V ozadju hladnih odnosov med Ameriko in Kitajsko se zaostruje tehnološka tekma, ki je prežela industrijo polprevodnikov. Ključni dilemi sta varnost mikročipov in procesorska moč za poganjanje machine learning algoritmov, ki so predpogoj napredka v mnogih znanstvenih disciplinah.
Dolgoročnejši aspekt tekme je razvoj kvantne informatike (računalniki in komunikacija), ki obeta naslednjo tehnološko revolucijo, vendar je hitrost razvoja odvisna od computing moči obstoječih mikročipov – posledično je ZDA prepovedala izvoz določene opreme, čipov in omejila kitajsko-ameriško sodelovanje. (1, 2, 3, 4)
- Ameriška administracija se že dlje giblje v smeri ekonomskega decouplinga (1, 2, 3). Potrjujejo se napovedi, da bo razcep postopen, oziroma najhitreje viden v strateških sektorjih, kot je proizvodnja mikročipov (litografija).
- Izdelava mikročipov spada med najzahtevnejše industrijske panoge, saj zahteva produkcijsko verigo raztezajočo se prek kontinentov. Potrebuje se surovine (rare earths); oprema za cutting edge litografijo je v domeni nizozemskega ASML, ki sodeluje z nemškim ZEISSom, ter ima backlog naročil v višini 38 milijard evrov. Večina tvrdk, ki načrtuje čipe so fabless. Eg: Apple izriše “tloris” mikročipa v EDA programu; načrt se nato pošlje v foundry (najnaprednejši proces izvaja tajvanski TSMC, korejski Samsung in ameriški Intel), ki z litografijo “natisne” čip – poleg surovin in tehnologije se potrebuje ultra-čisto vodo. Čipe se nato pošlje na Kitajsko ali druge SEA države s poceni delovno silo, kjer se čip spari z ostalimi pritiklinami (heatspreader ali lotanje na vezje), ter preda v QC in pakiranje.
VARNOST
- Ameriško delovanje se lahko razčleni na dva vzgiba – varnost in tehnološki razvoj.
- Četudi so se mikročipi razvili na ameriških tleh v 50tih in 60tih prejšnjega stoletja, je amerika v naslednjih desetletjih izgubila svoj primat na račun Azije (Japonska, Tajvan, Koreja). Ohranili so znanje za načrtovanje čipov, ter razvoj usmerili v potrošniško elektroniko in software plat računalnikov in kasneje interneta. Ameriška litografija (foundries za tiskanje čipov) je medtem zastarala, s čimer je sektor postal odvisen od tovarn v Aziji.
- Zaradi kompleksnosti modernih čipov je izjemno zahtevno odkriti backdoor vstavljen med proizvodnjo, kar je postala nočna mora za ameriški varnostno-obrambni sektor. Ključna sta varnost in zaupanje med celotno verigo – medtem rabi ameriška vojska milijarde čipov, ki med proizvodnjo potujejo čez desetine različnih podjetij izven Amerike.
- Odličen primer je F35 program, ki je sourced iz celotnega sveta, pri katerem Pentagon še vedno išče morebitne ranljivosti.
- Ameriški strahovi niso popolnoma neupravičeni, saj se je v zadnjih desetletjih razmahnila industrijska špionaža, pri kateri nedvomno sodelujejo tudi Kitajci. Nadalje se jim je očitalo, da pošilljajo na znanstveno izmenjavo v ZDA osebje blizu kitajske vojske.
- Poleg omejevanja dostopa Kitajski, je ameriška vlada sprejela ukrepe za “zavarovanje” produkcijskih verig z azijskimi partnerji, med katerimi prednjači tajvanski TSMC. Sočasen korak so milijarde investicij v izgradnjo tovarn na ameriških tleh. Trend je širše narave, saj se gradijo nove tovarne tudi drugod po svetu.
TEHNOLOŠKI RAZVOJ
- Tekma ne zajema le obstoječih mikročipov, temveč tudi prihajajočo revolucijo kvantne informatike.
- Glede na ocene analitikov, je kitajska litografija cca 5-10 let v zaostanku ob primerjavi z najnovejšimi procesi TSMCja in Samsunga. Ključen dejavnik za razumevanje je cena in zahtevnost razvoja litografije – ASML je potreboval 15 let in več kot 20 milijard dolarjev kapitala za dosego 7 in 3 nm litografije; cena TSCM tovarne je v dveh desetletjih porasla za faktor 10. (1, 2, 3)
- Na ravni klasičnih mikročipov je Washington v zadnjem letu sprejel več zakonov. Prepovedal se je izvoz ASML opreme na Kitajsko. Pred kratkim se je ustavil pretok Nvidia AI pospeševalnikov. Zadnji akt je bil usmerjen na osebje, kjer je prišlo do omejevanja ameriško-kitajskega sodelovanja na določenih tipih polprevodnikov.
- Poleg naštetega, je ameriška administracija dojela pomanjkljivosti razvoja v privatnem sektorju, zaradi česar bo v naslednjih letih namenila vsaj 52 milijard dolarjev za državno usmerjene polprevodniške projekte (raziskave, gradnja tovarn, etc). Poteza ni presenetljiva, temveč odgovor na postopanje kitajske partije, ki že leta investira sredstva v polprevodniški in tehnološki sektor (5G histerija in ameriška blokada je starejši primer tekmovanja).
- Dodatna raven težav je voodoo kvantnih računalnikov, ki lahko zlomijo trenutno enkripcijo, kar odpira Pandorin plaz težav glede varnosti in zaščite informacij. Drug aspekt je kvantna komunikacija – poenostavljeno, je prek quantum voodoja možno zgraditi omrežje, ki je 100% odporno na vdor in prisluškovanje. Aplikacije obojega za vojsko in državno varnost so verjetno jasne.
- Za konec je nujno izpostaviti, da se zgodba komaj pričenja. Ni nujno, da bodo ameriške poteze uspešne. Težko se oceni tudi kitajski napredek, ki je pred sankcijami nakopičil kritično maso znanja za samostojen razvoj. (1, 2)