Moce produkcyjne chipów odbudowuje się globalnie, nie w jednym miejscu

Texas Instruments rzadko trafia do wiadomości z powodu uruchomienia linii produkcyjnej. Ta jednak zasługuje na uwagę. Firma z Dallas podała 24 października 2024 roku, że jej fabryka w Aizu w Japonii rozpoczęła produkcję półprzewodników mocy z azotku galu. Razem z istniejącą produkcją GaN w Dallas daje to czterokrotny wzrost wewnętrznych mocy produkcyjnych. Ogłoszenie jest w newsroomie TI.

To historia o mocach produkcyjnych. Jest też historią o łańcuchu dostaw, bo pokazuje, gdzie producenci chipów widzą ryzyko.

TI podaje, że zakwalifikowała proces GaN na waflach 200 mm do produkcji masowej w Aizu. Mohammad Yunus, starszy wiceprezes ds. technologii i produkcji, mówi w komunikacie, że firma chce, aby produkcja wewnętrzna przekroczyła 95% do 2030 roku, przy jednoczesnym zaopatrywaniu się w kilku lokalizacjach TI. GaN jest alternatywą dla krzemu w chipach mocy: zasilaczach, silnikach, zasilaczach serwerów. TI podała też, że wcześniej w tym samym roku prowadziła pilotażowy rozwój procesu GaN na waflach 300 mm i że jej procesy GaN można w pełni przenieść na 300 mm, co firma wskazuje jako drogę do skalowania. Żadna z tych liczb nie dotyczy konsumentów. Mają znaczenie, bo chipy mocy leżą pod centrami danych, samochodami i klimatyzatorami, a TI celowo przenosi tę pracę do siebie.

Tymczasem jedna droga w Karolinie Północnej

1 października 2024 roku Tom's Hardware poinformował, że huragan Helene uderzył w Spruce Pine w Karolinie Północnej, gdzie znajdują się kopalnie kwarcu wysokiej czystości zaopatrujące przemysł półprzewodnikowy. Relacja mówi, że burza przyniosła do miasta ponad dwie stopy deszczu, odcinając dostęp drogowy i zostawiając mieszkańców bez prądu. Trudno było ocenić szkody w dwóch firmach wydobywczych, Sibelco North America i The Quartz Corp. The Quartz Corp powiedział The Verge, że jest za wcześnie, by stwierdzić, czy jej zakład produkcji kwarcu wysokiej czystości ucierpiał, podaje ta sama publikacja. Sibelco potwierdziło wstrzymanie działalności, pisze Tom's Hardware, ale redakcja nie mogła się z firmą skontaktować, bo telefonia nie działała.

Tygle kwarcowe utrzymują stopiony krzem, gdy ten rośnie w bloki. Kwarc musi być czysty, bo zanieczyszczenia przechodzą do stopu. Spruce Pine to miejsce, z którego pochodzi większość czystego materiału.

Ale szeroko powtarzane twierdzenie, że cała produkcja chipów zależy od Spruce Pine, jest zbyt mocne. Brian Potter na łamach Construction Physics 8 listopada 2024 roku prześledził proces i alternatywy. Jego tekst mówi, że Spruce Pine produkuje szacunkowo 180 000 do 200 000 ton kwarcu wysokiej czystości rocznie, a dwaj wydobywcy to Covia, dawniej Unimin, spółka zależna belgijskiej grupy Sibelco, oraz norweska Quartz Corp. Odcięcie dostaw nie zdusiłoby półprzewodników całkowicie, lecz obniżyłoby wydajność i podniosło koszty. Kwarc wysokiej czystości kosztuje rzędu 10 000 dolarów za tonę, pisze Potter, tygiel kosztuje kilka tysięcy dolarów i wytrzymuje około 400 godzin pracy. Jedna z cytowanych przez niego prac szacowała tygle na 30% kosztu produkcji monokrystalicznych bloków krzemu.

To jest użyteczne ujęcie. Jedno miasteczko w Górach Błękitnych to nie cały przemysł. To jeden surowiec o słabych zamiennikach, nad którymi trwają prace. Potter zauważa, że nowy materiał na tygle byłby dużą sprawą, nie tylko dlatego, że usuwa wąskie gardło, ale też dlatego, że kwarc ogranicza wydajność produkcji bloków w ogóle.

Indie wypisują większy czek

Zachodnia polityka chipowa sprowadzała się do ściągania fabryk do domu, a najnowszy ruch Indii dotyczy jednocześnie skali i głębi. TechCrunch poinformował 15 lipca 2026 roku, że New Delhi ogłosiło program wsparcia produkcji telefonów komórkowych o wartości 625 mld rupii, około 6,5 mld dolarów, na pięć lat. Zachęty wynoszą od 2,25% do 5% kwalifikującej się sprzedaży, plus dodatkowe 1,5% za pozyskiwanie kluczowych komponentów i podzespołów w Indiach. Relacja mówi też, że rząd przeznaczył kolejne 1,28 bln rupii, około 13,3 mld dolarów, na krajową produkcję półprzewodników. Rozszerza tym samym program zachęt chipowych o wartości 10 mld dolarów uruchomiony w 2021 roku, z większym wsparciem dla sprzętu, materiałów, projektowania i badań.

Kontekst ma większe znaczenie niż nagłówkowa kwota. Chiny odpowiadały za 63% globalnej produkcji smartfonów w 2025 roku, wobec 18% Indii, według Counterpoint Research, cytowanego przez TechCrunch. Apple zaczęło składać iPhone'y w Indiach w 2017 roku i około 25% z nich powstaje tam obecnie, a wśród dostawców są Foxconn i Tata Group. Program dla smartfonów działa do marca 2031 roku. Rząd oczekuje produkcji telefonów o wartości około 39 bln rupii, mniej więcej 405 mld dolarów, w tym okresie i około 60 000 bezpośrednich miejsc pracy. Jest też dodatkowa zachęta 3% od kwalifikującej się sprzedaży na projektowanie i badania nad markami indyjskimi, powiedział na konferencji minister IT Ashwini Vaishnaw.

"Apple skorzysta na tym bezpośrednio" - powiedział TechCrunchowi Navkendar Singh, associate vice president w IDC, dodając, że rosnące kompetencje produkcyjne i eksportowe Indii mogą dać Apple więcej pewności, by dywersyfikować poza Chinami.

Tarun Pathak, research director w Counterpoint Research, powiedział temu samemu portalowi, że marki chcą oszczędzać każdy cent na pozyskiwaniu komponentów, gdy ceny pamięci osiągają rekordowe poziomy. Lokalna produkcja może się opłacić w dłuższej perspektywie, gdy słabsza rupia podnosi koszty importu. Obie wypowiedzi wskazują na to samo: montaż nie jest nagrodą.

Malezyjskie podejście

Malezja ma inną propozycję. Amir Hamzah Azizan, drugi minister finansów kraju, powiedział Karen Tso z CNBC na wiosennych spotkaniach MFW w Waszyngtonie, że sektor półprzewodników jest w fazie wzrostu i Malezja na tym skorzysta. W wywiadzie, opublikowanym 18 kwietnia 2024 roku, powiedział, że Malezja nie postrzega Chin, swojego największego partnera handlowego, jako rywala: "Myślę, że rzeczywistość jest taka, że wzrostu wystarczy dla wszystkich". Powiedział też, że Malezja nie pójdzie na wprost w górny segment, gdzie Stany Zjednoczone wnoszą części, a nacisk kładzie się na wydłużanie łańcucha wartości i korzyści skali.

Malezja ma 13% globalnego rynku pakowania, montażu i testowania chipów, według Malezyjskiego Urzędu Rozwoju Inwestycji, cytowanego w materiale CNBC, który podał, że dane pochodzą z raportu z 18 lutego. To praca końcowa, a rząd mówi, że chce się wspiąć wyżej. Argument ministra jest taki, że dywersyfikacja po stronie odbiorców jest realna, a sprzedawać trzeba łączność w łańcuchu dostaw. To skromniejsza deklaracja niż indyjska i być może bardziej szczera.

Pytanie o automatyzację

Moce produkcyjne to nie tylko budynki. IEEE Spectrum opublikowało w grudniu 2024 roku historię Jesse'ego Aronsteina o Project SWIFT, przedsięwzięciu IBM z 1970 roku kierowanym przez Billa Hardinga, mającym w pełni zautomatyzować produkcję wafli i wytwarzać układy scalone w mniej niż dobę. Artykuł mówi, że SWIFT potrzebował średnio 5 godzin na ukończenie każdej warstwy procesu, podczas gdy najszybsze współczesne fabryki potrzebują 19 godzin na warstwę, a średnia branżowa to 36 godzin. Dzisiejsze chipy mają więcej warstw i większe wafle, więc porównanie nie jest jak do jak, ale różnica jest dość duża, by zwrócić uwagę.

Aronstein tam był. Pisze, że pierwszy raz spotkał Hardinga w 1962 roku, gdy IBM przygotowywał się do budowy System/360, i że Harding wrzasnął na niego "Co do diabła z tego za pożytek?" podczas demonstracji obsługi niepakowanych kostek półprzewodnikowych. Harding został trzykrotnie ranny w walce w czasie drugiej wojny światowej, w Trzeciej Armii Pattona, i był, zdaniem Aronsteina, szorstki jak na menedżera IBM. Postęp projektu, pisze autor, jest dziś codziennością w zautomatyzowanych fabrykach, ale jego czasu realizacji nigdy nie wyrównano.

Przemysł dodaje więc moce w Japonii, Indiach, Malezji i Stanach Zjednoczonych, a wciąż jest wolniejszy na warstwę niż linia zbudowana przez bezceremonialnego średniego menedżera w East Fishkill ponad pięćdziesiąt lat temu. Wyścig o moce jest realny. Wyścig o produktywność może być starszym problemem.