na trhu a neochotu amerických výrobcov čipy vyrábať. A stala sa tak jednotkou na trhu vo výrobe viac či menej sofistikovaných čipov a môže si v súčasnosti diktovať podmienky.

Analytici v súčasnosti predpokladajú, že priepasť medzi dopytom a ponukou vo výrobe čipov môže pretrvať až do roku 2023. Dôvodom je prichádzajúca tretia vlna, rastúci dopyt po zariadeniach s čoraz viac zložitejšími čipmi, ale aj ťažba kryptomien. Trocha optimistickejšie to vidia v TSMC. Predstavitelia spoločnosti tvrdia, že napríklad znížená ponuka čipov pre automobilky bude počas leta zažehnaná. Uvidíme.

A čo Európske plány? Tie sú ambicióznejšie než tie americké a to z jednoduchého dôvodu. V USA a v Ázii sídli drvivá väčšina spoločností z tohto sektora. V Európe je ich len zopár. Kým v 90. rokoch mali Európske firmy 30 až 40% podiel na výrobe zložitejších, ale aj jednoduchších čipov, tak v súčasnosti je to len okolo 9% a väčšinou sa čipy v Európe len dizajnujú.

USA má rovnako výhodu v tom, že už začali rokovať s ázijskými spoločnosťami a rovnako aj s TSMC, aby otvorili výrobu čipov aj u nich. Taiwanská spoločnosť v Európe nevidí potenciál, a to kvôli tomu, že sa zameriava skôr na jednoduchšie čipy do automobilov a v súčasnosti smeruje ani nie 10% čipov z tovární TSMC do Európy. To v preklade znamená, že pre nich nie sú podstatným partnerom.

Rokovania medzi spoločnosťami zo sektora a americkými a európskymi lídrami stále prebiehajú a je otázne ako to nakoniec dopadne. Niektorí analytici radšej odporúčajú investovať a rozširovať domáce spoločnosti v Európe, aby neboli úplne závislé na výrobe v Ázii.

Napriek tomu akási čipová sebestačnosť je v dnešnom globalizovanom svete skôr utópiou ako rozumným cieľom.