Pokud si nemůžete koupit svou oblíbenou herní konzoli nebo notebook, nejste jediní, kdo je naštvaný. Nedostatek vede technologický průmysl a politiky ke snaze zvrátit klesající význam USA v oblasti mikroprocesorů. Americká vláda není spokojena s tím, jak moc je ekonomika a armáda země závislá na asijské výrobě špičkových technologií. A výrobci čipů, kteří se těší na vládní dotace na výzkum a nové továrny a předpovídají všeobecný nárůst poptávky po čipech, investují jako nikdy předtím.
Nedostatek čipů celkově vrhá nové světlo na stav americké výroby a na to, jak velká část výroby se přesunula ze země. Intel, který se propadl na třetí místo za Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) a Samsung Foundry, doufá, že využije příznivého větru - rostoucí poptávky a vládních finančních prostředků - a získá zpět svou vedoucí pozici.
"Nechceme vytvořit situaci, kdy by Spojené státy, které vytvořily polovodičový průmysl a Silicon Valley, byly zcela závislé na jiných zemích," uvedl Al Thompson, který ve společnosti Intel vede vztahy s americkou vládou.
Nový kurz čipového průmyslu je součástí toho, co někteří nazývají oddělením, které alespoň do určité míry odděluje čínskou a americkou ekonomiku. Nikdo neočekává dodavatelské řetězce bez vazeb na zámoří, ale reakce na nedostatek čipů má rozhodně nacionalistickou příchuť.
Zde se dozvíte, co se děje a co je v sázce.
Co způsobilo nedostatek čipů?
Stručně řečeno, pandemie COVID-19 a spousta šokových vln, které zasáhly světovou ekonomiku. Poptávka po technologiích pro práci z domova, jako jsou osobní počítače, tablety a webové kamery, prudce vzrostla a přesáhla možnosti polovodičového průmyslu dodávat čipy - nejen velké procesorové mozky notebooků, ale také řadu podpůrných čipů potřebných k výrobě věcí, jako jsou myčky nádobí, dětské chůvičky a LED svítidla. Nedostatek čipů se brzy rozšířil nejen na vzdálené pracovní a školní potřeby, ale i na produkty domácí zábavy, jako jsou tablety, herní konzole, televizory a grafické karty pro herní počítače, které lidé trčící doma kupovali v rekordním množství. Problém ještě zhoršil požár u japonského výrobce čipů Renesas Electronics a ochromující zimní počasí v Texasu, které vyřadilo z provozu více než 70 elektráren a přerušilo dodávky elektřiny do továrny na čipy Samsung.
Blokace společnosti COVID vedly výrobce automobilů k pozastavení objednávek čipů. Tyto společnosti se neúměrně spoléhají na levnější procesory, které nevyžadují špičkovou technologii výroby čipů. Než si uvědomily, že poptávka roste, továrny na výrobu čipů přidělily své kapacity jiným zákazníkům.
A to nebylo všechno. Přetlak lodní dopravy a nedostatek přepravních kontejnerů zkomplikoval dodávky nejen hotového zboží, ale i jeho komponentů a surovin. Automobily a počítače vyžadují stovky elektronických součástek, ale jen jedna chybějící součástka znamená, že výrobek nelze prodat. Pokud jde o vyspělý procesor, je pravděpodobné, že jej vyrábí pouze jedna společnost.
Jak dlouho bude nedostatek čipů trvat?
Pravděpodobně se to nezhorší, ale bude to pravděpodobně trvat ještě několik měsíců. Výrobci čipů se snaží ze svých výrobních zařízení vytěžit co nejvíce nových kapacit, ale vybudování nových továren a náběh výroby trvá roky.
Šéf společnosti Intel Pat Gelsinger řekl serveru CNET, že si myslí, že nejhorší období nedostatku čipů, který potrvá až do druhé poloviny roku 2021, je téměř za námi. Předpovídá, že se bude postupně zmírňovat až do roku 2022 a v roce 2023 odezní.
Nesoulad mezi nabídkou a poptávkou po čipech je běžný již desítky let, ale ne takto. "Vždycky jsme procházeli cykly. Tentokrát je to jiné," řekla v září na konferenci Code generální ředitelka AMD Lisa Su. I ona očekává, že se tento nedostatek čipů zmírní v roce 2022. Generální ředitel IBM Arvind Krishna si však myslí, že je pravděpodobnější, že nedostatek čipů bude trvat až do roku 2023 a dokonce 2024.
Čeho se nedostatek čipů týká?
Je jednodušší říci, co není ovlivněno. V dnešní době se čipy používají téměř ve všem, co má napájecí kabel, takže nedostatek zasáhl mikrovlnné trouby, televizory, kardiostimulátory, pračky a další.
Nejhůře je zasažen automobilový průmysl. Automobily jsou nyní vybaveny počítačovými čipy, které řídí vše od informačních a zábavních systémů až po protiblokovací brzdy, a automobilový průmysl se ve velké míře spoléhá na nákupy "just-in-time", které snižují náklady, ale znamenají, že neexistují žádné velké zásoby dílů, které by byly rezervou pro případ nedostatku. Podle studie společnosti AlixPartners tato situace snížila jejich příjmy o odhadovaných 210 miliard dolarů v roce 2021 a výroba automobilů by mohla trpět až do roku 2023.
Kvůli nedostatku byly automobilky, včetně společností Ford Motor, General Motors, Toyota, Nissan, Subaru a Stellantis (dříve Fiat Chrysler), nuceny zastavit výrobu. Některé automobilky dodaly auta bez příslušenství, které chybějící čipy potřebuje, takže zákazníci zůstali bez dotykových displejů ve svých nových vozech. Společnost Tesla získala uznání za to, že bouři přečkala lépe než většina ostatních, ale stále trpí nedostatkem čipů.
Těžce zasaženy byly také herní konzole. Nedostatek čipů znamenal kolísavou dostupnost a překupníci zvýšili ceny konzolí Sony PS5 a Microsoft Xbox Series X. Nintendo Switch a Steam Deck od společnosti Valve přišly také se zpožděním.
Pohled do mamutí továrny společnosti Intel na výrobu čipů v Arizoně
Dokonce i společnost Apple utrpěla ztráty, přestože ji vede guru dodavatelského řetězce Tim Cook a má vliv, který jí umožňuje zadávat obrovské objednávky na roky dopředu. Uvedení iPhonu 12 na trh se opozdilo o několik týdnů a nedostatek čipů postihoval Apple i v roce 2021.
Co dělají výrobci čipů pro zvýšení výroby?
Výrobci polovodičů se stále více snaží protlačit do svých továren každý wafer. S okamžitým nedostatkem toho však nemohou mnoho udělat.
Vybudování továrny trvá roky. Intel právě začal stavět dvě nové továrny, Fab 52 a 62 v Arizoně, jejichž náklady dosáhly 20 miliard dolarů. S masovou výrobou však začnou až v druhé polovině roku 2024, uvedl Keyvan Esfarjani, vedoucí výrobního a dodavatelského řetězce společnosti Intel.
Dnešní nedostatek však urychluje zítřejší investice. Výrobci čipů, jako jsou Samsung, GlobalFoundries, Intel a TSMC, vidí, že poptávka po polovodičích prudce roste, protože digitální technologie se šíří daleko za hranice počítačů a chytrých telefonů.
"Vidíme digitalizaci všeho," řekl Gelsinger.
Vyzval také výrobce automobilů, aby své procesory přeorientovali na novější výrobní technologie, které díky miniaturizaci dokážou z jednoho 300 mm širokého křemíkového plátku vytlačit více čipů. To však není snadná změna, vzhledem k tomu, že velká část automobilového průmyslu vybírá a ověřuje komponenty, které se používají roky. Mohlo by to však pomoci snaze společnosti Intel stát se slévárnou, která vyrábí čipy pro ostatní, nejen své vlastní produkty.
Dobře, jak drahá je tato investice?
Páni. Nadcházející kapitálové investice výrobců čipů jsou mimořádné. Společnost Intel oznámila, že letos v USA vynaloží 23,5 miliardy dolarů a v příštích letech plánuje výstavbu dvou "megafabrik" v celkové hodnotě 200 miliard dolarů. "Jsou to velké areály - něco přes 1 000 akrů", každý s prostorem pro osm továren, řekl Esfarjani.
Společnost TSMC očekává, že během tří let utratí 100 miliard dolarů, včetně nové továrny v Arizoně, a právě oznámila nové partnerství se společností Sony v Japonsku. Samsung očekává, že do roku 2030 utratí 145 miliard dolarů.
"Před pěti lety o nás lidé říkali, že jsme nudní," řekl Su. "Svět si nyní skutečně uvědomil, že je to podstatná součást toho, co lidé dělají."
Nedostatek čipů také dodal novou sílu méně známým výrobcům čipů, kteří stále vyrábějí čipy pomocí starší generace "legacy node" výrobní technologie. Mezi ně patří ST Microelectronics, Onsemi, Microchip, NXP Semiconductors a Infineon. Společnost GlobalFoundries, výrobní divize společnosti AMD oddělená v roce 2018, uspořádala svou primární veřejnou nabídku akcií navzdory nedostatečné ziskovosti a sklonila se před závodem o udržení kroku se třemi předními výrobci čipů: Intel, Samsung a TSMC.
Společnost GlobalFoundries investuje 1 miliardu dolarů do zvýšení současné kapacity továrny v New Yorku a do další továrny. Dále staví továrnu v Singapuru a rozšiřuje továrnu v Německu.
Továrny jsou drahé, ale zákazníci čipů se mohou o investiční náklady podělit. Aby si zajistily kapacitu pro budoucí produkty, platí společnosti "bez továren", jako jsou Nvidia, AMD a Qualcomm, výrobcům čipů miliardy dolarů. Společnost Intel očekává takovéto předplacení i prostřednictvím své nové slévárny.
Jaké jsou politické důsledky?
Američtí politici, kteří se orientují v ekonomických výkyvech, nemají rádi, když spotřebitelé nemohou spotřebovávat. Bidenova administrativa se snaží na problémy dodavatelského řetězce reagovat na federální úrovni. Podněcovala společnosti k větší transparentnosti ohledně jejich potřeb a dodávek, vyzvala Kongres k vytvoření Programu odolnosti kritických dodavatelských řetězců a začala pracovat na podpoře větší nezávislosti USA na mezinárodních dodavatelích.
A více než jen trochu nás vyděsilo, že americká armáda je tak závislá na zahraničních společnostech. Jak se píše v červnové 250stránkové zprávě Bílého domu: "Polovodiče ... jsou zásadní pro fungování prakticky všech vojenských systémů, včetně komunikačních a navigačních systémů a složitých zbraňových systémů, jako jsou například systémy ve stíhačce F-35 Joint Strike Fighter. Jsou klíčem k "povinným" technologiím budoucnosti, včetně umělé inteligence a 5G, které budou mít zásadní význam pro dosažení cíle "dynamické, inkluzivní a inovativní národní ekonomiky", jenž byl v březnu 2021 v prozatímních strategických pokynech pro národní bezpečnost označen za rozhodující americkou výhodu. Kromě toho je na polovodičových technologiích závislý i vývoj pokročilých autonomních systémů, kybernetické bezpečnosti, vesmíru a hypersoniky a směrované energie."
Buďte v obraze. Získejte každý všední den nejnovější technologické články z CNET News.
Tato snaha se rovněž shoduje s úsilím Bidenovy administrativy o zvýšení vládních výdajů na výrobky vyrobené v USA a o širší podporu americké výroby.
Termín, který vystihuje požadovaný výsledek? Odolnost dodavatelského řetězce. To znamená, že se problémy odhalí dříve, vláda a soukromý sektor se lépe přizpůsobí a vytvoří se zásoby, které zmírní otřesy v dodavatelském řetězci. Celkově by se tak snížila pravděpodobnost a závažnost překvapení v dodavatelském řetězci.
"Odvětví si o derisking přímo říká," řekl analytik společnosti Capgemini Darshan Naik.
Co to konkrétně znamená pro výrobce čipů?
Zkrátka peníze. Kongres schválil dotace ve výši 52 miliard dolarů pro výrobce čipů v zákoně CHIPS for America, ale tyto prostředky dosud nepřidělil. Senát v červnu schválil zákon United States Innovation and Competition Act neboli USICA, který má prostředky přidělit, ale až ve čtvrtek předsedkyně Sněmovny reprezentantů Nancy Pelosiová postrčila financování čipů ve Sněmovně reprezentantů.
Pokud USICA projde, společnost Intel si nemůže vzít do kapsy celých 52 miliard dolarů. Z této částky je však 10 miliard dolarů vyčleněno na projekty továren s limitem 3 miliardy dolarů na projekt a Intel je pravděpodobným příjemcem. Podle Gelsingera je tato 30% sleva srovnatelná se slevou, kterou dostávají výrobci čipů v Jižní Koreji a na Tchaj-wanu.
Společnost Intel uvedla, že doufá, že ještě letos oznámí umístění své nové megafabriky v USA v hodnotě 100 miliard dolarů. Vzhledem k tomu, že USICA stále není v platnosti, je společnost ohledně svých plánů opatrnější. "Plánujeme oznámit novou lokalitu v USA, jakmile bude schváleno financování podle zákona CHIPS," uvedla mluvčí Krystal Heatonová.
Gelsinger tvrdil, že z amerických dotací by měly mít prospěch pouze společnosti se sídlem ve Spojených státech, tedy Intel, a nikoli Samsung nebo TSMC. "Zahraniční výrobci čipů, kteří se ucházejí o americké dotace, udrží své cenné duševní vlastnictví na svých vlastních březích, čímž zajistí, že nejlukrativnější a nejmodernější výroba zůstane tam," uvedl Gelsinger v červnovém článku.
Plánem společnosti Intel je zvýšit podíl výroby čipů v USA ze současných 12 % na 30 % v příštích letech a podíl v Evropě z 9 % na 20 %.
Děje se to jen v USA?
Ne. Evropská unie chce také získat větší díl koláče výroby zpracovatelů.
"Není to jen otázka naší konkurenceschopnosti. Je to také otázka technologické suverenity," řekla předsedkyně Evropské komise Ursula von der Leyenová a navrhla evropský zákon o čipech s vlastními dotacemi.
I zde je Intel fanouškem. V Evropě plánuje postavit další megafabriku za 100 miliard dolarů.
Opravdu lze celý elektronický průmysl přesunout do USA?
V žádném případě. Elektronický průmysl je mnohem rozsáhlejší než jen výroba čipů, včetně předcházejících dodávek, jako jsou destičky a výrobní zařízení, a navazujících činností, jako je balení, testování a montáž, z nichž většina se nachází v Asii. "Existuje mnoho dalších aspektů dodavatelského řetězce a domnívám se, že i ty musí být vyváženější," řekl Gelsinger.
Zde se 52 miliard dolarů začíná jevit jako malý výdaj. Boston Consulting Group předpokládá, že k vytvoření soběstačných dodavatelských řetězců polovodičů na celém světě bude zapotřebí 900 miliard až 1,23 bilionu dolarů. Jen pro USA je to 350 až 420 miliard dolarů. A tyto náklady jsou v rozporu s kapitalistickou snahou odměňovat nejlevnější dodavatele.
"Rozhodně to způsobí neefektivitu dodavatelského řetězce," řekl analytik BCG Matt Langione. "Náklady se zvýší. Ale v systému by mělo být více redundance."
Další možností je tzv. nearshoring, který by přesunul výrobní operace blíže k USA, ale ne až do konce, a to zejména v případě montáže, testování a dalších prací, které nejsou tak technologicky náročné jako samotná výroba čipů. "Mexiko by mohlo být silnou volbou," řekl Naik ze společnosti CapGemini.
Různé regiony na světě se specializují na výrobu polovodičů a reprodukce těchto znalostí na místní úrovni by stála 900 miliard až 1,2 bilionu dolarů, uvádí studie společnosti Boston Consulting Group.
Zakladatel a bývalý generální ředitel společnosti TSMC Morris Chang je skeptický. "Vrátit čas nebude možné," řekl Chang v říjnu. "Pokud chcete obnovit kompletní dodavatelský řetězec polovodičů ve Spojených státech, zjistíte, že to není možný úkol."
Kdo prodělá na rozdělení dodavatelských řetězců elektroniky?
Změna rovnováhy globálních dodavatelských řetězců nezní tak skvěle pro společnosti, které z ní nemají prospěch, jako například čínský výrobce telefonů a síťových zařízení Huawei, gigant s tržbami 71 miliard dolarů za první tři čtvrtletí roku 2021. Trumpova administrativa se domnívala, že její síťové vybavení představuje hrozbu pro národní bezpečnost, a Bidenova administrativa s tím souhlasí, takže prodej výrobků Huawei je nadále blokován. Zvyšování bariér proti zámořským společnostem a podpora těch amerických by mohlo vést k tomu, že Čína nebo jiné země zaujmou stejný postoj vůči americkým společnostem, uvedl Andy Purdy, bezpečnostní ředitel společnosti Huawei USA.
"Existují některé významné nezamýšlené důsledky [obchodních bariér], které USA v dlouhodobém horizontu skutečně poškodí," řekl Purdy. "Pokud americký polovodičový průmysl nebude smět prodávat společnosti Huawei nebo čínským společnostem, zruší to mnoho dobrých věcí, o které se Bidenova administrativa snaží."
Společnost Huawei skutečně přešla od některých čipů vyráběných v USA.
Ale i Andrew Feldman, generální ředitel společnosti Cerebras, která vyrábí čipy a počítače s umělou inteligencí, si myslí, že existuje riziko přílišného spoléhání na Samsung a TSMC - výrobce čipů jeho společnosti.
"Je špatný nápad, aby se velká část americké ekonomiky spoléhala na pohádku, do které se dá doplavat z Číny nebo do které se dá hodit kamenem z demilitarizované zóny v Koreji," řekl Feldman.
Zdroje: cnet.com, Unsplash.com