Výroba čipů: kdo ovládá trh a proč na něm záleží

Výrobu nejpokročilejších čipů ovládá hrstka firem a u těch úplně nejmodernějších v podstatě jediná, tchajwanská TSMC. Stroje, bez nichž se takové čipy nedají vyrobit, dodává jediný výrobce na světě, nizozemská společnost ASML. Tato koncentrace je důvodem, proč se o polovodičích mluví jako o strategické surovině a proč do jejich výroby proudí veřejné peníze v Evropě, Spojených státech i Asii.

Kdo navrhuje a kdo vyrábí

Obor se během let rozdělil. Většina známých značek čipy jen navrhuje a vlastní továrnu nemá. Říká se jim fabless a patří k nim Nvidia, AMD, Qualcomm nebo Apple. Samotnou výrobu zadávají specializovaným továrnám, takzvaným foundry.

Druhou skupinu tvoří firmy, které návrh i výrobu drží pod jednou střechou, jako Intel nebo Samsung. I ony ale část produkce svěřují jiným nebo naopak vyrábějí pro cizí zákazníky.

Proč je výroba tak soustředěná

Moderní továrna na čipy stojí částku v řádu desítek miliard dolarů a zastará během několika let. Takovou investici si může dovolit jen firma s obrovským a jistým odbytem. Každá další generace výrobního procesu je dražší a počet společností, které dokážou držet krok, se s každým krokem zmenšil.

K penězům se přidává know-how. Výtěžnost, tedy podíl funkčních čipů na křemíkové desce, se ladí roky a zkušenosti se nedají koupit. Nová továrna postavená na zelené louce proto ještě dlouho po otevření nedosahuje výsledků zavedených provozů.

Stroje, bez kterých to nejde

Nejjemnější struktury se na křemík přenášejí litografií využívající extrémní ultrafialové záření. Tyto stroje vyrábí pouze ASML a každý z nich je sám složen z dílů od stovek dodavatelů, včetně speciální optiky z Německa. Jde o jedno z nejužších hrdel celého světového průmyslu.

Vývoz těchto zařízení podléhá kontrole a stal se nástrojem obchodní politiky mezi velmocemi. Technologie, která vznikala desítky let ve spolupráci firem z několika kontinentů, se tak ocitla uprostřed geopolitiky.

Co ukázal nedostatek čipů

Výpadky dodávek na začátku dvacátých let zastavily výrobní linky automobilek a prodloužily čekání na elektroniku. Ukázalo se, že auta potřebují hlavně starší a levné typy čipů, jejichž výrobní kapacity nikdo nerozšiřoval, protože na nich je malá marže.

Vlády zareagovaly dotačními programy. Evropská unie přijala akt o čipech, Spojené státy obdobný zákon, a obě strany se snaží přilákat výrobu na své území. Výsledky se dostavují pomalu, protože továrna se staví roky.

Kam se čipy dostanou po výrobě

Čipy, na kterých běží umělá inteligence a internetové služby, končí z velké části ve velkých serverovnách. Poptávka po výpočetním výkonu táhne celý obor a popis toho, kolik energie datová centra spotřebují a jak se chladí, ukazuje, že hranice růstu dnes určuje spíš elektřina než křemík.

Firmy si tento výkon většinou nekupují, ale pronajímají. Přehled o tom, co cloudové služby firmám nabízejí, vysvětluje, jak se z hardwaru stala služba účtovaná po hodinách.

Software a lidé kolem křemíku

Čip bez softwaru je k ničemu a velká část programového vybavení, na němž moderní infrastruktura stojí, je volně dostupná. Zdánlivý paradox, tedy kdo platí vývoj otevřeného softwaru, má věcné ekonomické vysvětlení.

Na opačném konci řetězce stojí malé firmy, které nad hotovou infrastrukturou stavějí nové produkty. Česko nemá továrnu na nejmodernější čipy, má ale tradici v návrhu, v elektronové mikroskopii a v softwaru. O tom, jak u nás vznikají technologické startupy, píšu zvlášť.

Proč by to mělo zajímat běžného člověka

Čipy jsou v telefonu, pračce, autě i platební kartě a jejich dostupnost ovlivňuje ceny a dodací lhůty zboží, které s elektronikou zdánlivě nesouvisí. Podle mého názoru je užitečné vědět, že za slovem čip se skrývají velmi různé výrobky: nejmodernější procesor do telefonu a jednoduchý řadič do topinkovače spojuje jen materiál.

Až budete příště číst zprávu o nové továrně nebo o vývozních omezeních, podívejte se, o jaké generaci čipů je řeč. Častou chybou je zaměňovat nejmodernější výrobu, kde vede Tchaj-wan, s výrobou starších typů, která je rozložená rovnoměrněji. Bez tohoto rozlišení zprávy z oboru nedávají smysl.

Zdroje

• Nařízení (EU) 2023/1781, kterým se zřizuje rámec opatření pro posílení evropského polovodičového ekosystému (akt o čipech)
• State of the Industry Report, Semiconductor Industry Association
• Výroční zprávy společností TSMC a ASML
• Analýzy polovodičových hodnotových řetězců, Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj (OECD)