- U 2024. godini, globalna prodaja poluprovodnika porasla je na više od 600 milijardi dolara i mogla bi dostići 1 bilion dolara godišnje do 2030. godine.
- Apple-ov M1 Ultra sadrži 114 milijardi tranzistora na jednom čipu.
- ASML je jedini proizvođač EUV litografskih skenera, pri čemu svaka mašina teži oko 180 tona i košta više od 300 miliona dolara.
- TSMC je 2023. godine činio oko 55% globalnog tržišta foundry usluga, Samsung oko 15–20%, a Tajvan je sam držao oko 92% svetskih kapaciteta za proizvodnju najnaprednijih (<10nm) čipova.
- Tri vodeća dobavljača softvera za elektronsku automatizaciju dizajna—Synopsys, Cadence i Siemens EDA—dominiraju softverom za dizajn koji se koristi za raspored milijardi tranzistora.
- Nedostatak čipova 2021. godine doveo je do procenjenih 210 milijardi dolara izgubljene prodaje automobila.
- Američki CHIPS zakon (2022) predviđa 52,7 milijardi dolara direktnog finansiranja za domaću proizvodnju čipova, plus 25% poreskih olakšica za investicije.
- Evropski zakon o čipovima (2023) ima za cilj da mobiliše 43 milijarde evra kako bi udvostručio udeo Evrope u proizvodnji čipova na 20% do 2030. godine.
- Globalna proizvodnja čipova emitovala je oko 190 miliona tona CO2-ekvivalenta u 2024. godini, a jedna moderna fabrika može kontinuirano trošiti oko 100 MW električne energije.
- U sredini 2024. godine, 55% američke radne snage u industriji poluprovodnika bilo je starije od 45 godina, što ukazuje na nadolazeći nedostatak kadrova.
Poluprovodnici – ti mali silicijumski čipovi – su mozak moderne elektronike, prisutni u svemu, od pametnih telefona i automobila do data centara i borbenih aviona. U 2024. godini, globalna prodaja poluprovodnika porasla je na preko 600 milijardi dolara i mogla bi dostići 1 bilion dolara do 2030. godine, što naglašava koliko su čipovi postali ključni za svetsku ekonomiju [1], [2]. Ovi mikročipovi omogućavaju bilione dolara vredne proizvode i usluge, čineći skrivenu osnovu naših digitalnih života [3]. Ipak, tokom poslednje dve godine, proizvodnja poluprovodnika postala je arena visokih uloga inovacija i geopolitičkih tenzija. Nedostatak čipova izazvan pandemijom pokazao je koliko lanac snabdevanja može biti krhak, zaustavljajući fabrike i podižući cene. Istovremeno, nacije se utrkuju da povećaju domaću proizvodnju čipova iz ekonomskih i bezbednosnih razloga, ulažući stotine milijardi u nove fabrike (postrojenja za proizvodnju čipova) i pokrećući globalni „rat čipova“.
Ovaj izveštaj pruža sveobuhvatan, ažuriran pregled sveta poluprovodnika – objašnjava šta su poluprovodnici i kako funkcionišu, kako se čipovi proizvode od početka do kraja, ko su glavni akteri (kompanije i države) u svakoj fazi, i gde se nalaze ranjivosti u lancu snabdevanja. Takođe ćemo se osvrnuti na najsavremenije tehnologije i materijale koji omogućavaju savremene čipove, najnovije inovacije i trendove u istraživanju i razvoju, kao i geopolitičke i političke borbe koje preoblikuju industriju. Na kraju, razmatramo ekonomski uticaj sektora poluprovodnika, njegov ekološki otisak i predstojeće izazove u radnoj snazi. Od najnovijih stručnih uvida do ključnih dešavanja u 2024-2025, ovaj izveštaj će osvetliti zašto je proizvodnja poluprovodnika jedna od najvažnijih – i najžešće osporavanih – oblasti na planeti danas.
Šta su poluprovodnici i kako funkcionišu?
Poluprovodnici su materijali (poput silicijuma) koji mogu delovati kao električni provodnici ili izolatori u različitim uslovima, što ih čini savršenim za kontrolu električne struje [4]. U praksi, poluprovodnički uređaj (čip) je u suštini mreža sićušnih električnih prekidača (tranzistora) koji se mogu uključivati ili isključivati električnim signalima. Savremeni integrisani krugovi sadrže milijarde ovih tranzistorskih prekidača na čipu veličine nokta, omogućavajući složene proračune i obradu signala. „Jednostavno rečeno, poluprovodnik je električni prekidač koji se može uključiti i isključiti pomoću električne energije. Većina savremene tehnologije sastoji se od miliona ovih sićušnih, međusobno povezanih prekidača,” objašnjava inženjerski priručnik TechTarget-a [5].
Zahvaljujući mogućnosti precizne kontrole protoka struje, poluprovodnički čipovi služe kao „mozak” ili „memorija” elektronskih uređaja. Logički čipovi (poput CPU, GPU, AI akceleratora) obrađuju podatke i donose odluke, memorijski čipovi čuvaju informacije, a analogni/energetski čipovi povezuju se sa fizičkim svetom. Dodavanjem sitnih nečistoća u čiste kristale poluprovodnika, proizvođači stvaraju komponente poput tranzistora, dioda i integrisanih kola koje koriste kvantnu fiziku za prebacivanje i pojačavanje električnih signala [6]. Rezultat je da poluprovodnici mogu vršiti aritmetičke operacije, skladištiti binarne podatke i komunicirati sa senzorima/aktuatorima – sposobnosti koje su osnova gotovo cele savremene tehnologije, od digitalnih komunikacija do kućnih aparata i medicinske opreme [7].
Današnji čipovi su zadivljujuća dostignuća inženjeringa. Najsavremeniji procesor može sadržati desetine milijardi tranzistora urezanih u silicijumu, sa karakteristikama malim svega nekoliko nanometara (na nivou atoma). Na primer, Apple-ov M1 Ultra čip sadrži 114 milijardi tranzistora na jednom komadu silicijuma [8]. Ovi tranzistori se uključuju i isključuju gigahercnim brzinama, omogućavajući uređaju da izvrši milijarde operacija u sekundi. Ukratko, poluprovodnici su postali osnovna tehnologija savremenog sveta, pokrećući sve od pametnih telefona i automobila do cloud servera i industrijskih mašina. Često se kaže da su „poluprovodnici novo nafta” – ključni resurs od kojeg zavise nacije i industrije za napredak i bezbednost.
Kako se prave čipovi: Proces proizvodnje poluprovodnika
Izrada mikročipa je jedan od najsloženijih proizvodnih procesa ikada osmišljenih – „posao koji manipuliše materijalima atom po atom” u fabrikama koje koštaju desetine milijardi dolara [9]. Sve počinje sa sirovim materijalima i završava se gotovim čipovima upakovanim za upotrebu. Evo pregleda celokupnog procesa izrade čipova:
- Od sirovog silicijuma do pločice (wafer): Običan pesak (silicijum-dioksid) se prečišćava u čisti silicijum. Silicijumski kristal se uzgaja i zatim seče na tanke pločice (wafer-e) (kružni diskovi) na kojima će biti hiljade čipova [10]. Svaka pločica izgleda sjajno i glatko, ali na mikroskopskom nivou to je besprekorno rešetkasta struktura silicijumskih atoma.
- Prednja faza izrade (Front-End Fabrication): Prava magija se dešava u čistoj sobi „fab” gde se na svakoj pločici konstruišu složena kola. Izrada čipova uključuje stotine preciznih koraka, ali ključne faze uključuju: nanošenje ultra-tankih slojeva materijala na pločicu; premazivanje fotootpornikom; fotolitografiju (korišćenje fokusirane svetlosti za urezivanje sitnih šara na pločicu pomoću maski, slično kao štampanje plana kola); jetkanje i dopiranje (uklanjanje materijala i implantacija jona radi formiranja tranzistora i međuspojeva); i ponavljanje ovih koraka sloj po sloj [11]. Tranzistori – u suštini prekidači za uključivanje/isključivanje – grade se ovim slojevitim šarama koje stvaraju mikroskopske električne puteve. Ovo je izrada na nanometarskoj skali – savremeni čipovi mogu imati 50+ slojeva kola i karakteristike široke svega 3 nm (nanometra). Svaki korak mora biti kontrolisan sa atomskom preciznošću; trunčica prašine ili mala neusklađenost može uništiti čip.
- Bekend i pakovanje: Nakon izrade front-enda, gotov wafer sadrži mrežu od mnogo pojedinačnih čipova (dajeva). Wafer se seče na zasebne čipove, a svaki čip se zatim pakuje. Pakovanje podrazumeva montiranje osetljivog čipa na podlogu, povezivanje sa sitnim zlatnim ili bakarnim kontaktima i oblaganje (često zaštitnom smolom i raspršivačem toplote) kako bi mogao da se rukuje i integriše na štampane ploče [12]. Upakovan čip je ono što se lemi na matičnu ploču vašeg telefona ili na štampanu ploču računara. Čipovi takođe prolaze rigorozno testiranje u ovoj fazi kako bi se osiguralo da rade kako je predviđeno.
Uprkos pojednostavljenom rezimeu iznad, izrada naprednih poluprovodnika je izuzetno složen, višemesečni proces. Čip najnovije generacije može zahtevati više od 1.000 procesnih koraka i opremu za ekstremnu preciznost. Na primer, najnovije mašine za fotolitografiju (koje projektuju šeme kola ultraljubičastim svetlom) mogu koštati preko 300 miliona dolara po komadu, a svaka takva mašina „može potrošiti onoliko struje koliko hiljadu domaćinstava,” prema Bloombergu [13]. Ovi alati koriste ekstremno ultraljubičasto (EUV) svetlo za izradu ultra-sitnih karakteristika i toliko su sofisticirani da ih trenutno pravi samo jedna kompanija na svetu (ASML u Holandiji) [14]. Kapitalni troškovi su ogromni: izgradnja nove fabrike čipova može trajati više od 3 godine i zahtevati više od 10 milijardi dolara ulaganja[15]. Vodeće firme poput TSMC, Samsunga i Intela godišnje troše desetine milijardi na proširenje i opremanje fabrika.
Rezultat svega ovoga je zapanjujuća tehnologija: jedan wafer od 12 inča, kada je potpuno obrađen, može sadržati stotine gotovih čipova sa ukupno trilionima tranzistora[16]. Svaki čip se testira i može izvoditi milijarde proračuna u sekundi kada se koristi. Mala veličina i velika gustina savremenih čipova daju im neverovatnu snagu. Kako je jedan industrijski blog naveo, taj wafer u čistoj sobi „ima dva triliona tranzistora na sebi” proizvedenih sa atomskim nivoom kontrole[17]. Ova veština izrade – neprestano usavršavana decenijama – omogućava današnju moćnu i pristupačnu elektroniku.
Glavni akteri u lancu snabdevanja poluprovodnicima (kompanije i zemlje)
Proizvodnju poluprovodnika ne obavlja samo jedna vrsta kompanije; to je složen ekosistem preduzeća, od kojih se svako specijalizuje za različite faze. Ako zavirimo u lanac snabdevanja, pronaći ćemo mrežu stotina visoko specijalizovanih aktera širom sveta, koji su svi međusobno zavisni [18]. Evo glavnih kategorija aktera i ko njima dominira:
- Dizajneri čipova (fabless kompanije): Ove kompanije dizajniraju poluprovodničke čipove, ali proizvodnju prepuštaju drugima. Oni prave nacrte i intelektualnu svojinu za čipove. Mnogi od najpoznatijih svetskih brendova čipova – uključujući Apple, NVIDIA, Qualcomm, AMD, Broadcom – su fabless dizajneri. SAD ima snažno vođstvo u ovom segmentu (u njoj se nalazi oko 50% fabless firmi [19]), zajedno sa kompanijama u Evropi (npr. ARM u Velikoj Britaniji za IP jezgra čipova [20]) i Aziji. Fabless firme se fokusiraju na istraživanje i razvoj i inovacije u arhitekturi čipova, a zatim angažuju ugovorne proizvođače za proizvodnju čipova.
- Integrisani proizvođači uređaja (IDM): To su giganti poput Intel, Samsung i Micron koji i dizajniraju i proizvode čipove u sopstvenim pogonima. Intel (SAD) je istorijski predvodio u dizajnu/proizvodnji mikroprocesora za PC računare i servere, Samsung (Južna Koreja) i Micron (SAD) to rade posebno u segmentu memorijskih čipova. IDM kompanije kontrolišu sopstvene fabrike i proizvode čipove za svoje proizvode (a ponekad i za druge). Međutim, trend poslednjih decenija je prelazak na fabless-foundry model radi efikasnosti.
- Poluprovodničke livnice (proizvođači po ugovoru): Livnice su fabrike čipova koje zapravo proizvode čipove (za klijente bez sopstvene proizvodnje ili za IDM-ove koji deo proizvodnje prepuštaju drugima). Ovim segmentom dominiraju azijske firme. Tajvanski TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.) je neprikosnoveni lider, samostalno kontrolišući oko 55% globalnog tržišta livnica od 2023. godine [21]. TSMC je glavni proizvođač za Apple, AMD, NVIDIA i mnoge druge, posebno za najnaprednije čipove (5nm, 3nm tehnologija). Samsung u Južnoj Koreji je druga po veličini livnica (oko 15–20% udela) [22], takođe proizvodeći napredne logičke čipove. Ostale značajne livnice su GlobalFoundries (SAD, fokus na srednjem segmentu), UMC (Tajvan) i SMIC (najveća kineska livnica). Posebno je značajno da Tajvan i Južna Koreja zajedno čine ogromnu većinu proizvodnje najnaprednijih čipova – zapravo, oko 92% svetskih kapaciteta za proizvodnju najnaprednijih (<10nm) čipova nalazi se samo na Tajvanu, prema izveštaju američke vlade iz 2023. godine [23]. Ovo pokazuje koliko je proizvodnja čipova koncentrisana na nekoliko lokacija.
- Proizvođači memorijskih čipova: Memorija je specijalizovani podsektor, ali ključan (za RAM, fleš memoriju itd.). Dominiraju ga IDM-ovi kao što su Samsung i SK Hynix (oba iz Južne Koreje) i Micron (SAD). Na primer, Samsung i SK Hynix zajedno proizvode preko 70% svetskih DRAM memorijskih čipova [24]. Ove firme mnogo ulažu u proizvodnju DRAM i NAND fleš memorije, često u ogromnim postrojenjima u Južnoj Koreji, Tajvanu, SAD, Japanu i Kini.
- Dobavljači opreme za poluprovodnike: Ove kompanije prave alate i mašine za proizvodnju čipova – izuzetno važnu, visokotehnološku industriju samu po sebi. Vodeći proizvođači opreme su ASML (Holandija), koji ekskluzivno pravi EUV litografske sisteme neophodne za čipove od 7nm i manje [25]; Applied Materials, Lam Research, KLA (sve iz SAD), koji isporučuju opremu za nanošenje slojeva, jetkanje i inspekciju; Tokyo Electron i Nikon (Japan) za litografiju i alate za jetkanje; i drugi. Bez ovih najsavremenijih mašina, fabrike ne mogu da rade. SAD, Japan i Holandija tradicionalno dominiraju opremom za poluprovodnike – što je jedan od razloga zašto su izvozna ograničenja na ovu opremu postala geopolitičko pitanje (više o tome kasnije).
- Dobavljači materijala i hemikalija: Proizvodnja čipova takođe zavisi od složenog snabdevanja specijalizovanim materijalima – od ultra čistih silicijumskih ploča do egzotičnih hemikalija i gasova. Nekoliko primera: Shin-Etsu Handotai i SUMCO (Japan) proizvode veliki deo svetskih silicijumskih ploča. JSR, Tokyo Ohka Kogyo (Japan) i drugi isporučuju fotootpore (hemikalije osetljive na svetlost) [26]. Industrijske gasne firme kao što su Linde, Air Liquide obezbeđuju preko 100 vrsta gasova koji se koriste u fabrikama (npr. fluor, neon, argon) [27]. Mnogi od ovih ključnih materijala su koncentrisani u Japanu, Kini i Evropi. Na primer, Japan je dugo bio sila u hemikalijama za poluprovodnike, dok Kina prerađuje mnoge retke minerale koji se koriste u čipovima (kao što su galijum i germanijum). Ovo znači da zemlje koje dominiraju sirovinama (Kina, Rusija, itd.) i one koje su izuzetne u specijalizovanim hemikalijama (Japan) imaju nesrazmerno veliku ulogu u lancu snabdevanja.
- EDA i IP dobavljači: Pre proizvodnje, čipovi moraju biti dizajnirani i verifikovani. Softverske alate za elektronsku automatizaciju dizajna (EDA) pružaju suštinski tri glavne kompanije – Synopsys, Cadence (obje iz SAD) i Siemens EDA (Mentor Graphics) – sve američke ili saveznici SAD [28]. Oni imaju gotovo monopol na složen softver koji inženjeri koriste za raspored milijardi tranzistora i pokretanje simulacija. Dodatno, osnovni dizajni (kao što su CPU jezgra) često se licenciraju od IP kompanija kao što je ARM (UK) koja pruža nacrte koji se koriste u većini mobilnih procesora [29]. Ovi akteri u gornjem lancu su ključni pokretači cele industrije.
- Outsourcovana montaža i testiranje poluprovodnika (OSAT): Nakon izrade ploča, specijalizovani izvođači preuzimaju pakovanje i testiranje čipova. Glavne OSAT kompanije uključuju ASE Technology Holding (Tajvan) – najvećeg svetskog pakera – i Amkor (SAD), kao i mnoge sa sedištem u Kini, Maleziji i Vijetnamu. Zapravo, Jugoistočna Azija je postala centar za montažu čipova: na primer, Malezija obavlja oko 13% svetskog pakovanja i testiranja čipova usluga [30], a sektor OSAT-a u Vijetnamu brzo raste [31]. Ove faze su radno intenzivne, i kompanije ih često lociraju u zemljama sa kvalifikovanom radnom snagom i nižim troškovima.
Ukratko, proizvodnja poluprovodnika je globalno raspoređen napor, ali sa ključnim uskim grlima – nekoliko kompanija ili zemalja prednjači u svakom segmentu. Na primer, samo tri kompanije (TSMC, Samsung, Intel) čine veliku većinu proizvodnje naprednih čipova, a samo tri zemlje (Tajvan, Južna Koreja, Kina) proizvode skoro sve čipove danas [42]. Ova koncentrisana struktura ima velike implikacije za bezbednost lanca snabdevanja, što ćemo dalje razmotriti.
Struktura i ranjivosti lanca snabdevanja
Lanac snabdevanja poluprovodnicima naziva se „najkompleksnijim lancem snabdevanja u bilo kojoj industriji” [43] – a nedavni događaji su pokazali koliko može biti krhak. Od prirodnih katastrofa do geopolitičkih sukoba, niz ranjivosti ugrožava nesmetan protok čipova. Ključna uska grla i rizici uključuju:
- Velika geografska koncentracija: Industrija je geografski skoncentrisana što znači da poremećaj u jednom regionu može zaustaviti ceo svet. To je najjasnije u prevelikoj ulozi Tajvana. Iako Tajvan proizvodi oko 18% svih čipova po obimu, on čini „oko 92% svetskih kapaciteta za proizvodnju najnaprednijih čipova,” prema izveštaju USITC iz 2023. godine [44]. Drugim rečima, skoro svi najsavremeniji (ispod 10nm) čipovi dolaze iz Tajvana (uglavnom TSMC), a ostatak iz Južne Koreje. Ovo je ogroman rizik za snabdevanje – bilo kakav prekid (zemljotres, geopolitička kriza) mogao bi paralisati globalne lance snabdevanja tehnologijom [45]. Stručnjaci ističu da bi veliki poremećaj u tajvanskim fabrikama bio ekonomska katastrofa daleko izvan tehnološkog sektora. Južna Koreja je još jedna tačka mogućeg kolapsa: na primer, skoro svi vrhunski memorijski čipovi dolaze iz dve firme tamo. Svesne toga, zemlje i kompanije sada pokušavaju da diverzifikuju proizvodnju geografski (pomak sa globalizacije na „regionalizaciju”) [46], ali izgradnja novih fabrika na drugim mestima zahteva vreme.
- Zavisnost od jednog dobavljača: Određeni ključni inputi zavise od jednog ili veoma ograničenog broja dobavljača. Glavni primer je ASML – holandska kompanija je jedini izvor EUV litografskih mašina potrebnih za najnaprednije čipove [47]. Ako ASML ne može da isporuči alate (bilo zbog zabrana izvoza ili problema u proizvodnji), napredak u razvoju čipova se zaustavlja. Slično, ključne hemikalije često ima samo nekoliko kvalifikovanih dobavljača. Na primer, nekoliko japanskih firmi snabdeva većinu fotoresist hemikalija na globalnom nivou. Napredni softver za dizajn čipova (EDA alati) je još jedna usko grlo, kojim dominiraju samo tri američka dobavljača. Ove tačke koncentracije znače da je ceo lanac jak samo koliko i njegova najslabija (ili najuža) karika.
- Rizici vezani za materijale i prirodne resurse: Proizvodnja poluprovodnika zavisi od određenih retkih materijala i rafinisanih hemikalija – a šokovi u snabdevanju ovim resursima su već pravili probleme. Rat između Rusije i Ukrajine 2022. to je pokazao: Ukrajina je obezbeđivala oko 25–30% svetskog pročišćenog neon gasa (koji se koristi za lasersku litografiju), a Rusija sličan udeo svetskog paladijuma (koji se koristi u nekim procesima izrade čipova) [48]. Kada je rat poremetio te isporuke, proizvodnja čipova je bila ugrožena dok se nisu pojavili alternativni izvori [49]. Još jedan primer desio se sredinom 2023: Kina je uzvratila na američka tehnološka ograničenja zabranom izvoza galijuma i germanijuma – dva retka metala ključna za poluprovodničke lasere, radio-frekventne čipove i solarne ćelije [50]. Kina proizvodi većinu tih elemenata, pa je ova mera naterala proizvođače da hitno traže druge dobavljače. Ovi incidenti ukazuju na ranjivost: ako jedan izvor ključnog materijala prestane sa radom, može da blokira ceo proces proizvodnje čipova.
- Ekstremna složenost i vreme isporuke: Može potrajati mesecima da se napravi serija čipova i godinama da se izgradi nova fabrika od nule. Ovo dugo vreme isporuke znači da se lanac snabdevanja ne može brzo oporaviti od poremećaja. Tokom pandemije COVID-19, na primer, nagli porast potražnje u kombinaciji sa zatvaranjima doveo je do ozbiljnog nedostatka čipova 2021. godine, koji je trajao više od godinu dana da se postepeno reši [51]. Nedostatak je posebno teško pogodio proizvođače automobila – fabrike su stale i automobilska industrija je izgubila procenjenih 210 milijardi dolara u prodaji 2021. godine zbog nedostatka čipova [52]. Složen, just-in-time karakter lanca snabdevanja čipovima (sa minimalnim zalihama) znači da čak i manji problem – požar u japanskoj fabrici, zamrzavanje u Teksasu koje je zaustavilo fabrike, ili suša na Tajvanu koja je smanjila snabdevanje vodom – može izazvati globalna kašnjenja u proizvodnji. To smo videli sa požarom u Renesas fabrici čipova za automobile 2021. godine i nestancima struje u fabrikama u Teksasu iste godine, što je svako uzrokovalo kašnjenja u isporuci proizvoda.
- Krhak “just-in-time” lanac: Godinama su efikasnost i smanjenje troškova navodili kompanije da drže niske zalihe i oslanjaju se na isporuku u realnom vremenu. Ali to je ostavilo bez rezerve za poremećaje. Globalizovani lanac je bio optimizovan za troškove, a ne za otpornost. Sada, sa lekcijama iz pandemije, kompanije i vlade se zalažu za “otpornost” – praveći veće zalihe čipova ili sirovina, “friendshoring” proizvodnje u pouzdane zemlje i dvostruko snabdevanje ključnim komponentama [53]. Ipak, promene su postepene i skupe.
- Geopolitička fragmentacija: Možda je najveća nova ranjivost politizacija lanca snabdevanja čipovima. Tehnološko rivalstvo između SAD i Kine dovelo je do kontrole izvoza i crnih lista koje su efektivno podelile svet na dva dela kada su u pitanju poluprovodnici. „U sektoru čipova, globalizacija je mrtva. Slobodna trgovina nije baš toliko mrtva, ali je u opasnosti,“ rekao je osnivač TSMC-a Moris Čang 2023. godine. Tokom protekle godine, SAD i njeni saveznici sve više ograničavaju pristup Kine naprednoj tehnologiji čipova, plašeći se bezbednosnih implikacija. To je navelo Kinu da udvostruči napore na razvoju domaće tehnologije i čak uvede određena ograničenja na izvoz kao odgovor. Rezultat je još više podeljen lanac snabdevanja – onaj u kojem zapadno-orijentisani i kinesko-orijentisani ekosistemi mogu postati manje međuzavisni. Iako to može doneti određenu redundanciju, takođe znači manju efikasnost, veće troškove i potencijalno dupliranje napora u dva tehnološka sveta [54]. Čang je otvoreno izjavio „globalizacija je skoro mrtva i slobodna trgovina je skoro mrtva“[55], upozoravajući da se zlatna era jedinstvenog globalnog lanca čipova završava. Ovaj period tranzicije uvodi neizvesnost i rizik, jer kompanije moraju da se snalaze u složenim novim pravilima o tome kome mogu da prodaju i gde mogu da grade.
Ukratko, lanac snabdevanja poluprovodnicima je mač sa dve oštrice: njegova globalna priroda donela je izuzetne inovacije i razmere po niskoj ceni, ali je takođe stvorila opasne tačke pojedinačnog otkaza. Suša na Tajvanu ili politički zastoj u Južnom kineskom moru nisu samo lokalni problemi – oni mogu poremetiti proizvodnju pametnih telefona, automobila i serverskih centara širom sveta [56]. To saznanje sada pokreće ogromne napore da se poveća otpornost – od državnih subvencija za lokalne fabrike do diverzifikacije dobavljača. Ali izgradnja redundancije zahteva vreme, a u međuvremenu svet ostaje veoma ranjiv na šokove u snabdevanju poluprovodnicima.
Ključni materijali i tehnologije u proizvodnji čipova
Umetnost proizvodnje čipova oslanja se na niz najsavremenijih tehnologija i specijalizovanih materijala. Razumevanje ovih daje uvid u to zašto je pravljenje čipova tako izazovno (i zašto samo nekoliko igrača može to da radi na najvišem nivou):
- Silicijumski vafli: Većina čipova se pravi od silicijuma – elementa koji je u izobilju i čija poluprovodnička svojstva ga čine idealnim. Silicijumski ingoti se seku u ogledalo-glatke vafle (prečnika 300 mm za većinu naprednih fabrika danas). Ovi vafli su početno platno za čipove. Proizvodnja kristalno čistih, bezgrešnih silicijumskih kristala je sama po sebi visokotehnološki proces koji je savladalo samo nekoliko kompanija (uglavnom u Japanu). Drugi poluprovodnički materijali se takođe koriste za specifične primene: npr. galijum arsenid ili indijum fosfid za visokofrekventne RF čipove, i silicijum karbid (SiC) ili galijum nitrid (GaN) za elektroniku visokih snaga (kao što su kontroleri motora za električna vozila i 5G bazne stanice), zbog njihovih superiornih električnih svojstava pri visokim naponima ili frekvencijama. Ovi složeni poluprovodnici su ključni za 5G, električna vozila i vazduhoplovstvo, i ulažu se napori da se poveća njihova proizvodnja (često uz učešće američkih, evropskih i japanskih firmi koje prednjače u nauci o materijalima).
- Tehnologija fotolitografije: U središtu moderne proizvodnje čipova je fotolitografija – korišćenje svetlosti za urezivanje sićušnih šara. Ova tehnologija je dostigla gotovo naučno-fantastične razmere. Današnje najnaprednije fabrike koriste ekstremno ultraljubičastu (EUV) litografiju, koja radi na talasnoj dužini od 13,5 nm i uključuje neverovatno složenu optiku, izvore plazma svetlosti i vakuumske sisteme. Kao što je pomenuto, ASML je jedini proizvođač EUV skenera [57]. Svaka EUV mašina teži 180 tona, ima hiljade komponenti (Zeiss ogledala, izvor svetlosti iz plazma lasera itd.) i košta preko 300 miliona dolara[58]. EUV omogućava iscrtavanje šara od ~7 nm i manje sa manje koraka. Za starije čvorove (npr. 28nm, 14nm), fabrike koriste duboko ultraljubičastu (DUV) litografiju – i dalje složenu, ali sa nešto širom bazom dobavljača (ASML, Nikon, Canon isporučuju te alate). Napredak u litografiji je bio ključni pokretač Murovog zakona, omogućavajući udvostručavanje gustine tranzistora. Sledeći korak u litografiji je već u pripremi: High-NA EUV (sočiva sa većom numeričkom aperturom za još finije šare) planirana za čipove od 2nm i manje do 2025-2026. godine. Ceo svet proizvodnje čipova u velikoj meri zavisi od napretka ove optičke tehnologije.
- Hemijski procesi i gasovi: Moderna fabrika koristi zadivljujući spektar hemikalija – od gasova kao što su fluor, argon, azot, silan do tečnih rastvarača, kiselina i fotootpornika. Više od 100 različitih gasova (mnogi toksični ili visoko specijalizovani) može se koristiti u raznim fazama depozicije i jetkanja [59]. Hemikalije za fotootpornike su na svetlost osetljivi polimeri koji se nanose na pločice kako bi preneli šeme kola – nišu kojom dominiraju japanske firme [60]. Slari za hemijsko-mehaničku planarizaciju (CMP) koji sadrže nano-abrazive koriste se za poliranje slojeva pločica do ravnosti [61]. Čak je i dejonizovana ultračista voda kritičan “materijal” – fabrike troše ogromne količine za ispiranje pločica (kao što je pomenuto u odeljku o životnoj sredini). Svaki materijal mora ispuniti ekstremne zahteve čistoće, jer jedan jedini atom ili čestica nečistoće može uništiti milijarde tranzistora. Zbog toga je snabdevanje ovim materijalima samo po sebi visokotehnološki poduhvat, često sa malo kvalifikovanih dobavljača (zbog čega su podložni poremećajima, kao što je ranije pomenuto).
- Tehnologija tranzistora (generacije čvorova): Čipovi se često klasifikuju prema svom “čvoru” ili veličini tranzistora – npr. 90nm, 28nm, 7nm, 3nm, itd. Manje je generalno bolje (više tranzistora po površini, veća brzina, manja potrošnja). Kako se prave ovi sićušni tranzistori? To uključuje i litografiju za definisanje njihovih malih karakteristika i pametnu arhitekturu tranzistora. Industrija je prešla sa tradicionalnih ravnih (planarnih) tranzistora na FinFET (3D fin tranzistore) oko 22nm čvora radi kontrole curenja. Sada, na ~3nm, uvodi se novi dizajn pod nazivom Gate-All-Around (GAA) ili nanosheet tranzistori (Samsung-ov 3nm koristi GAA, a TSMC/Intel planiraju GAA na 2nm) – ovo omotava gejt tranzistora potpuno oko kanala za još bolju kontrolu. Ovi napreci u strukturi uređaja, zajedno sa novim materijalima (npr. dielektrici visokog κ, metalni gejtovi), produžili su Murov zakon čak i dok jednostavno smanjivanje postaje teže [62]. Postoji čitav tok istraživanja i razvoja u nove materijale na nivou tranzistora – na primer, korišćenje germanijuma ili 2D materijala (poput grafena) za kanale radi povećanja pokretljivosti, ili III-V poluprovodnika za određene slojeve. Iako još nisu u masovnoj proizvodnji za logiku, takvi materijali bi se mogli pojaviti u narednim godinama kako silicijumski tranzistori dosežu fizičke granice.
- Tehnologija pakovanja i integracije čipova: Kako smanjenje tranzistora donosi sve manje koristi, inovacije se premeštaju na pakovanje i integraciju čipova. Napredno pakovanje omogućava da se više čipova (čipleta) kombinuje u jednom pakovanju, povezanih gustim međuspojevima. Tehnike poput TSMC-ovog CoWoS i SoIC, Intelovog Foveros-a i AMD-ove čiplet arhitekture omogućavaju dizajnerima da kombinuju različite „pločice” (CPU jezgra, GPU, IO, memorija) u jednom modulu. Ovo poboljšava performanse i prinos (manje čipove je lakše proizvesti bez defekata, a zatim ih spojiti). Na primer, najnoviji AMD procesori koriste čiplete, kao i Intelov nadolazeći Meteor Lake. 3D slaganje je još jedna tehnologija – postavljanje čipova jedan na drugi, kao slaganje memorije na logiku (npr. HBM memorijski stekovi velikog protoka) radi prevazilaženja uskih grla u protoku podataka. Industrija standardizuje interfejse za čiplete (UCIe) kako bi čipovi različitih proizvođača jednog dana mogli biti interoperabilni u jednom pakovanju [63]. Ukratko, „čipleti su kao Lego kockice – manji, specijalizovani čipovi koji se mogu kombinovati za stvaranje moćnijih sistema,” kako je to slikovito opisao MIT Tech Review (ilustrujući glavni trend inovacija). Ova revolucija u pakovanju je ključna tehnološka strategija za nastavak poboljšanja performansi sistema čak i ako se skaliranje tranzistora uspori.
- Softver za dizajn i IP: Iako nije materijal, vredi napomenuti da su EDA (alati za elektronsku automatizaciju dizajna) i IP jezgra koji se koriste za dizajn čipova ključne tehnologije same po sebi. Moderni čipovi su toliko složeni da se pojavljuje EDA sa podrškom veštačke inteligencije – alati sada koriste mašinsko učenje za optimizaciju rasporeda čipova i bržu verifikaciju dizajna [64]. Sa strane IP-a, osnovni dizajni poput ARM-ovih CPU jezgara ili Imagination-ovih GPU jezgara su temeljne tehnologije koje mnoge kompanije licenciraju umesto da ih iznova izmišljaju, praktično služeći kao građevinski blokovi.
- Nove paradigme računanja: Pored tradicionalnih digitalnih čipova, istražuju se nove tehnologije: kvantni računarski čipovi (koji koriste kubite od superprovodničkih kola ili zarobljenih jona) obećavaju eksponencijalno ubrzanje za određene zadatke, iako su još uvek na nivou istraživanja. Fotoniski integrisani krugovi koriste svetlost umesto elektriciteta za komunikaciju i potencijalno računanje pri veoma velikim brzinama i niskoj toploti – već se koriste u nekim komunikacionim infrastrukturama. Neuromorfni čipovi imaju za cilj da imitiraju neuronske mreže mozga u hardveru za AI primene. Iako još nisu u širokoj upotrebi, stalna istraživanja i razvoj mogli bi ih učiniti delom poluprovodničkog pejzaža u narednim godinama.
Ukratko, izrada poluprovodnika zahteva ovladavanje zapanjujućim spektrom tehnologija – od nauke o materijalima (uzgoj savršenih kristala, hemija jetkanja) do optičke fizike (nano-fotonika litografije) do računarskih nauka (algoritmi za dizajn). Ova složenost je razlog zašto samo nekoliko ekosistema (Tajvan, Južna Koreja, SAD, Japan, Evropa) u potpunosti vlada ovim tehnologijama, i zašto pridošlice imaju velike prepreke da ih sustignu. Takođe je razlog zašto su čipovi tako teški za izradu – ali i tako čudesni u onome što postižu.
Inovacije i pravci istraživanja i razvoja (R&D)
Industriju poluprovodnika pokreće neumoljiva inovacija – poznata kroz Murov zakon, opažanje da se broj tranzistora na čipovima otprilike udvostručuje svake dve godine. Iako se Murov zakon usporava zbog fizičkih ograničenja, istraživanje i razvoj (R&D) u svetu čipova je življe nego ikada, istražujući nove načine za unapređenje performansi. Evo nekih ključnih inovacija i budućih pravaca za 2024-2025:
- Pomeranje granica čvorova: Veliki igrači se utrkuju da komercijalizuju sledeće generacije čip tehnologije. TSMC i Samsung su započeli proizvodnju na 3 nanometra 2022-2023; sada TSMC planira fabrike za 2 nm do 2025-2026, a IBM (sa Rapidusom u Japanu) je čak demonstrirao laboratorijski prototip 2 nm čipa. Intel ima za cilj da povrati lidersku poziciju u procesu sa čvorovima koje naziva 20A i 18A (približno ekvivalentno 2 nm) do 2024-2025, integrišući GAA tranzistore u obliku trake (“RibbonFET”). Svako smanjenje čvora zahteva ogromna ulaganja u R&D – nove litografske trikove, nove materijale (kao što su kobalt ili rutenijum za međusobne veze, novi izolatori) i više EUV slojeva. Čak se govori i o procesima ispod 1 nm (tzv. angstromska skala) kasnije u deceniji, iako su tada “nm” oznake uglavnom marketinške – stvarne veličine karakteristika mogu biti debele svega nekoliko atoma.
- Čiplet i modularne arhitekture: Kao što je pomenuto, dizajn zasnovan na čipletima je velika inovacija na koju treba obratiti pažnju. Već se koristi (AMD Zen procesori, Intel-ov nadolazeći Meteor Lake, Apple-ov M1 Ultra koji praktično spaja dva M1 Max čipa preko interposera), a razvija se i sa standardizovanim interfejsima. Ovaj modularni pristup omogućava ponovno korišćenje IP blokova, kombinovanje različitih čvorova procesa (npr. analogni deo na starijem čipletu, CPU na novijem), i bolje prinose. UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express) konzorcijum, formiran 2022, razvija otvorene standarde tako da bi, potencijalno, kompanija mogla da kupi gotove čiplet komponente i integriše ih – kao da spajate Lego kockice. U 2024. vidimo da čipleti omogućavaju specijalizovanije kombinacije, kao što je lako integrisanje AI akceleratora ili HBM memorijskih stekova radi skaliranja performansi [65]. U budućnosti, ovo bi moglo drastično promeniti način na koji se čipovi dizajniraju i ko može da ih proizvodi (smanjujući ulazne barijere za nove igrače koji mogu da se fokusiraju na jednu čiplet nišu).
- Veštačka inteligencija (AI) i specijalizovani čipovi: Ogromna potražnja za AI računarstvom (npr. treniranje velikih neuronskih mreža za generativnu AI) oblikuje inovacije u čipovima. Tradicionalni CPU-ovi su neefikasni za AI radna opterećenja, pa su GPU-ovi (grafički procesori) i AI akceleratori (TPU-ovi, NPU-ovi itd.) veoma traženi. U 2024. smo videli “AI zlatnu groznicu” u poluprovodnicima – Nvidia-ini GPU-ovi za data centre, na primer, prodaju se onoliko brzo koliko ih mogu proizvesti, a mnogi startapi dizajniraju čipove specifične za AI. Generativni AI čipovi (koji obuhvataju CPU-ove, GPU-ove, specijalizovane AI akceleratore, memoriju, mrežnu opremu) verovatno su premašili prihod od 125 milijardi dolara u 2024. – više nego duplo od početnih projekcija – čineći više od 20% svih prodaja čipova [66]. Ovo podstiče istraživanje i razvoj arhitektura optimizovanih za AI: zamislite tenzorske procesore, neuromorfne čipove, računanje u memoriji (obrada podataka u memorijskim nizovima), pa čak i analogno računanje za AI. Veliki igrači poput NVIDIA, Google (TPU), Amazon (Inferentia) i startapi (Graphcore, Cerebras itd.) guraju inovativne dizajne. Izvršna direktorka AMD-a Lisa Su procenila je da bi ukupno tržište čipova vezanih za AI moglo dostići 500 milijardi dolara do 2028. godine [67] – broj veći od celokupnog tržišta poluprovodnika iz 2023. godine, što ističe transformativni potencijal AI. Takve prognoze podstiču ogromna ulaganja u istraživanje i razvoj AI čipova.
- 3D integracija i heterogena integracija: Pored čipleta postavljenih jedan pored drugog, 3D slaganje (čipovi jedan na drugom) je još jedna granica. Slaganje memorije (npr. HBM na GPU-ovima) već je uobičajeno. Sledeći korak je slaganje logičkih čipova radi skraćivanja veza – na primer, postavljanje keš memorije direktno iznad sloja CPU jezgra za brži pristup. Istraživački projekti proučavaju 3D integrisana kola sa hiljadama vertikalnih međuveza (putem-silicijumskih prolaza ili čak spojenih međuveza na nanoskalnom rastojanju). Heterogena integracija se odnosi na spajanje različitih tehnologija (CMOS logika, DRAM memorija, fotonika itd.) u jednom pakovanju ili slogu. Američki CHIPS zakon finansira napredne pogone za pakovanje i integraciju jer se to smatra ključem budućih dobitaka kada čisto smanjivanje dimenzija uspori. U 2024. Intel je demonstrirao slaganje računarskog čipa iznad I/O čipa sa “PowerVia” isporukom napajanja sa zadnje strane između, kao deo svojih budućih dizajna. Ovo je najsavremenije istraživanje i razvoj pakovanja.
- Novi materijali i paradigme tranzistora: Istraživači takođe rade na post-silicijumskim, post-CMOS tehnologijama. Grafen i ugljenične nanocijevi imaju primamljiva svojstva (ultra-brza pokretljivost elektrona) koja bi mogla omogućiti mnogo manje tranzistore, ali njihova integracija u masovnu proizvodnju je izazovna. Ipak, eksperimentalni FET-ovi od ugljeničnih nanocijevi su prikazani u laboratorijskim čipovima (MIT je pre nekoliko godina napravio 16-bitni mikroprocesor u potpunosti od tranzistora na bazi ugljeničnih nanocijevi). 2D poluprovodnici poput disulfida molibdena (MoS₂) proučavaju se za ultra-tanke kanale. U međuvremenu, spintronika (korišćenje spina elektrona za memoriju, kao što je MRAM), feroelektrični FET-ovi, i kvantni uređaji su aktivne oblasti istraživanja koje bi mogle unaprediti ili zameniti trenutnu tehnologiju za određene primene. Nijedna od ovih tehnologija neće ući u masovnu proizvodnju 2025. godine, ali ulaganja sada mogu doneti proboje kasnije tokom decenije. Značajan primer: IBM i Samsung su 2021. godine najavili istraživanje na VTFET (vertikalni transport FET), novoj vertikalnoj strukturi tranzistora koja bi teoretski mogla ponuditi veliki skok u gustini orijentisanjem tranzistora vertikalno kroz čip.
- Kvantno računarstvo i silicijumska fotonika: Iako nisu direktno deo glavnih CMOS planova, i kvantno računarstvo i fotonička integracija su budući pravci koji se preklapaju sa poluprovodnicima. Istraživanje i razvoj kvantnog računarstva je privuklo milijarde investicija – kompanije poput IBM-a, Google-a, Intela čak prave čipove za kvantne procesore (mada sa veoma različitom tehnologijom – npr. superprovodnički sklopovi na kriogenim temperaturama). Ako kvantni računari skaliraju, mogli bi da dopune klasične poluprovodnike za određene zadatke (kriptografija, kompleksne simulacije) u narednoj deceniji ili dve. Silicijumska fotonika, s druge strane, već se spaja sa tradicionalnim čipovima: integrišu se optički interfejsi za ultra-brze podatkovne veze (kao između serverskih čipova) koristeći male lasere i talasovode na čipu. Tehnološki giganti (npr. Intel, Cisco) imaju programe za fotoničke čipove, a startapi rade na optičkim neuronskim mrežama. U 2024. godini, videli smo nastavak napretka sa drugom generacijom optičkih transceiver čipova za data centre, kao i istraživanja o fotoničkom računarstvu za veštačku inteligenciju.
- Napredne memorijske tehnologije: Inovacije nisu prisutne samo u logičkim čipovima. Memorija se takođe razvija: 3D NAND fleš ide na 200+ slojeva (Micron i SK Hynix su najavili čipove sa više od 230 slojeva), a možda i 500+ slojeva do 2030. godine, slažući memorijske ćelije kao nebodere. Nove memorije poput MRAM, ReRAM i memorije sa promenom faze su u razvoju kako bi potencijalno zamenile ili dopunile DRAM i fleš, nudeći nevolatilnost uz bolju brzinu ili izdržljivost. U 2023. godini, Intel i Micron su prikazali napredak u ovim memorijama sledeće generacije. Kompjuterska memorija (gde memorija može da obavlja i neke računarske zadatke) je još jedan pravac.
Sve u svemu, R&D pipeline je bogat – od neposrednih poboljšanja proizvodnje sledeće generacije (2nm, GAA tranzistori) do revolucionarnih novih računarskih paradigmi. Industrija takođe dobija neviđenu državnu podršku za istraživanje i razvoj: na primer, američki CHIPS Act izdvaja milijarde za nove nacionalne centre za istraživanje poluprovodnika, a evropski Chips Act slično povećava sredstva za istraživanje i razvoj [68]. Ovi napori imaju za cilj da obezbede lidersku poziciju u budućim tehnologijama. Jedan jasan trend je masovna saradnja između kompanija, vlada i akademske zajednice na pretkonkurentskim istraživanjima (s obzirom na uključene troškove).
Dok stojimo u 2025. godini, Murav zakon možda usporava u tradicionalnom smislu, ali inovatori su uvereni da će “Više od Mura” i “Više nego Mur” (nove mogućnosti izvan skaliranja) nastaviti da postoje. Nedavni članak u časopisu Economist je naveo da čak i ako tranzistori ne nastave da se prepolovljavaju na svake dve godine, tempo napretka bi mogao da se nastavi kroz čiplet arhitekture, dizajn vođen veštačkom inteligencijom i specijalizaciju [69]. Drugim rečima, kraj Muravog zakona neće značiti kraj brzih poboljšanja – ona će samo dolaziti iz drugih pravaca. Sledeće godine će biti uzbudljive dok budemo svedočili da li će proboji poput High-NA EUV, 3D slaganja čipova ili možda neka nepredviđena nova tehnologija, podići industriju na nove visine.
Geopolitičke tenzije i implikacije na politiku
Poluprovodnici nisu samo biznis – oni su geopolitički čipovi u globalnoj igri moći. Pošto su napredni čipovi ključni za ekonomsku snagu i nacionalnu bezbednost (pomisli na vojnu tehnologiju, kritičnu infrastrukturu, bezbedne komunikacije), nacije su sve više počele da štite i kontrolišu kapacitete za poluprovodnike. Tokom 2024-2025. ove tenzije su samo eskalirale, preoblikujući politiku i međunarodne odnose. Evo glavnih priča:
- Tehnološki „čip rat“ SAD–Kina: Sjedinjene Države i Kina su u žestokoj konkurenciji oko poluprovodnika. SAD vidi napredak Kine u čipovima kao potencijalnu bezbednosnu pretnju (napredni čipovi mogu pokretati veštačku inteligenciju za vojsku, itd.), i preduzima snažne mere da uskrati Kini pristup najsavremenijoj tehnologiji čipova. U oktobru 2022. SAD su najavile opsežne kontrole izvoza koje zabranjuju kineskim kompanijama da dobiju napredne čipove (iznad određenih performansi) i opremu za njihovu proizvodnju. Tokom 2023. i krajem 2024. ove restrikcije su dodatno pooštrene – na primer, zabranom čak i nekih manje naprednih Nvidia AI čipova za Kinu i proširenjem liste kineskih firmi (poput SMIC, Huawei) pod sankcijama [70]. SAD su takođe vršile pritisak na saveznike Holandiju i Japan da ograniče izvoz napredne litografije i druge opreme za čipove u Kinu, na šta su oni pristali početkom 2023. (tako potpuno isključujući Kinu iz EUV mašina, pa čak i nekih naprednih DUV alata). Cilj ovih ograničenja je da uspori napredak Kine u najnaprednijim poluprovodnicima, posebno onima potrebnim za vojnu veštačku inteligenciju i superračunare [71][72]. Američki zvaničnici su otvoreno izjavili da žele da održe „malo dvorište, visoka ograda“ – što znači mali skup najnaprednije tehnologije, ali sa praktično neprobojnim blokadama oko nje.
- Odgovor Kine – Samostalnost i regrutovanje: Kina nije stajala po strani. Pokrenula je program „Made in China 2025“ vredan preko 150 milijardi dolara kako bi razvila domaće kapacitete za proizvodnju poluprovodnika i smanjila zavisnost od strane tehnologije. Kineske fabrike poput SMIC-a beleže postojan (iako skroman) napredak – uprkos sankcijama, SMIC je uspeo da proizvede čipove od 7 nm u periodu 2022-23 (koristeći stariju DUV litografiju na inovativne načine) [73], što je viđeno u Huawei pametnom telefonu lansiranom 2023. godine, za koji je nakon rastavljanja utvrđeno da ima kineski SoC od 7 nm. Kina takođe koristi rupe u propisima i udvostručuje ulaganja u istraživanje i razvoj alata koje ne može da uveze (poput razvoja sopstvene litografske opreme, iako je još uvek godinama iza). Druga taktika: privlačenje talenata. Pošto američka pravila zabranjuju Amerikancima da pomažu kineskim firmama za čipove, Kina je agresivno regrutovala inženjere iz Tajvana, Koreje i drugih zemalja, nudeći raskošne pogodnosti. „Kina agresivno regrutuje iseljeničke talente… uz visoke plate, besplatne kuće i još mnogo toga,“ izvestio je Reuters [74]. Ovaj „rat za talente“ je pokušaj da se uveze znanje. Dodatno, Kina je uvela sopstvene kontrole izvoza na određene materijale (galijum, germanijum) sredinom 2023. godine [75], čime je signalizirala da može uzvratiti koristeći svoju dominaciju u nekim sirovinama ključnim za poluprovodnike.
- CHIPS akti i industrijska politika: Upadljiv razvoj događaja je koliko su mnoge vlade usvojile politike za on-shore ili friend-shore proizvodnju čipova, prekidajući sa decenijama laissez-faire pristupa. Američki CHIPS and Science Act (2022) izdvojio je 52,7 milijardi dolara direktnog finansiranja za podsticanje domaće proizvodnje čipova, plus 25% poreskih olakšica za investicije u fabrike [76]. Do 2023-24, američko Ministarstvo trgovine je počelo da dodeljuje ova sredstva projektima – na primer, 2023. godine najavilo je prve grantove i garancije za kredite kompanijama koje grade fabrike u SAD [77]. Ciljevi su povećanje američkog udela u globalnoj proizvodnji (trenutno oko 12%) i obezbeđivanje da se najnapredniji čipovi (kao za odbranu) mogu proizvoditi na američkom tlu. Slično tome, EU je pokrenula svoj European Chips Act (2023) sa ciljem da mobiliše 43 milijarde evra kako bi udvostručila evropski udeo u proizvodnji na 20% do 2030. godine [78]. Ovo uključuje subvencije za nove fabrike (Intel je dobio veliku subvenciju za fabriku u Nemačkoj, TSMC se takođe privlači za fabriku u Nemačkoj), podršku startapima i finansiranje istraživanja. Japan je takođe obezbedio milijarde u subvencijama – privukao je TSMC da izgradi fabriku u Kumamotu (sa Sony i Denso kao partnerima) nudeći skoro polovinu troškova (476 milijardi jena ≈ 3,2 milijarde dolara subvencije) [79]. Japan je takođe osnovao Rapidus, konzorcijum sa kompanijama kao što su Sony, Toyota, i uz podršku vlade, kako bi razvio 2nm procesnu tehnologiju u zemlji u partnerstvu sa IBM-om. Južna Koreja je najavila sopstvene podsticaje za mega “klaster poluprovodnika” i podršku svojim firmama poput Samsunga u izgradnji novih fabrika. Indija je pokrenula program podsticaja od 10 milijardi dolara za privlačenje proizvođača čipova da otvore fabrike (iako je do 2024. napredak spor, sa izvesnim interesovanjem za analogne/zrele fabrike i pakovanje). Čak su i Saudijska Arabija i UAE signalizirali interesovanje za velika ulaganja u poluprovodnike radi diverzifikacije svojih ekonomija [80]. Ovaj globalni talas industrijske politike je bez presedana za industriju čipova, koja je istorijski imala poneku državnu podršku (kao što je dugoročna podrška Tajvana za TSMC), ali nikada ovako široku koordinaciju. Rizik je mogući višak kapaciteta na duži rok i neefikasna alokacija, ali glavni motiv su nacionalna bezbednost i otpornost lanaca snabdevanja.
- Savezi i “friendshoring” (prenošenje proizvodnje prijateljskim zemljama): Na geopolitičkoj tabli, formirani su novi savezi usmereni na čipove. SAD rade na stvaranju svojevrsnog “saveza za čipove” sa tehnološki naprednim državama sličnog razmišljanja – često nazivanog “Chip 4” (SAD, Tajvan, Južna Koreja, Japan) – radi koordinacije bezbednosti lanca snabdevanja i sprečavanja da kritične tehnologije dospeju u ruke protivnika. Holandija (gde je sedište ASML-a) je takođe ključni partner. Ove zemlje zajedno kontrolišu većinu vrhunskog IP-a za čipove, alata i proizvodnje. Zajedničke izjave iz 2023. i 2024. između SAD i Japana, i SAD i Holandije, potvrdile su saradnju na kontroli poluprovodnika. Sa druge strane, Kina i zemlje u njenoj orbiti (možda Rusija i još neke) mogu produbiti sopstvene tehnološke veze – npr. Kina je povećala tehnološku saradnju sa Rusijom i traži opremu za poluprovodnike od svake zemlje koja je voljna da proda. Pitanje Tajvana je od velikog značaja: SAD izričito navode da ne mogu neograničeno ostati zavisne od Tajvana za čipove (zbog toga podstiču TSMC da gradi fabriku u Arizoni). Tajvan, sa svoje strane, želi da zadrži svoj “silikonski štit” – ideju da zavisnost sveta od njegovih čipova odvraća od vojne agresije. Ali tenzije su velike – scenariji ratnih igara i izjave nekih zvaničnika čak su izneli ekstremne ideje poput uništavanja tajvanskih fabrika čipova u slučaju invazije, kako ne bi pale u kineske ruke [81]. Ovo pokazuje koliko su poluprovodnici sada povezani sa nacionalnim odbrambenim planiranjem.
- Viši troškovi i kompromisi: Jedna od posledica politizacije lanca snabdevanja su viši troškovi i neefikasnosti. Moris Čang je upozorio da će reorganizacija proizvodnje zbog politike povećati cene – globalni model “just-in-time” bio je veoma isplativ [82]. Sada, dupliranje fabrika u više zemalja, ponekad bez pune iskorišćenosti, ili korišćenje suboptimalnih lokacija (sa stanovišta troškova) znači da potrošači mogu plaćati više za čipove i proizvode koji zavise od čipova. Već je TSMC izjavio da će čipovi proizvedeni u novoj fabrici u Arizoni koštati znatno više nego oni iz Tajvana (neke procene govore o ~50% višoj ceni) [83]. Kompanije bi mogle te troškove preneti na potrošače. Tu je i izazov skaliranja kadrova i lanaca snabdevanja u novim regionima (kao što je pokazalo kašnjenje TSMC fabrike u Arizoni, vidi odeljak o radnoj snazi). Ipak, izgleda da su vlade spremne da snose te troškove zarad bezbednosnih benefita.
- Kontrola izvoza i usklađenost: Još jedan razvoj je uspostavljanje složenih režima kontrole izvoza. Biro za industriju i bezbednost Ministarstva trgovine SAD (BIS) aktivno ažurira pravila. Na primer, krajem 2024. SAD su najavile pravila za ograničavanje čak i pristupa naprednim AI modelima sankcionisanim zemljama i ograničile određene manje napredne čipove koji bi mogli biti prepravljeni za vojnu upotrebu [84]. Praćenje i sprovođenje predstavljaju izazov – postoji razvijeno sivo tržište preprodavaca čipova i posrednika koji pokušavaju da dopreme ograničene čipove u Kinu ili druge zabranjene destinacije. Kao odgovor, SAD pojačavaju mere sprovođenja. U međuvremenu, Kina pravi sopstvenu listu kontrole izvoza (moguće da će uključiti više stavki poput magneta od retkih zemalja itd., pored metala koji su već ograničeni). Ova igra mačke i miša će se verovatno nastaviti, pri čemu su kompanije ponekad uhvaćene u sredini (npr. NVIDIA je morala da napravi modifikovane verzije svojih AI čipova sa niskom brzinom kako bi ih legalno prodavala Kini prema pravilima, što je SAD zatim dodatno ograničila).
- Tehnološki suverenitet naspram saradnje: Mnoge zemlje govore o „tehnološkom suverenitetu” – EU koristi ovaj termin da opravda ulaganja kako ne bi bila potpuno zavisna od strane tehnologije. S druge strane, inovacije u poluprovodnicima napreduju zahvaljujući globalnoj saradnji (nijedna zemlja ne može sve to da uradi jeftino sama). Tako da donosioci odluka moraju da pronađu ravnotežu: izgraditi lokalne kapacitete, a da se ne izoluju od globalne mreže dobavljača i kupaca. Američki CHIPS zakon zapravo sadrži odredbe da finansirane kompanije ne mogu graditi napredne nove kapacitete u Kini tokom 10 godina, pokušavajući da obezbede razdvajanje [85]. Kina, sa svoje strane, promoviše „samooslanjanje” čak i ako to znači izmišljanje točka iznova. Možda ćemo videti paralelne ekosisteme ako se jaz produbi – na primer, Kina razvija sopstvene EDA alate, sopstvenu opremu, iako generaciju zaostatka. Dugoročno, neki se brinu da ovo dupliranje smanjuje ukupnu efikasnost inovacija (jer je ranije kompanija poput TSMC-a mogla da amortizuje istraživanje i razvoj prodajom svima globalno; u podeljenom svetu, obim je manji po tržištu).
U 2024. godini, geopolitičke tenzije ostaju na najvišem nivou u oblasti poluprovodnika. Pionir industrije Moris Čang podržava napore SAD da uspore Kinu – izjavio je „SAD su započele svoju industrijsku politiku za čipove kako bi usporile napredak Kine. … Podržavam to,” čak i dok priznaje da se era slobodne trgovine čipovima završava. Kompanije poput ASML-a izrazile su zabrinutost da neka ograničenja deluju „više ekonomski motivisana” nego što su isključivo vezana za bezbednost [86], kako je primetio i izvršni direktor ASML-a, nadajući se stabilnoj ravnoteži [87]. U međuvremenu, zemlje poput Južne Koreje ponekad se osećaju uhvaćenim u sredini – oslanjaju se na Kinu kao tržište, ali su saveznici SAD. Na primer, Južna Koreja je dobila određenu fleksibilnost (izuzeća) za svoje kompanije Samsung i SK Hynix da nastave sa radom fabrika u Kini uprkos pravilima SAD, ali je krajem 2024. čak i Južna Koreja naišla na „iznenadni preokret” kada je razmatrala sopstvene tehnološke politike pod pritiskom [88].
„Rat za čipove” u oblasti poluprovodnika verovatno će nastaviti da oblikuje globalnu politiku. S jedne strane, to podstiče ogromna ulaganja u tehnologiju i kapacitete (što može biti pozitivno za inovacije i radna mesta). S druge strane, postoji rizik od stvaranja podeljenijeg i nestabilnijeg tehnološkog okruženja, gde su šokovi u snabdevanju i trgovinski sporovi sve češći. Za širu javnost, jedna od neposrednih posledica je da je obezbeđivanje stabilnog snabdevanja čipovima postalo glavni prioritet za vlade – slično kao i energetska bezbednost. U narednim godinama, očekujte vesti o otvaranju novih fabrika u srcu SAD ili evropskim prestonicama, uzvratnim zabranama izvoza između velikih sila i poluprovodnicima kao ključnom temom diplomatskih razgovora. Globalna trka za prevlast u čipovima sada je u punom jeku i duboko će uticati i na razvoj industrije poluprovodnika i na širu ravnotežu ekonomske moći u 21. veku.
Ekonomski uticaj industrije poluprovodnika
Poluprovodnička industrija ne omogućava samo druge sektore – ona je ogromna ekonomska sila sama po sebi. U 2024. godini, globalno tržište poluprovodnika je naglo poraslo kako su se nestašice iz vremena pandemije smanjile, a nova potražnja porasla. Svetska prodaja čipova dostigla je oko 630,5 milijardi dolara u 2024. godini [89], što predstavlja snažan skok od ~18–20% u odnosu na prethodnu godinu, a predviđa se da će dostići nove rekorde u 2025. (oko 697 milijardi dolara) [90]. Ako se trenutni trendovi nastave, industrija bi mogla da dostigne 1 bilion dolara godišnje do 2030. godine [91]. Da bismo to stavili u perspektivu, to je otprilike BDP Holandije ili Indonezije koji se svake godine generiše zahvaljujući čipovima.
Ali pravi ekonomski uticaj poluprovodnika je mnogo veći od same prodaje čipova. „Kompanije u ekosistemu poluprovodnika prave čipove … i prodaju ih kompanijama koje ih ugrađuju u sisteme i uređaje … Prihod od proizvoda koji sadrže čipove vredi desetine biliona dolara,” objašnjava stručnjak iz industrije Steve Blank [92]. Zaista, praktično svaki savremeni elektronski proizvod (pametni telefoni, računari, automobili, telekomunikaciona oprema, industrijske mašine) sadrži čipove – ova krajnja tržišta ukupno vrede više biliona i pokreću produktivnost cele ekonomije. Na primer, poluprovodnici su ključni za ključne industrije kao što su automobilska industrija (današnji automobili imaju desetine mikrokontrolera), računari i cloud usluge, telekomunikacije (5G mreže), potrošačka elektronika i nova polja kao što su veštačka inteligencija i obnovljiva energija. Dostupnost i cena čipova direktno utiču na zdravlje i tempo inovacija u ovim sektorima.
Neke konkretne tačke o ekonomskom uticaju:
- Omogućavanje tehnoloških revolucija: Poluprovodnici su često usko grlo ili katalizator za nove talase tehnologije. Uspon pametnih telefona i mobilnog interneta 2010-ih omogućen je sve snažnijim i energetski efikasnijim čipovima za telefone. Trenutni AI bum (sa modelima poput ChatGPT-a i autonomnim sistemima) moguć je zahvaljujući najsavremenijim GPU-ovima i AI akceleratorima; da je napredak čipova zastao, AI algoritmi ne bi mogli da rade u praktičnim razmerama. Buduće širenje IoT-a (Internet stvari), električnih i autonomnih automobila, Industrije 4.0 automatizacije i 6G komunikacija sve podrazumevaju nastavak napretka u čipovima. Ekonomski gledano, čipovi imaju ogroman multiplikativni efekat – proboj u poluprovodnicima može pokrenuti potpuno nove industrije. Prepoznajući to, vlade nazivaju poluprovodnike „strateškom“ industrijom; na primer, Bela kuća je izjavila da su poluprovodnici „kritični za ekonomski rast i nacionalnu bezbednost SAD“, što objašnjava zašto je CHIPS zakon opravdan [93].
- Otvaranje radnih mesta i zapošljavanje visokokvalifikovanih kadrova: Sektor poluprovodnika podržava veliki broj radnih mesta širom sveta, od kojih su mnoga visoko plaćene i stručne pozicije (inženjeri, tehničari, istraživači). U centrima za dizajn čipova kao što su Silicijumska dolina (SAD) ili Hsinchu (Tajvan), kompanije za čipove su veliki poslodavci. Jedna nova fabrika može otvoriti hiljade direktnih i desetine hiljada indirektnih radnih mesta (građevina, dobavljači, usluge). Na primer, planirane Intelove fabrike u Ohaju i TSMC-ove u Arizoni očekuje se da svaka otvori oko 3.000 direktnih radnih mesta, plus mnogo više u široj ekonomiji. Štaviše, upravo su to vrste naprednih proizvodnih poslova koje mnoge razvijene zemlje žele da imaju na svojoj teritoriji iz ekonomskih i bezbednosnih razloga. Međutim, kao što ćemo diskutovati u sledećem odeljku, pronalaženje kvalifikovanih kadrova za ove poslove postaje sve veći izazov, što samo po sebi ima ekonomske implikacije (nedostatak radne snage može usporiti širenje i povećati plate).
- Globalna trgovina i lanci snabdevanja: Poluprovodnici su među najviše trgovanim proizvodima na svetu. Godišnja globalna trgovina poluprovodnicima i povezanim opremom iznosi stotine milijardi. Na primer, čipovi su stalno među glavnim izvoznim proizvodima za zemlje poput Tajvana, Južne Koreje, Malezije i sve više Kine (koja izvozi mnogo čipova nižeg kvaliteta, dok istovremeno uvozi one visokog kvaliteta). Zapravo, od 2020. godine, uvoz čipova u Kinu (oko 350 milijardi dolara u 2022.) premašio je njen uvoz nafte, što ističe čipove kao ključnu uvoznu robu za zemlju [94]. Ova dinamika takođe utiče na trgovinske bilanse i pregovore. Ekonomije sa velikim izvozom, poput Južne Koreje i Tajvana, zavise od izvoza čipova za rast – na Tajvanu, TSMC je sam po sebi veliki doprinosilac BDP-u i trgovinskom suficitu. U međuvremenu, zemlje koje zavise od uvoza čipova (kao što su mnoge u Evropi ili Indija) vide poboljšanje svoje trgovinske pozicije kao jedan od razloga za razvoj domaće proizvodnje.
- Ekonomska bezbednost: Nestašica čipova 2021-2022. godine poslužila je kao poziv na buđenje: nestašica poluprovodničkih delova od 1 dolara bila je dovoljna da zaustavi proizvodnju automobila vrednih 40.000 dolara, što je doprinelo inflaciji i nižem rastu BDP-a u nekim regionima. Studije su procenile da je nestašica čipova smanjila globalnu proizvodnju automobila za nekoliko procenata i usporila dostupnost potrošačke elektronike, što je verovatno imalo manji negativan uticaj na BDP u 2021. godini. Vlade sada tretiraju obezbeđeno snabdevanje čipovima kao deo ekonomske bezbednosti. Izveštaj PwC-a iz 2023. godine čak je upozorio da bi ozbiljan poremećaj u snabdevanju čipovima izazvan klimatskim promenama mogao da ugrozi trećinu projektovanog proizvodnog učinka od 1 bilion dolara u roku od decenije ako se industrija ne prilagodi [95] – što bi značajno naškodilo globalnoj ekonomiji. Zbog toga ekonomski planeri integrišu poluprovodnike u procene rizika koje su obično rezervisane za osnovne sirovine.
- Berza i korporativni rast: Sami proizvođači poluprovodnika postali su neke od najvrednijih kompanija na svetu. Do kraja 2024. godine, ukupna tržišna kapitalizacija 10 najvećih firmi za čipove iznosila je oko 6,5 biliona dolara, što je rast od 93% u odnosu na godinu pre [96], zahvaljujući rastu vrednosti vezanih za veštačku inteligenciju. Giganti poput TSMC, NVIDIA, Samsung, Intel i ASML imaju tržišne kapitalizacije od po nekoliko stotina milijardi. Performanse ovih kompanija snažno utiču na berzanske indekse i tokove investicija. Zapravo, Filadelfijski indeks poluprovodnika (SOX) često se smatra barometrom zdravlja tehnološkog sektora. Bogatstvo stvoreno rastom ovih firmi je ogromno, a one zauzvrat ulažu novac nazad u istraživanje i razvoj i kapitalne investicije na rekordnim nivoima (TSMC je uložio oko 36 milijardi dolara u kapitalne izdatke 2022. godine [97], što je ekvivalentno trošku izgradnje nekoliko nosača aviona). Ovo stvara vrlu spiralu inovacija i ekonomske aktivnosti, sve dok potražnja ostaje jaka.
- Uticaj na potrošače i cene: Čipovi su veliki deo troškova u mnogim proizvodima. Kako čipovi postaju snažniji (prema Murovom zakonu), često cena po funkciji opada, što omogućava jeftiniju elektroniku ili više funkcija za istu cenu – što je dobro za potrošače i produktivnost. Međutim, nedavna nestašica i dodatni troškovi “sigurnih” lanaca snabdevanja (npr. dupliranje fabrika u regionima sa višim troškovima) mogu izazvati inflatorni pritisak. Videli smo, na primer, da su cene automobila značajno skočile 2021-2022. godine delimično zato što proizvođači automobila nisu mogli da nabave dovoljno mikrokontrolera, što je dovelo do niskih zaliha. Izveštaj Goldman Sachsa iz 2021. godine pokazao je da čipovi ulaze u širok spektar potrošačkih proizvoda, pa produžena nestašica čipova može uticati na inflaciju za primetan deo procenta. Suprotno tome, kada se snabdevanje čipovima normalizuje, to može imati deflatorni efekat na cene elektronike. Na duži rok, kontinuirani napredak u poluprovodnicima je deflatorna sila (elektronika ili pojeftinjuje ili postaje znatno sposobnija za istu cenu svake godine).
- Vladine subvencije i ROI: Sa desetinama milijardi javnih sredstava sada uloženih u inicijative za čipove, poreski obveznici i ekonomisti prate povraćaj ulaganja. Zagovornici tvrde da će se ove subvencije isplatiti kroz otvaranje visokovrednih radnih mesta i očuvanje industrija koje su od suštinskog značaja. Tu je i multiplikativni efekat – na primer, izgradnja fabrike podrazumeva mnogo građevinskih radova, a zatim i radna mesta za visoko kvalifikovane radnike, pri čemu svako radno mesto u fabrici navodno podržava još oko 4–5 drugih radnih mesta u ekonomiji (u održavanju, uslugama itd.). Međutim, kritičari upozoravaju na mogućnost prevelike ponude ili neefikasnosti kada država bira pobednike. Sredstva iz CHIPS zakona, na primer, dolaze sa određenim uslovima (podela profita u slučaju prevelike dobiti, zahtevi za brigu o deci za radnike u fabrikama itd.) kako bi se obezbedile šire koristi. Uspeh ili neuspeh ovih politika imaće ekonomske posledice: ako uspeju, regioni poput američkog Srednjeg zapada ili Saksonije u Nemačkoj mogli bi postati novi Silicijumske doline, jačajući lokalne ekonomije. Ako ne, postoji rizik od skupih promašaja.
Ukratko, poluprovodnici imaju ogroman ekonomski uticaj i direktno i indirektno. Oni podstiču rast komplementarnih industrija i nalaze se u središtu povećanja produktivnosti (brži računari = više naučnih simulacija, bolja veštačka inteligencija = više automatizacije). Ciklična priroda sektora (ciklusi rasta i pada zbog promena u potražnji) takođe može uticati na šire ekonomske cikluse. Na primer, pad u ciklusu čipova (kao 2019. ili 2023. za memorijske čipove) može naštetiti izvozu i BDP-u ekonomija sa snažnom proizvodnjom, dok rast (kao trenutni AI bum) može značajno da ih unapredi.
Kako ulazimo u 2025. godinu, prognoze su optimistične: Deloitte-ov izveštaj o industriji navodi da je 2024. bila veoma snažna sa oko 19% rasta, a 2025. bi mogla doneti još oko 11% rasta, čime bi industrija bila na putu ka toj aspiraciji od bilion dolara [98]. Rast podstiče potražnja za novim tehnologijama (AI, 5G, električna vozila) koja nadoknađuje svaki pad u prodaji pametnih telefona ili računara. Izazov će biti snalaženje u troškovima lokalizacije i geopolitičkim ograničenjima bez gušenja inovacija i obima koji su poluprovodnike i učinili tako velikom ekonomskom pričom o uspehu.
Ekološki i održivi izazovi
Koliko god da je tehnologija poluprovodnika zadivljujuća, njena proizvodnja nosi značajne ekološke troškove. Industrija se sve više suočava sa svojim izazovima održivosti – uključujući ogromnu potrošnju vode i energije, emisiju gasova sa efektom staklene bašte i hemijski otpad. Paradoksalno, iako čipovi omogućavaju zelenije tehnologije (poput efikasne elektronike i rešenja za čistu energiju), njihova proizvodnja može biti resursno intenzivna i zagađujuća ako se ne upravlja pažljivo. Ovo su ključni ekološki izazovi:
- Upotreba vode: „Poluprovodnici ne mogu postojati bez vode – i to mnogo vode,” ističe Kirsten James iz Ceres [99]. Faboratorije zahtevaju ogromne količine ultra-čiste vode (UPW) za ispiranje pločica nakon svakog hemijskog procesa. Ova voda mora biti izuzetno čista (hiljadama puta čistija od pijaće vode) kako bi se izbegla bilo kakva kontaminacija mineralima ili česticama [100]. Za proizvodnju 1.000 galona UPW, potrebno je otprilike 1.400–1.600 galona gradske vode (ostatak postaje otpadna voda) [101]. Jedna velika fabrika čipova može koristiti 10 miliona galona vode dnevno, što je ekvivalentno potrošnji vode ~30.000–40.000 domaćinstava [102]. Globalno, procenjuje se da sve fabrike poluprovodnika zajedno troše vode koliko i jedan grad od nekoliko miliona stanovnika; jedan izveštaj navodi da fabrike čipova širom sveta koriste onoliko vode koliko i grad Hong Kong (7,5 miliona ljudi) svake godine [103]. Ova velika potražnja vrši pritisak na lokalne zalihe vode, posebno u regionima koji se već suočavaju sa sušom ili nestašicom vode (npr. TSMC fabrike u Tajvanu bile su ugrožene ozbiljnom sušom 2021. godine, što je zahtevalo državnu racionalizaciju vode i čak dovoz vode kamionima do fabrika). Nestašica vode postaje ranjivost za industriju [104]. Štaviše, otpadne vode iz fabova mogu sadržati opasne hemikalije (poput kiselina, metala). Bez odgovarajućeg tretmana, ova otpadna voda može zagađivati reke i podzemne vode, šteteći ekosistemima [105]. Zaista, u nekim centrima za proizvodnju čipova u Kini i Južnoj Koreji, vlasti su prijavljivale fabrike zbog ekoloških prekršaja usled zagađenja vode [106]. Industrija odgovara ulaganjem u reciklažu vode: mnoge fabrike sada recikliraju deo svoje vode. Na primer, nova TSMC fabrika u Arizoni tvrdi da će povratiti oko 65% svoje potrošnje vode na licu mesta <a href=“https://www.weforum.org/stories/2024/07/the-water-challenge-foweforum.org, a Intel je sarađivao sa lokalnim vlastima u Oregonu i Arizoni na izgradnji postrojenja za preradu vode kako bi se dopunili podzemni rezervoari [107]. Neke fabrike u Singapuru i Izraelu recikliraju čak i veće procente. Međutim, kako potražnja za čipovima raste, ukupna potrošnja vode će i dalje rasti, što ovo čini ključnim pitanjem održivosti.
- Potrošnja energije i emisije: Proizvodnja čipova je energetski intenzivna. Rad čistih soba, pumpi i termalnih procesa u fabrici 24/7 zahteva ogromnu količinu energije. Jedna napredna fabrika može neprekidno trošiti oko 100 megavata električne energije – što je ekvivalentno potrošnji energije malog grada (desetine hiljada domaćinstava). Zapravo, „standardna velika fabrika za proizvodnju čipova troši preko 100.000 megavata energije … svakog dana,” a ceo sektor je u 2024. godini koristio oko 190 miliona tona CO₂-ekvivalenta[108]. (Ta količina emisija – 190 miliona tona – otprilike je godišnja emisija zemalja poput Vijetnama ili Australije.) Deo ovog ugljeničnog otiska dolazi od indirektne potrošnje energije (ako je lokalna mreža na fosilna goriva), a deo od direktnih emisija iz procesa. Fabrike koriste perfluorisana jedinjenja (PFCs) za jetkanje i čišćenje; ovi gasovi, poput CF₄ ili C₂F₆, imaju potencijal globalnog zagrevanja hiljadama puta veći od CO₂ i mogu opstati u atmosferi milenijumima. Iako je industrija radila na smanjenju curenja PFC-a (kao deo dobrovoljnih sporazuma iz Kjoto protokola), oni i dalje predstavljaju značajan deo emisija. Prema studiji TechInsights-a, ako se proizvodnja čipova udvostruči do 2030. godine (da bi se dostiglo tržište od 1 bilion dolara), bez ublažavanja emisije industrije bi mogle značajno porasti [109]. Da bi se rešila potrošnja energije, proizvođači čipova sve više ulažu u obnovljive izvore energije za napajanje fabrika. Na primer, TSMC je postao jedan od najvećih korporativnih kupaca obnovljive energije na svetu, sa ciljem od 40% obnovljive energije do 2030. i 100% do 2050. godine. Intel takođe ima fabrike koje koriste 100% obnovljivu električnu energiju na nekim lokacijama. Poboljšanje energetske efikasnosti unutar fabrika (npr. korišćenjem povrata toplote, efikasnijih rashladnih uređaja) je još jedan fokus. Ali, važno je napomenuti da napredniji čipovi često zahtevaju više energije po ploči za proizvodnju (npr. EUV litografija je manje energetski efikasna od starijih litografija), tako da postoji tenzija između tehnološkog napretka i potrošnje energije po čipu. Neki analitičari brinu da bi, ako se uspori Murov zakon, energija po tranzistoru zapravo mogla da poraste.
- Hemijski i opasni otpad: Proces proizvodnje poluprovodnika koristi toksične i opasne supstance – gasove poput silana ili arsina, korozivne tečnosti (kiseline, rastvarače) i teške metale. Bezbedno upravljanje tokovima otpada je ključno. Fabrike proizvode hemijski otpad koji mora biti pažljivo tretiran ili odložen. Na primer, korišćeni rastvarači i sredstva za jetkanje mogu se destilovati i reciklirati, kiseline neutralisati, a suspenzije filtrirati za ponovnu upotrebu. Kompanije poput Veolia nude usluge posebno za pomoć fabrikama u reciklaži otpada – pretvarajući iskorišćene hemikalije u korisne proizvode ili bezbedno spaljujući otpad i prikupljajući energiju [110]. Uprkos najboljim praksama, nesreće (curenje hemikalija, nepropisno odlaganje) se mogu i dešavaju, što može izazvati lokalnu ekološku štetu. Drugi aspekt je otpad od ambalaže – proizvodnja uključuje mnogo jednokratnih plastičnih kontejnera, rukavica, mantila itd. u čistim sobama. Mnoge firme sada pokušavaju da smanje i recikliraju i ovu čvrstu vrstu otpada [111]. Tu je i e-otpad nizvodno, ali to se više odnosi na odlaganje gotovih elektronskih proizvoda nego na samu proizvodnju čipova.
- Otpornost na klimatske promene: Ironično, klimatske promene predstavljaju direktnu pretnju proizvodnji čipova, čak i dok će čipovi biti potrebni za borbu protiv klimatskih promena. Fabrike se nalaze na mestima koja sve češće doživljavaju ekstremne vremenske prilike: tajfune u Istočnoj Aziji, toplotne talase i suše (npr. zapad SAD, Tajvan) itd. Izveštaj CNBC-a iz 2024. istakao je kako bi jedna oluja ili poplava koja pogodi ključni “grad čipova” mogla poremetiti snabdevanje – na primer, hipotetički tajfun Helene koji pogodi tajvanski grad Hsinchu (gde je sedište TSMC-a) mogao bi biti katastrofalan [112]. Kompanije sada procenjuju klimatske rizike za svoje objekte. Stres zbog vode je u prvom planu – istraživanje iz 2023. među rukovodiocima u industriji čipova pokazalo je da je 73% zabrinuto zbog rizika po prirodne resurse (vodu) za svoje poslovanje [113]. Mnogi uvode otpornost na klimatske promene, kao što su izgradnja skladišta vode na licu mesta, rezervno napajanje i diverzifikacija geografskih lokacija. PricewaterhouseCoopers je upozorio da bez prilagođavanja, do 32% globalnog snabdevanja poluprovodnicima može biti ugroženo do 2030. godine zbog klimatski izazvanog stresa na vodne resurse i drugih klimatskih uticaja [114].
- Pozitivne inicijative: S druge strane, industrija je pojačala svoje obaveze prema održivosti. Do 2025. godine, skoro sve velike poluprovodničke kompanije imaju neki oblik cilja za smanjenje ugljenika ili postizanje ugljenične neutralnosti. TSMC ima za cilj da smanji emisije za 20% do 2030. godine (u odnosu na nivo iz 2020) i postigne neto nultu emisiju do 2050. godine. Intel ima cilj neto nulte operativne emisije do 2040. i ulaže u ekološki prihvatljive fabrike (već je postigao 82% ponovne upotrebe vode i 100% zelene energije na lokacijama u SAD-u do 2022. godine). Samsung je najavio ekološke ciljeve koji su u skladu s tim – npr. nabavka obnovljive energije za inostrane operacije i poboljšanje energetske efikasnosti svojih procesa. Još jedan pozitivan aspekt je što proizvodi industrije pomažu u smanjenju emisija na drugim mestima – na primer, energetski efikasni čipovi smanjuju potrošnju energije u data centrima i elektronici; čipovi u sistemima obnovljive energije poboljšavaju efikasnost mreže. Jedna studija SIA (Udruženje poluprovodničke industrije) sugerisala je da za svaku tonu CO₂ koju emituje sektor čipova, tehnologije omogućene čipovima pomažu u smanjenju nekoliko tona u drugim sektorima (kroz uštedu energije). Da li to zaista nadoknađuje otisak je predmet rasprave, ali je jasno da su poluprovodnici ključni za klimatska rešenja (pametne mreže, električna vozila itd.).
Da ilustrujemo napredak: Sony-jeva poluprovodnička divizija u Japanu navodi da jedna od njihovih fabrika ponovno koristi oko 80% svoje otpadne vode i gradi nove objekte za reciklažu kako bi to poboljšala [115]. Mnoge kompanije su se pridružile Responsible Business Alliance inicijativama za održive lance snabdevanja, obezbeđujući da minerali koje koriste (npr. kobalt, tantal) nisu iz konfliktnih zona i da su odgovorno iskopavani. Takođe, formiraju se konzorcijumi za zajedničko rešavanje rasprostranjenih problema – na primer, IMEC u Belgiji vodi programe za održivu proizvodnju poluprovodnika, istražujući alternative PFC gasovima i načine za smanjenje potrošnje energije po pločici.
Zaključno, uticaj proizvodnje poluprovodnika na životnu sredinu nije zanemarljiv i mora se upravljati njime. Dobra vest je da lideri industrije to priznaju. Kako je navedeno u jednom izveštaju Deloitte-a, proizvodnja čipova u vrednosti od trilion dolara do 2030. imaće uticaj na životnu sredinu – pitanje je kako ga ublažiti[116]. Put napred uključuje veću transparentnost (kompanije objavljuju podatke o vodi i ugljeniku), postavljanje ciljeva zasnovanih na nauci za emisije, ulaganje u prakse cirkularne ekonomije (kao što su ponovna upotreba hemikalija, ciljevi nulte količine otpada na deponijama [117]), i partnerstvo sa vladama (za infrastrukturu kao što su obnovljiva energija i tretman vode). Potrošači i investitori takođe zahtevaju ekološki prihvatljivije prakse – veliki kupci čipova poput Apple-a, na primer, žele da njihov lanac snabdevanja (uključujući dobavljače čipova kao što je TSMC) koristi 100% obnovljivu energiju. Ovaj spoljašnji pritisak pomaže da se podstaknu promene.
Dakle, dok industrija čipova ima još posla na smanjenju svog ekološkog otiska, preduzima značajne korake. Uostalom, ušteda vode i energije često se poklapa sa dugoročnom uštedom troškova. A u svetu u kojem je održivost sve važnija, izvrsnost u „zelenoj proizvodnji čipova“ može postati još jedna konkurentska prednost. Možda ćemo čak videti da tehnologije poput novih metoda suvog jetkanja (koje koriste manje hemikalija) ili zamena za PFC gasove postanu standardna praksa, podstaknute ekološki osvešćenim istraživanjem i razvojem. Nada je da se sledeća faza rasta poluprovodničke industrije može postići na način koji funkcioniše sa okolinom, a ne protiv nje [118] – čime se obezbeđuje da digitalna revolucija pokrenuta čipovima bude održiva za planetu.Izazovi radne snage i talenata
Proizvodnja poluprovodnika nije samo stvar čistih soba i mašina – ona se suštinski oslanja na ljude sa visokospecijalizovanim veštinama. A ovde se industrija suočava sa ključnim izazovom: rastući nedostatak talenata i jaz u veštinama. Kako države ulažu u nove fabrike i istraživanje i razvoj, postavlja se pitanje: ko će raditi u tim postrojenjima i pokretati inovacije, posebno u eri kada postojeća radna snaga stari, a mlađi talenti se okreću softveru ili drugim oblastima?
Ključna pitanja i dešavanja u vezi sa radnom snagom u industriji poluprovodnika:
- Starenje radne snage i talas penzionisanja: U mnogim regionima, trenutna inženjerska radna snaga u industriji poluprovodnika je pretežno starija, iskusni profesionalci – a veliki broj njih se približava penziji. Na primer, u Sjedinjenim Državama „55% radne snage u industriji poluprovodnika ima više od 45 godina, dok je manje od 25% mlađe od 35 godina,“ prema podacima iz sredine 2024. godine [119]. Slična je situacija i u Evropi: „20% radnika u evropskoj industriji poluprovodnika ima više od 55 godina, a oko 30% radne snage u nemačkoj industriji poluprovodnika očekuje se da ode u penziju u narednoj deceniji,“ prema analizi EE Times-a [120]. Ovo je nadolazeći „odliv mozgova“ kako veterani napuštaju industriju. Industrija rizikuje da izgubi decenije institucionalnog znanja brže nego što može da ga nadomesti – što je zabeleženo i u Deloitte-ovoj studiji o talentima, koja upozorava na „nedosledan prenos znanja i premalo novih kadrova koji bi usvojili ekspertizu“ [121].
- Nedovoljan dotok novih talenata: Istorijski gledano, karijere u čip inženjeringu (bilo da je reč o elektrotehnici, nauci o materijalima ili održavanju opreme) nisu privlačile toliko mladih talenata kao, na primer, razvoj softvera ili nauka o podacima. Ovaj posao se često smatra specijalizovanijim, zahteva napredne diplome, a profil industrije među diplomcima je opao još od vremena procvata PC industrije. Zajednička SEMI-Deloitte studija još iz 2017. godine već je istakla „predstojeći jaz u talentima“ i navela da se poluprovodničkoj industriji teško ide sa brendiranjem i vrednosnom ponudom za nove diplomce[122]. U 2023-2024, uprkos visokotehnološkoj prirodi ove oblasti, sve manje studenata bira oblasti povezane sa poluprovodnicima, a kompanije prijavljuju poteškoće u popunjavanju pozicija od početnog nivoa do istraživača sa doktoratom. Rezultat: mnogo otvorenih radnih mesta, malo kvalifikovanih kandidata. Ovo je posebno izraženo u regionima koji pokušavaju da prošire proizvodnju čipova sa niskog nivoa (npr. SAD, koje moraju da obuče mnogo više tehničara za svoje nove fabrike, ili u Indiji koja je tek na početku).
- Regionalne neusklađenosti i lekcija TSMC-a iz Arizone: Jedan od najzapaženijih primera problema sa talentima bio je TSMC-ovo kašnjenje u Arizoni. TSMC gradi fabriku vrednu 40 milijardi dolara u Arizoni – jedan od ključnih stubova američkog plana za povratak napredne proizvodnje čipova u zemlju. Međutim, sredinom 2023. godine TSMC je najavio da će otvaranje fabrike biti pomereno sa 2024. na 2025. godinu, navodeći kao razlog „nedovoljan broj kvalifikovanih radnika“ u lokalnoj radnoj snazi [123]. Kompanija je imala poteškoća da pronađe dovoljno američkih radnika sa specijalizovanim znanjem za izgradnju i instalaciju napredne opreme za fabriku, a suočila se i sa „otporom sindikata na pokušaje dovođenja radnika iz Tajvana“ da pomognu[124]. TSMC je morao da pošalje stotine iskusnih tehničara iz Tajvana u Arizonu kako bi obučili lokalne radnike i završili instalaciju čistih soba. Predsednik kompanije Mark Liu je napomenuo da svaki novi projekat ima svoju krivu učenja, ali je naglasio da je američki nedostatak radne snage ozbiljna prepreka [125]. Ova situacija pokazuje da je ekspertiza koncentrisana u postojećim centrima (kao što je Tajvan za najnapredniju proizvodnju) i da se teško prenosi na druga mesta. Sada svi američki projekti izgradnje fabrika (nove Intel fabrike, proširenje Samsung fabrike u Teksasu itd.) pojačavaju regrutaciju i obuku, sarađujući sa lokalnim koledžima i inženjerskim fakultetima na razvoju talenata. Ali, obučavanje diplomca da postane iskusan inženjer procesa u poluprovodnicima može potrajati godinama praktičnog iskustva. Dakle, razvoj domaćih talenata može kasniti za izgradnjom fabrika.
- Kineski podsticaj za talente: U međuvremenu, Kina agresivno regrutuje čip talente širom sveta kako bi prevazišla svoja tehnološka ograničenja. Kao što je pomenuto, pošto zapadne zemlje ograničavaju transfer tehnologije, Kina se okrenula regrutovanju pojedinaca. Istraga Reuters-a iz 2023. godine otkrila je da je Kina tiho zaposlila stotine inženjera iz tajvanskog TSMC-a i drugih kompanija, nudeći pakete nadoknada koji su ponekad duplo veći od njihove plate, plus pogodnosti poput stanovanja [126]. Ideja je da se stručnost uveze u kineske fabrike i dizajnerske kuće (što donekle podseća na to kako je Tajvan prvobitno pokrenuo svoju industriju vraćanjem inženjera obučenih u SAD 1980-ih). Međutim, to je izazvalo tenzije – Tajvan je čak pokrenuo istrage i pooštrio zakone kako bi sprečio curenje intelektualne svojine putem preotimanja kadrova. SAD takođe sada zabranjuje svojim građanima (i nosiocima zelene karte) da rade za određene kineske čip kompanije bez dozvole [127], nakon što je primećeno da mnogi bivši zaposleni američkih firmi prihvataju unosne poslove u Kini. Ipak, „rat za talente“ znači da su iskusni inženjeri širom sveta veoma traženi, a plate rastu. Ovo je odlično za inženjere, ali može biti problematično za kompanije i regione koji ne mogu da pariraju platama koje nude bogatiji ponuđači (bilo da je to kineski startup sa državnim subvencijama ili fabrika finansirana iz američkog CHIPS zakona).
- Inicijative za obuku i obrazovanje: Prepoznajući usko grlo u talentima, pojavile su se brojne inicijative. U okviru CHIPS zakona, SAD su izdvojile sredstva ne samo za fabrike, već i za razvoj radne snage – u partnerstvu sa univerzitetima i koledžima za zajednicu kako bi se kreirali novi programi obrazovanja u oblasti poluprovodnika [128]. Na primer, Univerzitet Purdue je pokrenuo Program za diplome iz oblasti poluprovodnika sa ciljem da svake godine diplomira stotine inženjera obučenih za čipove, a Državni univerzitet Arizone proširuje programe kako bi podržao prisustvo TSMC-a. Slično, evropski Zakon o čipovima uključuje stipendije i prekogranične mreže za obuku kako bi se podstaklo više stručnjaka za mikroelektroniku. Kompanije takođe pojačavaju internu obuku; Intel, na primer, interno vodi dugogodišnji „koledž za fabrike“ i proširuje programe praksi i kooperacije. Jedan od izazova, međutim, jeste što se mnogo prećutnog znanja u proizvodnji čipova ne uči iz udžbenika – ono se stiče radom u fabrikama. Dakle, povećanje broja talenata zahtevaće kombinaciju formalnog obrazovanja i praktičnih pripravničkih programa u postojećim postrojenjima. Vlade bi čak mogle da olakšaju imigracione propise kako bi privukle strane talente (SAD razmatraju posebnu viznu kategoriju za stručnjake za čipove, a Japan privlači tajvanske i korejske inženjere za rad u Rapidusu).
- Radna kultura i privlačnost: Još jedan problem je učiniti karijeru u poluprovodničkoj industriji privlačnom. Industrija može biti zahtevna – fabrike rade 24/7, inženjeri često rade u smenama, a preciznost koja se zahteva znači rad u okruženju pod visokim pritiskom. Kao što je Reuters naveo, TSMC je otkrio da su američki radnici manje skloni da izdrže „naporan“ rad u smenama tokom celog dana u fabrikama čipova u poređenju sa radnicima u Tajvanu ili Japanu [129]. U Japanu postoji kulturna norma dugih radnih sati što odgovara potrebama fabrika čipova, dok u SAD očekivanja o ravnoteži između posla i privatnog života mogu biti u sukobu sa potrebama za noćnim smenama. Kompanije će možda morati da se prilagode (npr. više automatizacije kako bi se smanjile noćne smene, ili podsticaji za rad u nepopularnim terminima). Takođe, industrija bi mogla da poboljša svoj imidž isticanjem zanimljive i uticajne prirode posla – vi omogućavate budućnost tehnologije – i podsticanjem raznolikosti i inkluzije (tradicionalno je dominirala muška populacija i mogla bi više da uključi nedovoljno zastupljene grupe). Istorijski nedostatak glamura u poređenju sa softverom sada donekle bledi jer su poluprovodnici često u vestima, ali kontinuirani rad na promociji je ključan.
- Nedostatak kadrova u brojkama: Da kvantifikujemo, SEMI (industrijsko udruženje) je procenio krajem 2022. da bi do 2030. industrija mogla da se suoči sa nedostatkom od otprilike 300.000 kvalifikovanih radnika na globalnom nivou ako se trenutni trendovi nastave. Ovo uključuje sve, od istraživača sa doktoratom do tehničara za održavanje opreme. Najizraženiji nedostaci su kod inženjera za opremu, inženjera procesa u fabrikama i EDA softverskih stručnjaka. EDA kompanije poput Synopsys-a takođe prijavljuju potrebu za više stručnjaka za algoritme i veštačku inteligenciju kako bi unapredili sledeću generaciju alata za dizajn (koji sada uključuju AI – prave čipove za dizajn čipova!). Drugi segment su poslovi na nivou tehničara – oni sa dvogodišnjim tehničkim diplomama koji upravljaju i održavaju opremu u fabrikama. Zemlje poput SAD su poslednjih decenija nedovoljno ulagale u stručno obrazovanje za ovakve uloge, pa je obnova tog kadrovskog lanca ključna.
- Međunarodna saradnja naspram ograničenja: Zanimljivo je da, iako su potrebe za kadrovima globalne, neke politike otežavaju kretanje stručnjaka. Američka izvozna pravila ne ograničavaju samo hardver već i ljudsko znanje (osobe iz SAD moraju imati dozvole za rad sa određenim kineskim fabrikama). Ovo može ograničiti bazu stručnjaka koji su voljni ili u mogućnosti da rade na određenim mestima, što efektivno segmentira tržište rada. S druge strane, savezničke zemlje razmatraju načine za razmenu kadrova – npr. možda „program razmene kadrova“ između američkih i tajvanskih fabrika za međusobnu obuku inženjera, ili međusobno priznavanje kvalifikacija između EU i SAD kako bi inženjeri lakše prelazili na projekte.
- Naknade i konkurencija: Nedostatak talenata doveo je do rasta plata u ovoj oblasti, što je dobro za privlačenje ljudi, ali takođe povećava troškove za kompanije. U periodu 2021-2022, neke poluprovodničke firme su davale značajna povećanja plata ili bonuse kako bi zadržale zaposlene. TSMC je navodno ponudio povećanja plata od preko 20% u 2022. godini usled pokušaja preotimanja kadrova. U regionima poput Indije, gde su plate za dizajnere čipova istorijski bile niže, multinacionalne kompanije sada nude mnogo veće pakete kako bi sprečile odliv talenata kod konkurencije ili u inostranstvo. Sve ovo je odlično za profesionalce, ali može smanjiti profitne marže ili uticati na to gde će se kompanije širiti (mogle bi tražiti regione sa dobrim obrazovnim sistemima, ali i dalje razumnim troškovima rada – jedan od razloga zašto Intel i drugi gledaju ka mestima poput Ohaja ili severne države Njujork, umesto ultra-popularnih tržišta rada).
Da sumiramo, problem sa talentima u poluprovodničkoj industriji je ključni ograničavajući faktor za ambiciozne planove širenja ove industrije. Postoji određena ironija: možemo potrošiti milijarde na nove, sjajne fabrike, ali bez stručnih ljudi koji će ih voditi, one su samo prazne ljušture. Kao što je predsednik SIA rekao 2022. godine, „Ne možete imati preporod proizvodnje bez preporoda radne snage“. U narednih nekoliko godina očekuje se zajednički napor da se inspiriše i obuči nova generacija stručnjaka za čipove. To može značiti ažuriranje inženjerskih nastavnih planova sa više sadržaja o proizvodnji poluprovodnika, ponudu atraktivnih stipendija, pa čak i pokretanje STEM programa u srednjim školama kako bi se učenici zainteresovali za „pravljenje sledećeg čipa sa milijardu tranzistora“, a ne samo za pisanje sledeće aplikacije.
U međuvremenu, kompanije će koristiti privremena rešenja: prekvalifikaciju inženjera iz srodnih industrija, ponovno angažovanje penzionisanih stručnjaka kao konsultanata i korišćenje više automatizacije i veštačke inteligencije kako bi se smanjile potrebe za radnom snagom u fabrikama. Vlade bi takođe mogle prilagoditi imigracionu politiku – na primer, SAD bi mogle automatski dodeliti zelenu kartu diplomcima sa relevantnim doktoratima sa američkih univerziteta kako bi ih zadržale u zemlji.
Ulog je veliki: ako se problem nedostatka talenata ne reši, to bi moglo postati usko grlo koje usporava tempo inovacija i povećanja kapaciteta, potkopavajući ciljeve tih višemilijarderskih inicijativa za čipove. S druge strane, ako uspemo da inspirišemo novi talas talenata u mikroelektronici, taj ljudski kapital bi mogao da održi novo zlatno doba napretka u poluprovodnicima. Kako je jedan stručnjak duhovito rekao: „Najvažniji resurs čip industrije nije silikon, već mozgovi.“ I obezbeđivanje dovoljnog broja tih mozgova koji rade na poluprovodnicima je jednako važno kao i bilo koji drugi faktor pomenut u ovom izveštaju.
Poluprovodnici se često nazivaju „DNK tehnologije“, a ova detaljna analiza jasno pokazuje zašto. Od fizike njihovog funkcionisanja, preko složenog globalnog plesa proizvodnje, do strateških i ljudskih izazova koji oblikuju njihovu budućnost – čipovi se nalaze na raskršću nauke, ekonomije i geopolitike. Od 2025. godine, svet postaje svestan realnosti da onaj ko prednjači u proizvodnji poluprovodnika prednjači i u modernoj ekonomiji. Zato svedočimo višemilijarderskim ulaganjima, međunarodnim borbama za talente i materijale, i munjevitim inovacijama – sve u isto vreme.
Za širu javnost, sve ovo može delovati daleko – dok ne postane blisko. Nedostatak čipova može učiniti automobile skupljim ili uređaje nedostupnim; promena politike može odrediti da li će sledeći pametni telefon imati revolucionarni procesor ili zaostajati. Dobra vest je da se tokom 2024. i u 2025. godini ulažu velika sredstva u jačanje i reinvenciju lanca snabdevanja, uzbudljive nove tehnologije su na vidiku, a stručnjaci iz industrije sarađuju kako bi rešili uska grla od litografije do obuke radne snage. Priča o proizvodnji poluprovodnika je zaista priča o stalnoj reinvenciji – baš kada se čini da smo dostigli granicu, inženjeri pronađu novi put (bilo da su to 3D čipovi, EUV ili nešto što tek dolazi).
U narednim godinama, obratite pažnju na nekoliko stvari: Da li će projekti fabrika u SAD i EU brzo dati rezultate? Može li Kina ostvariti svoje ambiciozne ciljeve samodovoljnosti uprkos sankcijama? Hoće li naslednici Murovog zakona poput čipleta nastaviti da donose poboljšanja performansi? Može li industrija postati ekološki prihvatljivija i privući raznovrstan kadar? Odgovori na ova pitanja oblikovaće ne samo tehnologiju koju koristimo, već i geopolitički i ekonomski pejzaž 21. veka.
Jedno je sigurno: ovi mali čipovi postali su ogromni po značaju. “Ratovi čipova” i trka za silicijum će se nastaviti, ali idealno kroz konkurenciju koja podstiče inovacije i saradnju koja obezbeđuje stabilnost. Na kraju, svaki potrošač i svaka zemlja mogu imati koristi ako ekosistem poluprovodnika ostane dinamičan, bezbedan i održiv. Kao što smo videli, to će zahtevati vešto upravljanje svime, od atoma do trgovinskih politika. Svet posmatra – i ulaže – u ovaj sektor kao nikada do sada.
Za one koji žele da saznaju više ili prate dešavanja, evo nekoliko javnih resursa i dodatne literature o proizvodnji poluprovodnika i trendovima u industriji:
- Udruženje poluprovodničke industrije (SIA) – Izveštaji o stanju industrije: Detaljni godišnji izveštaji sa najnovijim podacima o prodaji, investicijama i ažuriranjima politika [130].
- Deloitte-ov pregled poluprovodničke industrije za 2025. godinu: Analiza tržišnih trendova, uključujući uticaj potražnje za veštačkom inteligencijom, nedostatak kadrova i geopolitičke faktore [131][132].
- “Rat čipova” autora Krisa Milera: Toplo preporučena knjiga koja daje istorijski kontekst rivalstvu SAD i Kine oko poluprovodnika i kako smo došli do ove tačke.
- EE Times i Semiconductor Engineering: Stručne publikacije koje svakodnevno prate vesti o tehnološkim probojima, problemima u lancu snabdevanja i planovima kompanija – odlične za praćenje razvoja 3nm/2nm procesa, novih arhitektura čipova itd.
- Izveštaji Svetskog ekonomskog foruma i Ceres-a o održivosti u poluprovodničkoj industriji: Ovi izveštaji razmatraju uticaj na životnu sredinu i šta se preduzima kako bi se rešili problemi sa vodom i energijom u proizvodnji čipova [133], [134].
- Veb-sajtovi i blogovi kompanija (TSMC, Intel, ASML): Mnogi lideri u industriji objavljuju edukativne resurse ili novosti (npr. Intel-ovi ciljevi RISE za održivost do 2030. godine, ASML-ova tehnička saopštenja o EUV tehnologiji).
Prateći ove izvore, možete u realnom vremenu pratiti kako se odvija drama proizvodnje poluprovodnika – drama koja spaja najmodernije inovacije sa globalnom strategijom visokih uloga. Nije preterano reći da će budućnost biti vođena čipovima, te je razumevanje ove oblasti sve važnije za svakoga ko je radoznao kuda svet ide.
Poluprovodnici su možda mali, ali nose teret modernog sveta – a sada smo podigli zavesu na to kako se prave, ko ih pravi i zašto su postali žarište i uzbuđenja i tenzija na globalnoj sceni. [135]
___________________________________________________
Pregled industrije poluprovodnika za 2025. godinu | Deloitte Insights[136]
Razumevanje CHIPS-a, prvi deo: Izazov proizvodnje poluprovodnika | Bipartisan Policy Center
Najveće zemlje proizvođači poluprovodnika 2020-2030: Statistika proizvodnje i izvoza | PatentPC[143]
Zakon o čipovima EU od 43 milijarde evra dobio zeleno svetlo. – TechHQ
Pretvaranje izazova u prilike u globalnom poluprovodničkom …
Razumevanje CHIPS-a, Prvi deo: Izazov proizvodnje poluprovodnika | Bipartisan Policy Center
[153]Globalizacija je završena, prema osnivaču TSMC-a • The Register[154]
Proizvodnja poluprovodnika i izazov vode za velike tehnološke kompanije | Svetski ekonomski forum
Izgradnja održivog puta napred za industriju poluprovodnika
Proizvodnja poluprovodnika i izazov vode za velike tehnološke kompanije | Svetski ekonomski forum
TSMC postigao dogovor sa sindikatom iz Arizone o projektu fabrike čipova vrednom 40 milijardi dolara
References
1. www.deloitte.com, 2. blog.veolianorthamerica.com, 3. steveblank.com, 4. www.techtarget.com, 5. www.techtarget.com, 6. www.techtarget.com, 7. steveblank.com, 8. bipartisanpolicy.org, 9. steveblank.com, 10. bipartisanpolicy.org, 11. bipartisanpolicy.org, 12. bipartisanpolicy.org, 13. bipartisanpolicy.org, 14. patentpc.com, 15. bipartisanpolicy.org, 16. steveblank.com, 17. steveblank.com, 18. steveblank.com, 19. patentpc.com, 20. steveblank.com, 21. patentpc.com, 22. patentpc.com, 23. www.usitc.gov, 24. patentpc.com, 25. patentpc.com, 26. steveblank.com, 27. steveblank.com, 28. steveblank.com, 29. steveblank.com, 30. patentpc.com, 31. patentpc.com, 32. patentpc.com, 33. patentpc.com, 34. patentpc.com, 35. patentpc.com, 36. patentpc.com, 37. patentpc.com, 38. techhq.com, 39. www.consilium.europa.eu, 40. patentpc.com, 41. patentpc.com, 42. patentpc.com, 43. www.usitc.gov, 44. www.usitc.gov, 45. www.usitc.gov, 46. www.nefab.com, 47. patentpc.com, 48. www.usitc.gov, 49. www.usitc.gov, 50. www.deloitte.com, 51. www.usitc.gov, 52. www.usitc.gov, 53. www.reuters.com, 54. www.theregister.com, 55. www.theregister.com, 56. www.usitc.gov, 57. patentpc.com, 58. bipartisanpolicy.org, 59. steveblank.com, 60. steveblank.com, 61. steveblank.com, 62. bipartisanpolicy.org, 63. www.bakerbotts.com, 64. steveblank.com, 65. www.bakerbotts.com, 66. www.deloitte.com, 67. www.deloitte.com, 68. www.semiconductors.org, 69. www.economist.com, 70. www.deloitte.com, 71. www.theregister.com, 72. www.theregister.com, 73. patentpc.com, 74. www.deloitte.com, 75. www.deloitte.com, 76. bipartisanpolicy.org, 77. bipartisanpolicy.org, 78. www.consilium.europa.eu, 79. www.reuters.com, 80. patentpc.com, 81. www.theregister.com, 82. www.theregister.com, 83. www.reuters.com, 84. www.deloitte.com, 85. bipartisanpolicy.org, 86. www.reuters.com, 87. www.reuters.com, 88. www.deloitte.com, 89. www.semiconductors.org, 90. www.deloitte.com, 91. www.deloitte.com, 92. steveblank.com, 93. bipartisanpolicy.org, 94. patentpc.com, 95. www.pwc.com, 96. www.deloitte.com, 97. www.reuters.com, 98. www.deloitte.com, 99. www.weforum.org, 100. www.weforum.org, 101. www.weforum.org, 102. www.weforum.org, 103. www.weforum.org, 104. www.weforum.org, 105. www.weforum.org, 106. www.weforum.org, 107. www.weforum.org, 108. blog.veolianorthamerica.com, 109. www.pwc.com, 110. blog.veolianorthamerica.com, 111. blog.veolianorthamerica.com, 112. www.deloitte.com, 113. www.weforum.org, 114. www.pwc.com, 115. www.weforum.org, 116. www2.deloitte.com, 117. blog.veolianorthamerica.com, 118. blog.veolianorthamerica.com, 119. www.deloitte.com, 120. www.deloitte.com, 121. www.deloitte.com, 122. www.deloitte.com, 123. www.manufacturingdive.com, 124. www.reuters.com, 125. www.reuters.com, 126. www.deloitte.com, 127. www.deloitte.com, 128. bipartisanpolicy.org, 129. www.reuters.com, 130. www.deloitte.com, 131. www.deloitte.com, 132. www.deloitte.com, 133. www.weforum.org, 134. blog.veolianorthamerica.com, 135. steveblank.com, 136. blog.veolianorthamerica.com, 137. blog.veolianorthamerica.com, 138. blog.veolianorthamerica.com, 139. steveblank.com, 140. steveblank.com, 141. steveblank.com, 142. www.techtarget.com, 143. steveblank.com, 144. www.consilium.europa.eu, 145. www.reuters.com, 146. www.theregister.com, 147. www.bakerbotts.com, 148. www.semiconductors.org, 149. www.semiconductors.org, 150. www.economist.com, 151. www.economist.com, 152. www.economist.com, 153. patentpc.com, 154. www.reuters.com, 155. www.reuters.com, 156. www.reuters.com, 157. www.semiconductors.org, 158. www.semiconductors.org, 159. www.semiconductors.org, 160. bipartisanpolicy.org, 161. www.pwc.com, 162. www.pwc.com, 163. www.pwc.com
