‚Konec v nedohlednu‘: vše, co je třeba vědět o velkém nedostatku mikročipů

Od konce minulého roku došlo k vážnému nedostatku mikročipů, který nyní ovlivňuje průmyslová odvětví po celém světě

Jak velký je nedostatek? Nikdy jsem nic podobného neviděl, tweetoval minulý měsíc Elon Musk z Tesly. Od konce roku 2020 svět čelí nečekanému nedostatku mikročipů – drobných integrovaných obvodů, které se dnes nacházejí prakticky v každém vyrobeném zařízení s baterií nebo zástrčkou – od toustovačů přes televizory po airbagy až po stíhačky.

The Week Unwrapped: Móda k pronájmu, nedostatek čipů a eutanazie
Vše, co potřebujete vědět o čínských vesmírných závodech
Je technologie rozpoznávání obličeje bezpečná?

Nedostatek se poprvé projevil u sofistikované spotřební elektroniky: herní konzole jako PlayStation 5 a nový Xbox měly velké nevyřízené objednávky; ceny počítačových grafických karet vystřelily nahoru. Ale protože jsou polovodičové čipy tak všudypřítomné, bylo zasaženo velké množství průmyslových odvětví.

Automobilový průmysl byl zasažen nejhůře ze všech. Moderní auta mohou snadno obsahovat 3000 čipů a nedostatek zpomalil montážní linky vozidel po celém světě: globální produkce letos klesne o čtyři miliony vozů, tedy téměř o 5 %.

proč se to děje?

V nejlepší době je těžké udržovat dodavatelské řetězce čipů: je to odvětví náchylné k přebytkům a nedostatkům. Závody na výrobu pokročilých čipů patří mezi nejsložitější výrobní závody na světě, jejichž výstavba stojí desítky miliard dolarů. Lasery tisknou miliardy tranzistorů na malé oblasti křemíkových plátků; přeměna velkého křemíkového plátku na použitelnou dávku čipů může trvat tři až čtyři měsíce.

Odvětví má tedy tendenci kolísat mezi nedostatkem a nadbytkem, což je podle ekonomů cyklus: stejně jako u chovných prasat dochází ke zpožděním v produkci. Výrobci investují, když jsou ceny vysoké, a zjistí, že jim zbývá příliš velká kapacita, když se konečně dostane do provozu. V současné době je však trendem v tomto odvětví nemilosrdná expanze: zelené technologie, cloud computing, 5G, umělá inteligence, kryptoměny, robotika – všechny tyto oblasti růstu pohlcují čipy. A pandemie pomohla vytvořit dokonalou bouři.

Jaký dopad měla pandemie?

Dočasně uzavřela mnoho továren. Velký nárůst práce z domova a nárůst poptávky po domácí zábavě zároveň vyvolaly prudký nárůst poptávky po elektronice. Prodej PC loni vzrostl o 13 %. Jen v New Yorku nakoupilo ministerstvo školství 350 000 iPadů. Videohovory znamenaly, že datová centra potřebovala větší kapacitu.

A během nejhorší pandemie nákupy aut prudce klesly. Takže zatímco elektronické společnosti skupovaly všechny dostupné výrobní kapacity, automobilky rušily jejich objednávky. Ale později, když byly automobilky připraveny znovu zvýšit výrobu, ocitly se na konci fronty: továrně na mikročipy může trvat až šest měsíců, než znovu spustí výrobu konkrétních typů čipů.

Jak nás to ovlivňuje?

Nabídka vozů na prodej bude kvůli nedostatku koncem tohoto roku omezena, varoval minulý týden přední britský prodejce motorů Pendragon. S menším počtem aut na prodej porostou ceny; a prémiové elektronické funkce, jako jsou navigační systémy nebo další obrazovky, jsou opuštěny, aby se nabídka čipů ještě více rozšířila.

V elektronice vzrostly obchodní ceny počítačových pamětí od začátku roku 2020 přibližně o 30 %, což zvýšilo náklady na položky, jako jsou notebooky a tiskárny. Společnost HP zvýšila spotřebitelské ceny počítačů o 8 % a tiskáren o více než 20 % za rok. Zdá se, že ceny televizorů, chytrých telefonů a domácích spotřebičů také porostou. Nedostatek čipů znepokojuje i vlády.

Proč se vlády obávají?

Čipy jsou nyní tak zásadní součástí mnoha strategických technologií – od obranných systémů přes kybernetickou bezpečnost až po obnovitelné zdroje energie –, že jejich výroba se stala velkým geopolitickým problémem: tvůrci politik říkají, že čipy jsou novou ropou. Byly vynalezeny v USA a velká část špičkového designu se tam stále odehrává, ale asi 80 % výroby se nyní odehrává v Asii, protože náklady jsou nižší: většinou na Tchaj-wanu, v Jižní Koreji a Číně.

Největším světovým výrobcem podle objemu je TSMC na Tchaj-wanu. Intel se sídlem v Kalifornii je podle tržeb největší. Spolu s jihokorejským Samsungem tyto společnosti dominují špičkovým specializovaným čipům. Čína je však v pozici, aby se do roku 2030 stala největším výrobcem: její nejnovější pětiletý plán stanoví cíl pokrýt 70 % jejích potřeb v oblasti polovodičů do roku 2025. Evropa představuje méně než 10 % celosvětové produkce čipů.

Joe Biden drží mikročip, když mluví během setkání se členy Sněmovny a Senátu o narušení dodavatelského řetězce kvůli koronaviru v Oválné pracovně v únoru 2021

SAUL LOEB/AFP prostřednictvím Getty Images

Co s tím vlády dělají?

Minulý měsíc americký Senát schválil zákon o inovacích a hospodářské soutěži, účet ve výši 250 miliard dolarů, který má podpořit výrobu polovodičů v USA spolu s vědeckým výzkumem a dalšími strategickými technologiemi.

V březnu Evropská komise stanovila ambiciózní plán, jak do roku 2030 zvýšit svůj podíl na celosvětovém trhu polovodičů na 20 %, a vyčlenila 160 miliard dolarů ze svého fondu obnovy Covid na technologické projekty. Spojené království má dlouho silnou pozici v oblasti designu, ale jen málo výrobců; Newport Wafer Fab, největší britský výrobce čipů, byl koupen společností Nexperia, čínskou společností.

Jak dlouho bude nedostatek trvat?

Konec je v nedohlednu. Výkonný ředitel Intelu, Pat Gelsinger, řekl, že si myslí, že to může trvat dva roky, než bude moci výroba nastartovat. Nedostatek bude pravděpodobně ještě několik let trvat, řekl začátkem roku Michael Dell, generální ředitel společnosti Dell Technologies. Společnosti jako TSMC, Samsung a Intel masivně investují.

Ale i když se továrny na výrobu čipů staví po celém světě, trvá to, říká Dell. Mnoho společností zkoumá své dodavatelské řetězce: Tesla zvažuje přímý nákup závodu na čipy. Odvětví špičkových technologií se pravděpodobně nejdříve zotaví, ke konci tohoto roku. Automobilům a domácím spotřebičům, které používají levnější, starší čipy, to bude trvat déle: pro výrobce nejsou tak ziskové, takže nemají impuls k investicím. Zpoždění produktů a nedostatek dílů budou ještě nějakou dobu trvat.

Triumf mikročipu

Mikročip je soubor několika stovek až desítek miliard malých obvodů na malém křemíkovém plátku. Křemík je polovodič – může elektřinu vést nebo ji obsahovat. Na čipu jsou křemíkové tranzistory miniaturní spínače, které lze zapínat a vypínat elektronickými signály. Počítače běží pomocí binárního kódu. Tranzistory to odrážejí: číslice 1 a 0 použité v binárním systému představují stavy zapnuto a vypnuto tranzistoru. Úkolem čipu je v podstatě přenášet elektrony způsobem předepsaným počítačovým kódem. Tímto způsobem se ukládají a zpracovávají všechna data v počítačích – čísla, obrázky, hudba, obrázky.

Zaměstnanci japonského výrobce mikroprocesorů Renesas Electronics v červnu 2021

KAZUHIRO NOGI/AFP via Getty Images

Vynález tohoto druhu tranzistoru v Bell Labs v New Jersey v roce 1947 a jeho rostoucí miniaturizace jsou páteří moderní elektroniky. Moorův zákon, který vytvořil průkopník čipů Gordon Moore, uvádí, že počet tranzistorů na čipu se zdvojnásobí zhruba každé dva roky, takže počítače jsou stále výkonnější.

Dnešní pokročilé čipy jsou závratně složité: lasery otiskují obvody široké pouhých 12 nanometrů, což je délka, kterou nehet naroste za 12 sekund. Tranzistory jsou považovány za nejvíce vyráběné položky ve světové historii. Počet celosvětově prodaných mikročipů dosáhl v dubnu rekordních téměř 100 miliard.