Ο πρόεδρος των ΗΠΑ Ντόναλντ Τραμπ διέταξε έρευνα σχετικά με τους κινδύνους εθνικής ασφάλειας που θέτει η εισαγωγή ημιαγωγών, ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται για την κατασκευή τους και τα προϊόντα που τους χρησιμοποιούν.
Η περίοδος δημόσιων σχολίων για την έρευνα έληξε στις 7 Μαΐου και το Υπουργείο Εμπορίου θα έχει έως και 270 ημέρες για να υποβάλει στον πρόεδρο τις συστάσεις του σχετικά με τις ενέργειες που πρέπει να αναλάβει για την ασφάλεια της αλυσίδας εφοδιασμού ημιαγωγών.
Ένας βασικός στόχος της έρευνας είναι να αξιολογήσει τις δυνατότητες ανάπτυξης μιας εγχώριας ικανότητας παραγωγής ημιαγωγών για την κάλυψη της ζήτησης των ΗΠΑ για προηγμένα τσιπ υπολογιστών και να κατανοήσει τον ρόλο των ξένων κατασκευαστικών δυνατοτήτων στην υποστήριξη αυτού του στόχου.
Οι Ηνωμένες Πολιτείες είναι σημαντικός παραγωγός ημιαγωγών και κατασκευάζουν σήμερα περίπου το 12% των τσιπ παγκοσμίως. Ωστόσο, εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις εισαγωγές από την Ταϊβάν και τη Νότια Κορέα για προηγμένα τσιπ, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία τεχνητής νοημοσύνης (AI).
Επιπλέον, οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν χάσει σταθερά το μερίδιό τους στην παγκόσμια κατασκευή ημιαγωγών με την πάροδο των ετών, καθώς οι αμερικανικές εταιρείες έχουν στραφεί περισσότερο στον σχεδιασμό και την έρευνα, ενώ παράλληλα έχουν μεταφέρει σε άλλες χώρες την κατασκευή τσιπ.
Αυτό έχει θέσει τις Ηνωμένες Πολιτείες σε μια επισφαλή θέση, στην οποία έχουν γίνει συντριπτικά εξαρτημένες από δύο μόνο διεθνείς εταίρους για την προμήθεια προηγμένων ημιαγωγών που απαιτούνται για την τροφοδότηση καινοτόμων τεχνολογιών, από καταναλωτικά αγαθά έως αμυντικά είδη.
Η έρευνα θα ενημερώσει επίσης την κυβέρνηση σχετικά με τον καλύτερο τρόπο περιορισμού των εξαγωγών αμερικανικού σχεδιασμού τσιπ στην κομμουνιστική Κίνα, της οποίας το μερίδιο αγοράς στην κατασκευή ημιαγωγών και συναφών προϊόντων αυξάνεται ραγδαία.
Τι ακριβώς είναι οι ημιαγωγοί; Γιατί είναι τόσο σημαντικοί; Και γιατί οι Ηνωμένες Πολιτείες είναι τόσο πρόθυμες να τους κρατήσουν μακριά από την εμβέλεια της Κίνας;
Ημιαγωγοί
Οι ημιαγωγοί αποτελούν τη βάση σχεδόν όλων των σύγχρονων ηλεκτρονικών συσκευών, από τα φορτηγά μέχρι τα κινητά τηλέφωνα, τα ψυγεία και τους υπερηχητικούς πυραύλους.
Συχνά κατασκευασμένοι από πυρίτιο και γερμάνιο, είναι ζωτικής σημασίας για την κατασκευή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων λόγω της μοναδικής τους ικανότητας να άγουν ηλεκτρικό ρεύμα υπό ορισμένες συνθήκες, ενώ δεν άγουν ηλεκτρικό ρεύμα υπό άλλες συνθήκες.
Αυτή η δυνατότητα είναι που επιτρέπει λογικές πράξεις σε υπολογιστές. Στο πιο θεμελιώδες επίπεδο, τα μηδενικά και οι μονάδες του δυαδικού κώδικα αναφέρονται σε ποικίλους βαθμούς τάσης σε ένα ψηφιακό κύκλωμα. Η ικανότητα των ημιαγωγών να άγουν ή να μην άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα τους καθιστά εξαιρετικό υλικό για τρανζίστορ, παρέχοντας διακόπτες που επιτρέπουν στα τσιπ υπολογιστών να επιλέγουν μεταξύ των δύο επιλογών τάσης, σχηματίζοντας έτσι την υποκείμενη λογική όλων των μη κβαντικών υπολογιστών.
Αυτό σημαίνει ότι πολλές σημαντικές τεχνολογικές εξελίξεις εξαρτώνται από τις εξελίξεις στους κόμβους κατασκευής ημιαγωγών, μοναδικές διαδικασίες που διακρίνουν μια γενιά ημιαγωγών από μια άλλη.
Όσο μικρότερος είναι ένας ημιαγωγός, τόσο περισσότερα τρανζίστορ μπορούν να κατασκευαστούν και, επομένως, τόσο περισσότερες διεργασίες θα μπορεί να εκτελέσει το τελικό τσιπ υπολογιστή.
Σε γενικές γραμμές, τα τσιπ που βασίζονται στις παλαιότερες και μεγαλύτερες διεργασίες των 28 νανομέτρων (nm) ή περισσότερο θεωρούνται ώριμες τεχνολογίες, ενώ εκείνα των 14 nm ή λιγότερο θεωρούνται προηγμένες. Προς το παρόν, τα 5nm και τα 3nm είναι οι πιο προηγμένοι κόμβοι που χρησιμοποιούνται σήμερα στη μαζική παραγωγή.
Οι καινοτόμες νέες τεχνολογίες, όπως η τεχνητή νοημοσύνη, απαιτούν ημιαγωγούς που είναι μικρότεροι, ελαφρύτεροι και ικανοί να επεξεργάζονται περισσότερες πληροφορίες πιο γρήγορα. Αυτό συμβαίνει επειδή απαιτούν απίστευτα έντονη υπολογιστική ισχύ που περιλαμβάνει τεράστια υπολογιστική ισχύ και την ικανότητα ταυτόχρονης πρόσβασης σε πολλά σύνολα δεδομένων.
Μικροσκοπικές διαφορές στην αρχιτεκτονική ημιαγωγών μπορούν επίσης να έχουν βαθιές επιπτώσεις στον χρήστη μιας τεχνολογίας.
Αυτές οι επιπτώσεις μπορούν να αντικατοπτρίζονται σε μικρά ζητήματα χρηστικότητας, όπως το πόσο γρήγορα ένα chatbot μπορεί να απαντήσει στο ερώτημα ενός χρήστη, ή σε σημαντικά ζητήματα ασφάλειας και αξιοπιστίας, όπως το πόσο γρήγορα ένα αυτόνομο αυτοκίνητο μπορεί να αποφασίσει εάν ένα εμφανές αντικείμενο στην οπτική του γωνία είναι μια απλή σκιά ή ένας άνθρωπος.
Αυτή η επεξεργαστική ισχύς έχει επίσης τεράστιες επιπτώσεις στην έρευνα που θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις στην εθνική ασφάλεια, όπως η επεξεργασία και η χρήση δεδομένων για την ανάπτυξη νέων φαρμάκων ή όπλων.
Ως εκ τούτου, υπάρχει ένα πραγματικό στρατηγικό πλεονέκτημα για τα έθνη που μπορούν να ηγηθούν παγκοσμίως στον σχεδιασμό και την κατασκευή ημιαγωγών.
Αλυσίδα εφοδιασμού ημιαγωγών
Το τοπίο της κατασκευής ημιαγωγών έχει αλλάξει δραματικά τις τελευταίες τρεισήμισι δεκαετίες, καθώς οι αλυσίδες εφοδιασμού για τσιπ έχουν μετατοπιστεί από την Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική προς την Ασία.
Το 1990, περίπου το 37% της παγκόσμιας παραγωγής ημιαγωγών πραγματοποιήθηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες, σύμφωνα με έκθεση της J.P. Morgan. Το 2025, οι Ηνωμένες Πολιτείες προβλέπεται να παράγουν μόλις περίπου 11%.
Αυτή η μείωση συσχετίστηκε άμεσα με τις ραγδαίες αυξήσεις στην κατασκευή τσιπ στην Κίνα, τη Νότια Κορέα και την Ταϊβάν, οι οποίες ανέλαβαν περισσότερες κατασκευαστικές εργασίες καθώς οι αμερικανικές εταιρείες τεχνολογίας επικεντρώθηκαν περισσότερο στην έρευνα και την ανάπτυξη.
Τώρα, η συντριπτική πλειοψηφία των τσιπ που παράγονται τόσο στην Κίνα όσο και στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι ώριμα ή μη προηγμένα μοντέλα, ενώ τα προηγμένα τσιπ παράγονται σε συντριπτική πλειοψηφία στην Ταϊβάν.
Σύμφωνα με ένα άλλο σύνολο δεδομένων που συγκέντρωσε η J.P. Morgan, η Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, κοινώς γνωστή ως TSMC, κατασκευάζει περισσότερο από το 90% των προηγμένων τσιπ λογικής τεχνητής νοημοσύνης στον κόσμο.
Για λόγους σύγκρισης, μόνο δύο εργοστάσια στις Ηνωμένες Πολιτείες κατασκευάζουν αυτήν τη στιγμή τσιπ στον κόμβο των 5 nm. Το ένα ανήκει στη Samsung και το άλλο στην TSMC της Ταϊβάν. Τρεις ακόμη εγκαταστάσεις στις ΗΠΑ βρίσκονται σε παραγωγή, οι οποίες θα είναι ικανές να παράγουν τσιπ τελευταίας τεχνολογίας, όλες ιδιοκτησίας της TSMC. Άλλες εγκαταστάσεις ενδέχεται να βρίσκονται σε εξέλιξη και να αναπτύσσουν παρόμοια τσιπ, αλλά δεν έχουν ακόμη ανακοινώσει τους ακριβείς κόμβους που θα παράγουν.
Οι κατασκευαστές ημιαγωγών που ανήκουν σε αμερικανικές οντότητες υστερούν επίσης σε σχέση με τον διεθνή ανταγωνισμό όσον αφορά τον καθαρό όγκο εσόδων.
Κατά το τελευταίο τρίμηνο του οικονομικού έτους 2024, τα συνολικά έσοδα της TSMC ανήλθαν σε 26,8 δισεκατομμύρια δολάρια. Αυτά της GlobalFoundries, του μεγαλύτερου κατασκευαστή τσιπ των Ηνωμένων Πολιτειών, ήταν 1,8 δισεκατομμύρια δολάρια.
Ωστόσο, η αλυσίδα εφοδιασμού ημιαγωγών είναι πιο περίπλοκη από ό,τι υποδηλώνει η παραγωγή ή τα έσοδα από την κατασκευή. Αυτό συμβαίνει λόγω της εξειδίκευσης που έχουν αποκτήσει οι εταιρείες ημιαγωγών τις τελευταίες δεκαετίες. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, πολλές εταιρείες σταμάτησαν να σχεδιάζουν και να κατασκευάζουν ημιαγωγούς, επιλέγοντας αντ’ αυτού να ειδικευτούν στη μία ή την άλλη πλευρά.
Η Advanced Microdevices, κοινώς γνωστή ως AMD, η Nvidia και η Qualcomm, είναι πλέον εταιρείες που ερευνούν, σχεδιάζουν και πωλούν ημιαγωγούς αλλά δεν τους κατασκευάζουν.
Οι TSMC και GlobalFoundries είναι γνωστές ως «καθαρά» κατασκευαστήρια, οι οποίες κατασκευάζουν τσιπ για άλλους αλλά δεν παράγουν τίποτα με τη δική τους επωνυμία.
Μεγάλο μέρος του σύγχρονου τοπίου ημιαγωγών είναι κατασκευασμένο με αυτόν τον τρόπο και η συνολική διάταξη είναι απίθανο να αλλάξει, ακόμη και καθώς οι έλεγχοι εξαγωγών των ΗΠΑ επιδιώκουν να επαναφέρουν την κατασκευή στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Αυτό συμβαίνει επειδή οι περισσότερες επενδύσεις των αμερικανικών εταιρειών σε νέες εγκαταστάσεις παραγωγής θα εξακολουθούν να ανήκουν σε ξένους. Έτσι, ενώ ορισμένες εταιρείες κατασκευής ημιαγωγών πιθανότατα θα επιστρέψουν στις Ηνωμένες Πολιτείες, θα καθοδηγούνται σε μεγάλο βαθμό από ξένες εταιρείες.
Έλεγχοι εξαγωγών
Οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν επιδιώξει να περιορίσουν την πρόσβαση της Κίνας σε διάφορους προηγμένους ημιαγωγούς που χρησιμοποιούνται στην Τεχνητή Νοημοσύνη, την κβαντική υπολογιστική και άλλες τεχνολογίες αιχμής.
Οι ηγέτες των ΗΠΑ ανησυχούν εδώ και καιρό ότι η παροχή πρόσβασης στην Κίνα σε ημιαγωγούς κορυφαίας ποιότητας θα μπορούσε να ενισχύσει την παγκόσμια ισχύ της κομμουνιστικής χώρας, επειδή τα προηγμένα τσιπ που χρησιμοποιούνται στην τεχνητή νοημοσύνη μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για στρατιωτικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων αυτόνομων όπλων, συστημάτων κυβερνοπολέμου και υποδομών επιτήρησης.
Στην ουσία, οι Ηνωμένες Πολιτείες προσπαθούν να διατηρήσουν το φθίνον πλεονέκτημά τους στην έρευνα για την Τεχνητή Νοημοσύνη, την κβαντική υπολογιστική, την εξερεύνηση του διαστήματος και την άμυνα, περιορίζοντας την πρόσβαση της Κίνας στις τεχνολογίες που απαιτούνται για την πρόοδο σε αυτούς τους τομείς.
Αυτή η διαδικασία ξεκίνησε το 2018 κατά τη διάρκεια της πρώτης θητείας του Τραμπ, όταν υπέγραψε τον Νόμο περί Εθνικής Άμυνας για το επόμενο οικονομικό έτος. Ο νόμος απαγορεύει την χρήση και την προμήθεια εξοπλισμού από την κυβέρνηση από δύο κινεζικές εταιρείες, την Huawei και την ZTE, λόγω ανησυχιών για την ασφάλεια.
Τον Ιούνιο του 2020, οι Ηνωμένες Πολιτείες προχώρησαν στον χαρακτηρισμό της Huawei και της ZTE ως απειλών για την εθνική ασφάλεια λόγω των στενών δεσμών τους με το Κινεζικό Κομμουνιστικό Κόμμα (ΚΚΚ) και τον στρατό του, και επέκτειναν τους ελέγχους εξαγωγών στον κορυφαίο κατασκευαστή ημιαγωγών της Κίνας, την Semiconductor Manufacturing International Corporation, κοινώς γνωστή ως SMIC.
Σύμφωνα με αυτούς τους κανόνες, η επιχειρηματική δραστηριότητα με τις καθορισμένες εταιρείες απαιτεί ειδική άδεια από την κυβέρνηση των ΗΠΑ και ουσιαστικά απαγόρευσε την απευθείας πώληση πολλών προηγμένων ημιαγωγών στον μεγαλύτερο κατασκευαστή τσιπ της Κίνας.
Το 2022, η κυβέρνηση Μπάιντεν πρόσθεσε πιο προηγμένα και υψηλής απόδοσης τσιπ και σχετικά προϊόντα που περιέχουν τέτοια τσιπ στον κατάλογο των απαγορευμένων ειδών, με τον ισχυρισμό ότι τέτοιες τεχνολογίες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν τόσο για πολιτικούς όσο και για στρατιωτικούς σκοπούς.
Εκείνη την εποχή, αμερικανικές εταιρείες όπως η NVIDIA και η AMD είχαν αποκλειστεί από την πώληση τσιπ τεχνητής νοημοσύνης υψηλής τεχνολογίας στην Κίνα και αναγκάστηκαν να δημιουργήσουν αποδυναμωμένα μοντέλα για την κινεζική αγορά.
Το 2023, η κυβέρνηση Μπάιντεν προχώρησε στη συνέχεια στην κάλυψη αυτών που θεωρούσε ως παραθυράκια στην προηγούμενη λίστα, περιορίζοντας περαιτέρω ορισμένα από τα αποδυναμωμένα τσιπ που είχε δημιουργήσει η NVIDIA για την Κίνα και προσθέτοντας αυστηρότερους ελέγχους στον εξοπλισμό κατασκευής ημιαγωγών, περιορίζοντας την ικανότητα της Κίνας να κατασκευάζει τα δικά της εργοστάσια.
Στη συνέχεια, το 2024, οι Ηνωμένες Πολιτείες άρχισαν να ασκούν διπλωματική πίεση στους συμμάχους τους, αναγκάζοντας τους ηγέτες στην Ολλανδία, την Ιαπωνία, τη Νότια Κορέα και την Ταϊβάν να περιορίσουν τις δικές τους εξαγωγές εργαλείων και τεχνολογιών κατασκευής τσιπ στην Κίνα.
Ο στόχος ήταν αρκετά απλός: να περιοριστεί η πρόσβαση της Κίνας στην παγκόσμια αλυσίδα εφοδιασμού προηγμένων ημιαγωγών, καθώς και στα εργαλεία, το λογισμικό και την τεχνογνωσία που απαιτούνται για τη δημιουργία τους.
Τώρα, η νέα έρευνα του Τραμπ για την αλυσίδα εφοδιασμού ημιαγωγών θα μπορούσε να οδηγήσει σε περαιτέρω περιορισμούς στην διεθνή πρόσβαση σε ημιαγωγούς, και η κυβέρνησή του έχει εκφράσει την επιθυμία να αντικαταστήσει τους περιορισμούς της εποχής Μπάιντεν με νέους, απλοποιημένους κανόνες για τα τσιπ.
Η κίνηση αυτή θα μπορούσε να αντιμετωπίσει μειωμένες αποδόσεις, ωστόσο, εν μέρει επειδή η Κίνα προσπαθεί να βρει τρόπο να αποφύγει την εξάρτηση από τη διεθνή προσφορά τσιπ συνολικά.
Λύσεις της Κίνας
Η Κίνα έχει χρησιμοποιήσει διάφορες μεθόδους για να παρακάμψει τους κανόνες εξαγωγής τσιπ των ΗΠΑ, συμπεριλαμβανομένης της ίδρυσης εικονικών εταιρειών σε τρίτες χώρες και της χρήσης δημιουργικών τεχνικών λαθρεμπορίου.
Σε ένα περιστατικό που τράβηξε την προσοχή των μέσων ενημέρωσης στα τέλη του περασμένου μήνα, λαθρέμποροι έφτασαν στο σημείο να κρύψουν δεκάδες επεξεργαστές NVIDIA ανάμεσα σε ένα φορτίο ζωντανών αστακών, οι οποίοι κατασχέθηκαν από τις αρχές του Χονγκ Κονγκ στο λιμάνι του Χονγκ Κονγκ που συνδέει τη γέφυρα Χονγκ Κονγκ-Τζουχάι-Μακάο.
Οι ενδιάμεσοι φορείς σε όλη τη Νοτιοανατολική Ασία έχουν επίσης διευκολύνει την εκτροπή τεχνολογίας σε απαγορευμένες οντότητες, διευκολύνοντας την Κίνα να αποκτήσει προηγμένη τεχνολογία ημιαγωγών παρά τους περιορισμούς.
Το ΚΚΚ επενδύει επίσης δισεκατομμύρια δολάρια στο δικό του οικοσύστημα ημιαγωγών, συμπεριλαμβανομένης μιας ώθησης προς την SMIC να κατασκευάσει γρήγορα προηγμένα εργοστάσια για τη δημιουργία σύγχρονων τσιπ στην εγχώρια αγορά.
Για τον σκοπό αυτό, το καθεστώς έχει ξεκινήσει να χρηματοδοτεί το Ταμείο Επενδύσεων στη Βιομηχανία Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων της Κίνας για την ενίσχυση του τοπικού σχεδιασμού και κατασκευής τσιπ. Το fund, το οποίο ιδρύθηκε το 2014, υπέστη μια αλλαγή φάσης πέρυσι και τώρα επενδύει δεκάδες δισεκατομμύρια δολάρια στην αναπτυσσόμενη βιομηχανία τσιπ τεχνητής νοημοσύνης της Κίνας.
Οι κινεζικές εταιρείες αναπτύσσουν επίσης νέες λύσεις για να παρακάμψουν τη σχετικά περιορισμένη πρόσβαση που έχουν πλέον στα πιο προηγμένα τσιπ. Πολλές αναπτύσσουν πλέον μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης που λειτουργούν με τεράστιο αριθμό τσιπ χαμηλότερης κατηγορίας, καθιστώντας τα μοντέλα τους μικρότερα, ταχύτερα και λιγότερο εξαρτώμενα από υλικό υπερ-υψηλής τεχνολογίας.
Ένα βασικό παράδειγμα αυτού είναι η DeepSeek, μια κινεζική εταιρεία τεχνητής νοημοσύνης που έφερε τη βιομηχανία ημιαγωγών σε αταξία στα τέλη του περασμένου έτους, όταν κυκλοφόρησε τον δικό της ανταγωνιστή του ChatGPT, ο οποίος, όπως ισχυρίστηκε η εταιρεία, κατασκευάστηκε σε μόλις δύο χρόνια και χωρίς πρόσβαση στα προηγμένα τσιπ που, σύμφωνα με τις αμερικανικές εταιρείες, ήταν απαραίτητα για την παραγωγή τέτοιας τεχνολογίας.
Σύμφωνα με πρόσφατη έκθεση της Επιτροπής Επιλογής της Βουλής για το ΚΚΚ, η DeepSeek δημιούργησε την πλατφόρμα τεχνητής νοημοσύνης της σε μεγάλο βαθμό συνδέοντας έως και 30.000 τσιπ H20 της NVIDIA, ένα αποδυναμωμένο μοντέλο που κατασκευάστηκε ειδικά για την κινεζική αγορά.
Ένα άλλο παράδειγμα είναι η πρόσφατη δημιουργία ενός προηγμένου τσιπ από την SMIC χρησιμοποιώντας παλαιότερες μεθόδους κατασκευής που προηγουμένως θεωρούνταν ανίκανες να δημιουργήσουν ημιαγωγούς υψηλότερης βαθμίδας.
Η προηγούμενη συναίνεση στη βιομηχανία ημιαγωγών υποστήριζε ότι η τεχνολογία ακραίας υπεριώδους λιθογραφίας ήταν απαραίτητη για την παραγωγή τσιπ τελευταίας τεχνολογίας με μικροσκοπικούς κόμβους 5 nm ή ακόμα και 3 nm. Αλλά η SMIC έχει πλέον παράγει εγχώρια το δικό της τσιπ 5 nm χωρίς πρόσβαση στην αυστηρά ρυθμιζόμενη τεχνολογία που η Ουάσινγκτον και οι σύμμαχοί της πίστευαν ότι θα χρειαζόταν.
Η νέα κινεζική μέθοδος είναι πιο αργή και πιο επιρρεπής σε σφάλματα, αλλά λειτουργεί και παρέχει ένα ακόμη παράδειγμα του πόσο γρήγορα προσαρμόζεται το κομμουνιστικό έθνος στους πολλούς περιορισμούς που του έχουν επιβληθεί.
Το κατά πόσον οι Ηνωμένες Πολιτείες μπορούν να αναστείλουν την κινεζική ανάπτυξη προηγμένων ημιαγωγών για πολύ περισσότερο καιρό είναι ένα ανοιχτό ερώτημα, όπως και η ικανότητα της Κίνας να κατακτήσει γρήγορα μεγαλύτερο μερίδιο της διεθνούς αγοράς ημιαγωγών.
