Made in Taiwan . Ne-am săturat să vedem această expresie în aproape toate produsele, în special electronice, care trec prin mâinile noastre. Este probabil un loc despre care veți auzi foarte puțin, sau poate îl veți confunda cu vecina sa Thailanda și, de fapt, există oameni care cred că face parte din China, dar în realitate are o importanță enormă și este că actual și viitor inovații din lume depind de un singur loc, indiferent dacă ne place sau nu: Taiwan.
Trăim în era tehnologiei, unde cipurile și procesoarele sunt literalmente prezente chiar și în frigidere. Iar industria semiconductoarelor, în care sunt fabricate aceste cipuri, este de care depind toate inovațiile în acest sens. Cu siguranță, dacă vă vorbim despre TSMC, numele vă pare cel puțin familiar și dacă nu, va începe să sune adevărat, deoarece în acest sens toată lumea depinde de un TSMC și va continua să o facă cel puțin pentru următorul deceniu.
Lumea își dorește (și are nevoie) de semiconductori mai buni
Semiconductorii au și au avut un impact semnificativ asupra societății noastre. Sunt peste tot și sunt o parte fundamentală a oricărui obiect electric, de la un LED simplu la o navetă care poate trimite omenirea pe Marte. Fără ele, nu ați putea citi acest articol, nu am putea conduce mașini și nu ați putea suna familia dvs. la telefon. Sunt necesare pentru a construi orice dispozitiv electronic, de la televizoare și computere până la echipamente medicale, trecând prin tot ceea ce vă puteți gândi.
Putem ilustra acest fapt cu vaccinul pentru COVID-19, creat în mai puțin de șase luni de la începutul cercetării până la producția sa în masă. Acest lucru ar fi fost imposibil în urmă cu un deceniu, deoarece conferințele video pot fi acum organizate pentru a conecta cercetători din întreaga lume, iar toate lucrările individuale ale fiecărei echipe sunt disponibile instant tuturor celorlalți. Învățarea automată a fost utilizată pentru a secvența ADN-ul virusului, mașinile de ultimă generație au fost folosite pentru a prototipa potențialele vaccinuri noi, mii de voluntari au fost contactați instantaneu pentru a testa vaccinurile și apoi s-au fabricat milioane de doze la scară largă , toate în șase luni. Acest proces ar fi durat ani în urmă cu un deceniu.
Efectuarea acestor lucruri mici poate părea ușoară, dar îmbunătățirea, eficiența și reducerea acestora este adevărata provocare. Fără progresele înregistrate de industria semiconductoarelor, nu am fi fost acolo unde se află lumea astăzi și chiar dacă software-ul sau hardware-ul mai mare este mijlocul final, semiconductorii fac lucrările finale pentru a le face să funcționeze. .
Deci, este clar că vom avea nevoie de semiconductori mai buni în viitor. Vrem ca dispozitivele electronice să consume mai puțină energie electrică pentru a economisi planeta, vrem energie curată pentru a înlocui energia fosilă, vrem o durată de viață nelimitată a bateriei pentru smartphone-ul sau laptopul nostru, dorim o cameră mai mică, dar cu o rezoluție mai mare și, desigur, vrem mai bine computerele să ruleze AI, vrem să călătorim în spațiu, vrem ... totul. Mai mult, mai bine și mai repede.
TSMC și Taiwan, esențiale și vitale pentru progres
Pentru a înțelege de ce TSMC și omonimele sale sunt atât de esențiale, trebuie mai întâi să înțelegem lanțul de aprovizionare al oricărui dispozitiv electronic utilizat de utilizatorul final.
Din punct de vedere istoric, tot hardware-ul electronic vândut trece printr-o unitate de afaceri mică care produce circuite integrate (circuite integrate sau cipuri). Costă timp și bani pentru a le crea, și totuși aceste companii nu au vrut să piardă timpul fabricând aceste chips-uri, așa că cer companii mari precum Texas Instruments sau Samsung pentru a-i ajuta să o facă. Dar aceștia nu au neapărat capacitatea sau voința de a face jetoane pentru competiție și, dacă da, deseori cer mulți bani pentru a le face.
Atunci începem să vedem nașterea unei companii axate doar pe semiconductori precum TSMC, care este dedicată exclusiv proiectării și fabricării acestora. Unele dintre aceste companii le proiectează doar și sunt cunoscute sub numele de companii Fabless (fără fabrici), care trebuie doar să facă comenzi producătorilor spunând ce vor. TSMC este un pic diferit prin faptul că fabrică doar acele jetoane, dar este o altă companie care trebuie să le ofere designul pe care și-l doresc, iar acest lucru este cunoscut sub termenul „Pure Play Foundry”.
Pentru a vizualiza și a înțelege mai bine cine este cine din acest lanț de aprovizionare, să numim actorii:
- Compania produsului final: Amazon (servere cloud), SONY (console), Apple (smartphone-uri), Tesla (mașini) etc.
- IDMS (care proiectează și uneori produc cipuri): Samsung, Intel etc.
- Fabless (care proiectează doar cipuri): NVIDIA, AMD, Qualcomm, Broadcom etc.
- Pure Play Foundry (produce doar jetoanele): TSMC, GlobalFoundries etc.
Proiectarea unui cip are propriile sale particularități și costuri, iar în graficul următor puteți vedea că poate costa mai mult de 500 de milioane de dolari doar pentru a proiecta unul.
Așa cum am spus deja, TSMC produce numai chips-uri și evită costul proiectului, deci fabricarea trebuie să fie simplă, deoarece urmează doar un design, nu? De fapt, cea mai complicată parte este posibilitatea de a traduce un design într-un cip material și, de fapt, astăzi doar două companii din lume o fac: TSMC și Samsung.
De ce este atât de dificil să faci un cip?
Pentru a face cipuri din ce în ce mai mici, TSMC folosește un proces extrem de complicat numit litografie ultravioletă extremă sau EUV. Mașina care permite acest proces de litografie este furnizată de o companie numită ASML, iar ceea ce face această mașină este practic un nou mod de a produce lumină. Procesul implică picurarea de staniu topit într-o cameră și lovirea acestuia cu un laser pentru a crea o lumină / plasmă strălucitoare care poate trece prin seria de oglinzi și măști la napolitane unde sunt fabricate așchii și acest lucru se întâmplă de aproximativ 50,000 de ori pe minut.
Unii sunt de acord că această mașină ar putea fi probabil cea mai complicată omenire pe care a creat-o vreodată, chiar mai dificilă decât a pune un om pe Lună. Numai acest tip de mașină costă aproximativ 120 de milioane de dolari, cântărește 180 de tone și are dimensiunea unui autobuz cu două etaje. Un fapt curios este că ASML are nevoie de 5,000 de furnizori pentru a fabrica doar unul dintre aceste mașini.
Unii dintre voi vor crede că nu ar fi suficient să cumpărați mașina de la ASML, astfel încât oricine să-și poată face propriile jetoane? De fapt, este atât de simplu, deoarece fabricarea cipurilor nu este suficientă doar cu această mașină, ci există și alte echipamente care intră în joc și, de fapt, mașina face doar aproximativ 10% din proces. TSMC trebuie să învețe să acționeze împreună fiecare echipament și fiecare echipament are propriile sale particularități, defecțiuni și toleranțe. A fi nevoie să înlănțuiți toate echipamentele împreună, într-un proces de fabricație cu volum mare, este deja o problemă în sine.
Linia de fund: ASML vinde oala și TSMC vinde aragazul complet. Gătitul este foarte dificil, deoarece fiecare are o viață de specializare pentru mâncărurile preferate și este dificil să fii cu adevărat bun. Pentru mai multe INRI, toată munca nu este făcută de un singur operator, ci de o armată întreagă de oameni care trebuie să lucreze împreună. De asemenea, oamenii care fac cuțitele de bucătar nu sunt neapărat bucătari buni, nu? Mașinile pe care ASML le construiește sunt pur și simplu un instrument pentru a rezolva o problemă, iar un ciocan bun are nevoie de un meșter bun pentru a o rezolva.
Minimizează eșecurile, cercetează și dezvoltă-te
Obținerea cât mai puține defecte este cea mai mare provocare pentru orice producător. Acesta este probabil principalul accent pentru producătorii de cipuri și unde TSMC se remarcă mai presus de restul din fabricile sale din Taiwan. Procentul de jetoane care funcționează corect este ceea ce se numește randament; Dacă fabricați cipuri, dar mai mult de 60% sunt defecte, nu veți fi cu adevărat foarte profitabili și atunci trebuie să căutați motivele defecțiunilor pentru a le elimina sau reduce.
Performanța este motivul pentru care producătorii cheltuiesc atât de mulți bani pe cercetare și dezvoltare. Ei doresc întotdeauna să obțină cea mai înaltă performanță posibilă, să poată ajunge la miliarde de jetoane pentru a-și satisface clienții și pentru a obține profituri mai mari. În fiecare an, clienții TSMC solicită cipuri mai bune și mai mici (în special Apple), iar procesul de realizare a acestora trebuie rafinat și au nevoie în mod constant de echipamente noi pentru a susține aceste procese. Numai în 2019, TSMC a investit peste 3 miliarde de dolari în cercetare și dezvoltare, ce altă companie ar avea bugetul pentru a face acest lucru?
De aceea vorbim adesea despre „noduri mature”, deoarece acestea funcționează de mult timp și experiența le-a permis să corecteze erorile, să investească în dezvoltare și să îmbunătățească semnificativ performanța. Monopolul actual al TSMC este probabil rezultatul a 40 de ani de experiență în acesta.
Concluzie: de ce va domina Taiwanul toate inovațiile?
Am discutat tot acest articol despre TSMC, o companie al cărei sediu este în Hsinchu, Taiwan, iar în 2013 avea deja peste 30,000 de angajați. Este o companie foarte intensivă în capital și una dintre puținele care își pot permite să investească miliarde în dezvoltare în fiecare an, așa că nu este surprinzător faptul că majoritatea companiilor Fabless decid să comisioneze TSMC pentru a-și construi cipurile, deja asta, în ciuda faptului că atunci când se schimbă nodurile, performanța este de obicei scăzută, realitatea este că investiția în cercetare și dezvoltare le permite să crească rapid această performanță.
Chiar acum, și așa cum am explicat la început, practic orice ne apare în legătură cu dezvoltarea și inovațiile are de-a face cu cipuri și procesoare, cipuri și procesoare care trec mai ales prin mâinile noastre la un moment dat sau altul. de la TSMC, o companie cu sediul în Taiwan. Și în Taiwan are loc toată această dezvoltare și, prin urmare, depindem de Taiwan pentru aceasta. Ne place sau nu, Taiwan este locul care domină și va domina toate inovațiile tehnologice la nivel global.
Și de ce să nu faci „încă un TSMC”?
Pentru că, dacă ar fi simplu, ar fi făcut-o deja, deoarece nimănui nu-i place să depindă de un monopol, chiar dacă s-a dovedit așa și nu este ceva ce au căutat ca atare. În fiecare an, miliarde de dolari sunt investiți în cercetare și dezvoltare pentru a-și menține avantajele și doar construirea unei fabrici precum cele pe care TSMC le are în Taiwan ar costa exact miliarde:
- Ultima fabrică TSMC (Fab18) care produce chipsuri de 5nm cu noua tehnologie a costat 17 miliarde de dolari, cu excepția cercetării și dezvoltării.
- Următoarea fabrică TSMC pentru cipuri de 3nm are un preț de 19.6 miliarde de dolari.
Și, în acest din urmă caz, estimează că va dura aproximativ 5 ani pentru a începe să obțină beneficii și că, în cel mai bun caz. Companiile ar trebui să cerceteze îndeaproape cererea de produse, inclusiv posibile modificări pe termen lung, înainte de a începe construcția fabricii (și acest lucru, cu contractele pe care le au în prezent, nu este o problemă pentru TSMC, deoarece acestea au mai multă cerere decât ofertă).
Cel mai serios concurent pe care îl are TSMC în prezent este probabil Samsung, dar așa cum am explicat cu alte ocazii, există destul de multe probleme atât din cauza problemelor legale sau de proprietate intelectuală, cât și a capacității de producție, lucru pe care l-am văzut deja cu NVIDIA Cipuri Ampere fabricate de coreeni.
Dar nu totul este bani sau brevete, atunci când vorbim despre semiconductori trebuie să vorbim și despre fizică. De exemplu, Intel nu are probleme cu nodurile lor, deoarece le lipsește timpul sau banii, pur și simplu le lipsesc experții pe care TSMC îi are în personal. Numărul de ingineri care au cunoștințele despre asamblarea cipurilor este foarte mic, de fapt neglijabil, comparativ cu inginerii software sau hardware din lume. Problema este că toate marile companii își doresc tot ce este mai bun, dar nu sunt mulți absolvenți în acest tip de locuri de muncă și, chiar și așa, au nevoie de mulți ani de formare în cadrul companiei. Barierele de intrare sunt extrem de mari atunci când vine vorba de fabricarea cipurilor. S-ar putea argumenta că nu mai sunt multe industrii care necesită de fapt atât de multă investiție și expertiză precum producția de semiconductori.
Un exemplu este găsit în Apple, care este foarte conștient de această problemă și cu siguranță a luat deja în calcul posibilitatea de a avea propriile instalații de producție. Cu 200,000 de milioane în bancă, este ușor să ne gândim la asta, dar până la urmă totul a ajuns la nimic, pentru că nu au fost niciodată siguri că vor putea fabrica cipuri cu calitatea și eficiența pe care TSMC o are în Taiwan. Unii producători chinezi încearcă, dar deocamdată sunt la ani lumină distanță. Acestea fiind spuse, ne place sau nu, depindem de Taiwan pentru dezvoltare și inovare.
