chipy

Branża półprzewodników przechodzi aktualnie poważne przekształcenia, których celem jest ograniczenie produkcji chipów na Dalekim Wschodzie. Nowe ośrodki produkcyjne powstają w krajach zachodnich, gdzie panuje większa stabilność geopolityczna. Finalizowana aktualnie jest między innymi budowa fabryki TSMC w Arizonie. Jak podają źródła, jedna z linii produkcyjnych już ruszyła i wytwarzane są tam procesory dla firmy Apple.

W konsolach PlayStation i Xbox od wielu lat używane są komponenty produkowane przez firmę AMD. Niewielu jest już w stanie wyobrazić sobie sytuację, w której odpowiadałby za nie inny podmiot. Jak się jednak okazuje, w przypadku PlayStation 6 mogło być inaczej. Pod uwagę poważnie była bowiem brana oferta firmy Intel. Byłby to pokaźny zastrzyk gotówki dla mającej aktualnie problemy finansowe spółki. Sony wybrało jednak ponownie AMD.

Ostatnie miesiące były trudne dla Intela. Obok problemów ze stabilnością procesorów Raptor Lake i Raptor Lake Refresh, firma musi borykać się z niebyt dobrymi wynikami finansowymi. To oczywiście oznacza konieczność dokonywania cięć w różnych obszarach działalności. Obejmą one także budowę nowych placówek produkcyjnych. Ośrodek Intela miał powstać także w Polsce. Wiemy już, że tak się nie stanie, przynajmniej w najbliższym czasie.

Poziom technologiczny południowokoreańskich i tajwańskich firm jest na tyle wysoki, że rodzi to wśród podmiotów chińskich pokusę nielegalnego pozyskiwania informacji na temat wykorzystywanych procesów technologicznych. Nie jest tajemnicą, że takie przypadki rzeczywiście się zdarzają, czego dowodem jest zatrzymanie przez koreańską Policję dwóch byłych pracowników Samsunga. Szkody, które mieli wyrządzić są liczone w miliardach dolarów.

Chińska branża półprzewodników mierzy się z licznymi ograniczeniami międzynarodowymi. Jednocześnie tamtejszy rząd inwestuje pokaźne sumy pieniędzy w jej rozwój, co ma zmniejszyć dystans do zachodnich producentów. Ostatnie wydarzenia pokazują, że zaczyna przynosić to efekty. Nadchodząca karta graficzna Loongson 9A2000 ma być wielokrotnie bardziej wydajna niż model z poprzedniej generacji. Może nawet nawiązać walkę ze starszymi GPU NVIDII.

Intel prowadzi nieustannie prace nad nowymi procesami technologicznymi. Według wcześniejszych doniesień, niżej pozycjonowane CPU z rodziny Arrow Lake miały korzystać z procesu 20A, a pozostałe z rozwiązania TSMC. Plany te jednak nieco się zmieniły. Amerykańska firma ogłosiła, że przejście na proces Intel 18A odbędzie się szybciej niż pierwotnie zakładano, a jednostki Arrow Lake będą wykorzystywały proces zewnętrznego partnera.

Tajwan jest jednym z najbardziej zaawansowanych technologicznie obszarów na świecie i jednocześnie liderem w produkcji chipów. To sprawia, że pochodzący stamtąd inżynierowie mają wiedzę dotyczącą najbardziej zaawansowanych procesów technologicznych w branży półprzewodników. Chińskie firmy także chciałyby niewątpliwie z tego potencjału skorzystać, dlatego podejmowane są starania, by pozyskać tych pracowników. Nie zawsze odbywa się to w pełni legalnie.

Sankcje, którymi USA objęły Chiny niewątpliwie bardzo utrudniły temu krajowi dostęp do najbardziej zaawansowanych chipów, a także urządzeń służących do ich wytwarzania. Jednocześnie zaowocowały olbrzymimi inwestycjami państwowymi w tamtejszą branżę półprzewodników. Widać to między innymi po wydatkach Państwa Środka na sprzęt do produkcji chipów. W pierwszej połowie bieżącego roku Chiny stały się w tej kategorii liderem.

Szklane substraty będą prawdopodobnie przyszłością branży półprzewodników. Mają one liczne zalety w porównaniu do substratów organicznych, które są wykorzystywane od wielu lat do produkcji chipów. Nad nowym rozwiązaniem od dłuższego czasu pracuje Intel, ale także inne firmy technologiczne coraz śmielej zerkają w tym kierunku. To oznacza, że szklane substraty mogą docelowo stać się branżowym standardem, który będzie wykorzystywany nawet przez dziesiątki lat.

Ostatnie miesiące upłynęły pod znakiem niebywałego sukcesu NVIDII. Dzięki boomowi na rynku sztucznej inteligencji amerykańska spółka osiągnęła rekordową kapitalizację i przychody. Na wynik ten złożyła się ciężka praca osób zatrudnionych w przedsiębiorstwie, ze szczególnym uwzględnieniem inżynierów. NVIDIA jest wymarzonym miejscem pracy dla wielu. Choć można tam stosunkowo szybko się wzbogacić, to wymagane jest niemałe poświęcenie.

Intel chce wybudować kilka ośrodków produkcyjnych poza regionem Dalekiego Wschodu. Takowe mają powstać w USA oraz Niemczech. Mniejsza placówka jest planowana także na terenie Polski. W świetle niezadowalających wyników finansowych amerykańskiej spółki pojawiły się jednak obawy o dalsze losy tych inwestycji. Wątpliwości wyrażają niemieccy politycy, którzy są bardzo zaniepokojeni milczeniem Intela w sprawie budowy fabryk w pobliżu Magdeburga.

Wiele znaczących podmiotów na rynku nowych technologii rozpoczęło prace nad chipami do obsługi sztucznej inteligencji. Swoje procesory przygotowują między innymi takie firmy, jak Microsoft czy Meta. Nad tego typu projektem pracował też wstępnie Intel do spółki z SoftBankiem, czyli głównym właścicielem Arm. Źródła podają jednak, że ta kooperacja może wkrótce dobiec końca. Japońska spółka jest bowiem niezadowolona z postępu dotychczasowych prac.

Rządy wielu państw wprowadziły szeroko zakrojone dofinansowania do branży półprzewodników. Dotyczy to Stanów Zjednoczonych, krajów Unii Europejskiej, ale też Chin czy Japonii. Celem jest uzyskanie zdolności produkcyjnej zaawansowanych chipów. Jak to zwykle bywa w takich przypadkach, proces realizacji założeń nie jest łatwy i pojawiają się rozmaite przeszkody. Dotyczy to także sporego odsetka inwestycji, jakie są aktualnie realizowane w USA.

Specyfika pracy w przedsiębiorstwach z Dalekiego Wschodu diametralnie różni się od tej, która obowiązuje w świecie zachodnim. Na Tajwanie od pracowników wymaga się dużo większego zaangażowania w wykonywane obowiązki. Często odbywa się to kosztem czasu wolnego. Taki model jest zwykle nie do przyjęcia w krajach Europy Zachodniej czy w Stanach Zjednoczonych. Boleśnie przekonuje się o tym TSMC, które buduje tam swoje fabryki.

Chińska branża półprzewodników traci wciąż dużo dystansu do jej zachodnich odpowiedników. Władze Państwa Środka podejmują jednak intensywne starania, by go zmniejszyć. Światło dzienne ujrzał właśnie nowy procesor Cixin P1, który będzie można wykorzystać w konsumenckich komputerach, a także bardziej profesjonalnych systemach. Nie jest to jednak w pełni autorski projekt chińskich firm. Odpowiedniej licencji udzieliła bowiem brytyjska firma Arm.

TSMC buduje lub wkrótce rozpocznie budowę kilku ośrodków produkcyjnych poza Tajwanem. Nowe fabryki powstaną w Stanach Zjednoczonych i Japonii. Na liście znajduje się także placówka w Europie. Niemiecki ośrodek będzie pierwszym tego typu przedsięwzięciem TSMC na Starym Kontynencie. Główna faza projektowania dobiegła już końca, a rozpoczęcia budowy należy spodziewać się w przeciągu kilku najbliższych tygodni.

Produkcja najbardziej zaawansowanych chipów to domena przede wszystkim tajwańskiej firmy TSMC. Przedsiębiorstwo podejmuje też starania, by dokonać dywersyfikacji w zakresie miejsc produkcji. W rezultacie fabryki TSMC powstają na przykład w Stanach Zjednoczonych. Tamtejszy rynek pracowniczy nie jest jednak jednak łatwy. Wszystko wskazuje na to, że tajwański podmiot będzie musiał mierzyć się z poważną konkurencją ze strony Intela.

Wojna handlowa pomiędzy Stanami Zjednoczonymi i Chinami szybko się nie skończy. Wręcz przeciwnie, są przesłanki wskazujące na to, że będzie się ona stopniowo zaostrzać. USA planują nałożenie kolejnych sankcji na branżę półprzewodników w Państwie Środka. Nowe restrykcje są określane nawet przez niektórych sojuszników Stanów Zjednoczonych mianem "drakońskich". Nie ma zatem wątpliwości, że będą znacząco oddziaływały na producentów chipów.

Obecnie wiele firm technologicznych dostrzega duże ograniczenia wysłużonych substratów wykonanych z materiałów organicznych i tworzyw sztucznych. Dynamiczny rozwój sztucznej inteligencji przyspieszył potrzebę przejścia na szklane odpowiedniki, które oferują szereg zalet, zwłaszcza w kontekście układów wykorzystujących wiele chipletów, takich jak wysokowydajne procesory serwerowe AMD EPYC i akceleratory graficzne AMD Instinct.

Przedsiębiorstwo AMD od lat skupiało się głównie na udoskonalaniu swoich architektur GPU i CPU, projektowaniu chipów i wydawaniu pełnych produktów. Dopiero na samym końcu znajdował się dział odpowiedzialny za oprogramowanie oraz współpracę z innymi firmami software'owymi. W związku z tym wielokrotnie przyszło nam długo czekać na takie technologie jak FSR 3.0, Anti-Lag+ czy AFMF. Jednak teraz wszystko ma się zmienić.

Ostatnie kilkadziesiąt miesięcy w branży półprzewodników upłynęło pod znakiem napięć pomiędzy Stanami Zjednoczonymi a Chinami. Na Państwo Środka nałożono nowe sankcje, które ograniczają dostęp tamtejszych podmiotów do zaawansowanych narzędzi służących do produkcji chipów oraz najszybszych akceleratorów graficznych do obsługi AI. Były szef holenderskiego ASML ostrzega, że konflikt pomiędzy mocarstwami potrwa jeszcze długo.

Chiny starają się szybko nadrobić dystans, który dzieli ich branżę półprzewodników od zachodnich rozwiązań technologicznych. Proces nie jest łatwy i trudno ocenić, kiedy i czy w ogóle te działania zakończą się sukcesem. Trudności widać dobrze na przykładzie firmy Huawei, która opracowała własne chipy do obsługi sztucznej inteligencji – Ascend 910B. Ich produkcją zajmuje się od pewnego czasu chiński SMIC i wiele wskazuje na to, że nie przebiega ona gładko.

Znaczącą barierą w rozwoju chińskiej branży półprzewodników są restrykcje, które uniemożliwiają pozyskanie zaawansowanego sprzętu do produkcji chipów. Jest to w sposób szczególny widoczne w przypadku narzędzi EUV, do których Państwo Środka nie ma na razie w ogóle dostępu. Zaradzić tej sytuacji mają między innymi inwestycje firmy Huawei. Podmiot buduje centrum badawczo-rozwojowe, które będzie pracowało nad chińskimi alternatywami dla EUV.

Coraz więcej fabryk powiązanych z branżą półprzewodników powstaje poza regionem Dalekiego Wschodu. Jedną z firm, które prowadzą takie inwestycje jest Samsung. Nowy ośrodek produkcyjny powstaje między innymi w USA. Jego start planowany był na 2024 rok, ale zostanie on najprawdopodobniej opóźniony. Koreańska firma rozważa dokonanie znaczących ulepszeń w procesie technologicznym fabryki. Może to być jeden z najbardziej zaawansowanych ośrodków na świecie.

Postęp technologiczny bardzo często wiąże się z koniecznością ponoszenia coraz wyższych kosztów. Składają się na nie niezbędne ulepszenia w zakresie procesów technologicznych, ale także wydatki badawczo-rozwojowe. W tym kontekście nie jest zaskoczeniem, że TSMC planuje podnieść ceny na swoje usługi. Podwyżki najmocniej odczują podmioty, które korzystają z najbardziej zaawansowanych metod pakowania chipów tajwańskiej firmy.

Amerykańskie sankcje ograniczyły znacząco dostęp Chin do najbardziej zaawansowanych technologii w branży półprzewodników. W sposób szczególny dotyczy to sprzętu wykorzystywanego do treningu i obsługi sztucznej inteligencji. Najwyraźniej jednak administracja USA nie jest w pełni zadowolona z rezultatów. Już wkrótce sankcje mogą zostać rozszerzone. Tym razem ograniczeniom mają podlegać tranzystory GAA, pamięć HBM i powiązane z nimi technologie.

Choć Chiny w oficjalnych komunikatach zapewniają, że nie chcą siłą przejmować Tajwanu, to wielu amerykańskich ekspertów ma co do tego poważne wątpliwości. Ten wyspiarski obszar jest największym producentem chipów na świecie, zatem ma strategiczne znaczenie zarówno dla Stanów Zjednoczonych, jak i Chin. TSMC jest przygotowane na potencjalną agresję ze strony Państwa Środka, choć wdrożenie tych planów miałoby katastrofalne skutki dla gospodarki światowej.

Amerykańskie sankcje skłoniły chiński rząd i tamtejsze przedsiębiorstwa do poszukiwania alternatyw dla zachodnich procesorów. Jedną z największych firm z Państwa Środka, które zajmują się wytwarzaniem tego typu sprzętu jest obecnie Loongson. Rozwiązania, które firma proponuje nie mogą się oczywiście równać pod względem wydajności z najnowszymi jednostkami Intela czy AMD, ale plany na przyszłość są ambitne. Poznaliśmy właśnie część z nich.

Apple od dawna współpracuje z TSMC przy produkcji procesorów do swoich urządzeń. Jednostki A17 Pro, które wykorzystywane są w wyżej pozycjonowanych modelach iPhone’a 15, zostały wykonane w procesie technologicznym 3 nm (N3B). Na procesie 2 nm będą z kolei bazować chipy obecne w sprzęcie, który trafi na rynek w 2025 lub 2026 roku. W celu zabezpieczenia dostaw wafli krzemowych do produkcji tych jednostek, na Tajwan udał się dyrektor operacyjny Apple.

Stosunki pomiędzy USA i Chinami pozostają bardzo napięte. Głównym problemem jest uzależnienie państw zachodnich od produkcji towarów w Państwie Środka i aspiracje tego kraju w kwestii objęcia kontroli nad Tajwanem. Relacje prawdopodobnie ulegną dalszemu pogorszeniu, ponieważ administracja amerykańska zapowiedziała ostatnio radykalne podwyższenie ceł na chińską elektronikę, co ma między innymi wspomóc rodzimą produkcję chipów.

Przygotowanie własnych rozwiązań sprzętowych do obsługi sztucznej inteligencji jest kosztowne i czasochłonne. Takie przedsięwzięcia okażą się jednak prawdopodobnie docelowo opłacalne. Do firm technologicznych, które pracują nad swoimi chipami do obsługi AI, dołączył właśnie Arm. Podmiot przygotowuje procesory tego typu do wewnętrznego użytku spółki SoftBank, która jest głównym właścicielem wywodzącej się z Wielkiej Brytanii firmy.

Produkcja chipów to ciągle domena krajów Dalekiego Wschodu. Widać jednak trendy, które doprowadzą w przyszłości do dużych zmian na tym rynku. Stany Zjednoczone będą prawdopodobnie największym beneficjentem tych przekształceń. Opublikowano raport, który przedstawia prognozowane zmiany udziałów poszczególnych regionów w produkcji chipów do 2032 roku. Rola Tajwanu w wytwarzaniu najbardziej zaawansowanych jednostek zmniejszy się.

NVIDIA niewątpliwie zyskała bardzo dużo na popularności rozwiązań napędzających sztuczną inteligencję. Segment centrów danych jest teraz głównym źródłem przychodów amerykańskiej firmy. Ciekawostką jest fakt, że spółka pomimo swojego rozmiaru nie posiada ciągle własnych fabryk, które zajmowałyby się produkcją chipów. Czyni ją to obecnie największym podmiotem tego typu. Dotychczasowy lider - Qualcomm - musi zadowolić się drugim miejscem.

Pakowanie CoWoS jest nieodłącznym elementem produkcji chipów, które wykorzystywane są do obsługi i treningu sztucznej inteligencji. Jest to też obecnie jedno z głównych ograniczeń stojących na drodze do znaczącego zwiększenia podaży akceleratorów AI. Choć pakowanie CoWoS nie jest wyłączną domeną TSMC, to najwięksi producenci układów graficznych sięgają zwykle po rozwiązanie tajwańskiej firmy. Rezerwacje obejmują aktualnie niemal dwa lata w przyszłość.

Cele strategiczne Chin zakładają docelowo jak największe uniezależnienie się tego kraju od zachodnich technologii. Kwestia ta oraz amerykańskie sankcje, skłaniają władze Państwa Środka do szeroko zakrojonych inwestycji w branżę produkcji chipów. Chiny posiadają już własne procesory oraz karty graficzne, choć oczywiście rozwiązania te nie mogą równać się z zachodnimi. Do rozwoju branży mają przyczynić się także specjalne dofinansowania rządowe dla firm.

Branża półprzewodników to jeden z najszybciej rozwijających się segmentów rynku nowych technologii. Duże firmy prowadzą nieustanne prace nad dostarczeniem bardziej zaawansowanych procesów technologicznych. Liderem pozostaje jednak od dłuższego czasu TSMC. Tajwańska firma zaprezentowała właśnie nowy proces A16, na którym bazowały będą niektóre chipy produkowane w 2026 roku. Jego dużą zaletą będzie efektywność energetyczna.