Každý ví, že rozlití vody na mobil je špatný nápad, ale věděli jste, že k tomu, aby se z něj udělal mobil, je potřeba víc než 3000 galonů vody? Voda je potřebná k dolu kovů, k tomu, aby se lepidlo a plast používaly k montáži a balení a aby se zředila odpadní voda používaná v průběhu procesu. To je desetkrát více vody, než průměrný Číňan spotřebuje každý den.
To platí zejména pro polovodiče, malé obvody nazývané čipy, které po napájení všech našich elektronických zařízení, včetně vašeho mobilního telefonu. Každá 30 centimetrů dlouhá integrovaná deska s plošnými spoji, která se vejde do čipu v telefonu, vyžaduje k výrobě nejméně 2 000 galonů vody. Je to proto, že každý čip musí být propláchnut ultračistou vodou (UPW) - čistá voda je považována za průmyslové rozpouštědlo - k odstranění nečistot (iontů, částic, oxidu křemičitého atd.) z výrobního procesu a k zabránění kontaminaci čipu. Chce to 1400 až 1600 galonů vody z kohoutku, aby se 1000 galonů UPW.
Polovodiče jsou nyní středem geopolitické konkurence mezi Čínou a Spojenými státy. Pokud jsou data novou ropou a umělá inteligence (AI) je novou elektřinou, pak má smysl pohlížet na polovodiče jako na globální zdroj, který vytváří rizika stejně jako každý jiný. Musíme si také pamatovat vodu potřebnou k jejich vyrobit.
Zatímco Čína tvoří pouhých 7,6 procenta prodejů polovodiče, její masivní plánované investice do tohoto sektoru – 150 miliard dolarů v letech 2014 až 2030 – vyvolaly obavy z "sputnikového okamžiku", odhodlání Číny dosáhnout technologické velikosti. Navzdory prudkému nárůstu financování zůstává dodávky vody důležitým omezením, protože výroba polovodiče vyžaduje velké množství vody, které Číně chybí, zejména v oblastech, kde se soustřeďuje výroba třísek.
Poptávka po vodě po výrobě polovodiče se zatím v Číně, která se zaměřuje na vývoj domácích technologií s omezením závislosti na globálních dodavatelských řetězcích, nestal hlavním problémem. Zatímco Čína je pozdním příchozím v polovodičích, studie Asociace polovodičového průmyslu z července 2021 poznamenala, že Čína rychle dohání díky vládnímu financování, dotacím a daňovým pobídkám pro toto odvětví. Nově zveřejněný 14. pětiletý plán (2021-2025) označil polovodiče za jednu z hlavních priorit "špičkových technologií", přičemž čínská Státní rada nastínila přístup vlády k celkovému rozvoji.
Přesto i poté, co Čína v roce 2014 utratila 150 miliard dolarů v rámci národního plánu integrovaných obvodů, čelí velkým technologickým překážkám při výrobě špičkových čipů potřebných pro mobilní telefony, notebooky a další high-tech produkty. Experti očekávají, že úspěch Číny bude smíšený – čínské společnosti v některých oblastech, jako jsou špičkové smluvní výrobní technologie a materiály, zaostávají, ale stanou se konkurenceschopnými v outsourcingu montáže a testování (OSAT) a designu čipů. Globální rizika Až do roku 2021 Tchajwanské sucho zdůrazňuje význam dodávek vody v globálním dodavatelském řetězci polovodiče a globální rizika čínské polovodičové politiky se zaměřují na důsledky pro národní bezpečnost, snahy Číny stanovit globální technologické standardy, roli Číny v globálním dodavatelském řetězci a napětí napříč průlivy v celém odvětví. Národní bezpečnost: Spojené státy pohlíží na vznik Číny jako na významného hráče v polovodičovém průmyslu jako na riziko národní bezpečnosti. Následovala řada černých listin. Zatímco Bidenova administrativa se zaměřila na zlepšení domácích schopností USA s cílem rozšířit omezení pro čínské polovodičové společnosti. Dne 8. června 2021 schválil americký Senát americký zákon o inovacích a konkurenci, který přivlastní 50 miliard dolarů na nouzové financování domácího vývoje polovodiče, což je podle Bidena klíčové pro udržení Spojených států před konkurencí "ve 21. století".
Standard: USA tlačí na své spojence a partnery, aby nepoužíval technologii Huawei. To částečně vypovídá o obavách z možných kompromisů v oblasti národní bezpečnosti, ale také o pokračujícím úsilí společnosti Huawei o nastavení globálních technických standardů pro technologii 5G. Americké a evropské společnosti dosud vedly tím, že poskytovaly podíl na trhu a reagovaly na obchodní potřeby. Americká Rada pro bezpečnost a hospodářský přezkum ve své výroční zprávě za prosinec 2020 podrobně popsala, jak čínské snahy o formování globálních technologických standardů odrážejí státem podporovanou průmyslovou politiku Pekingu privilegovat čínské společnosti na vnějších trzích a zároveň omezit domácí přístup a podpořit autoritářské normy. Dodavatelský řetězec: Do procesu navrhování a výroby jsou zapojeny společnosti z mnoha zemí a mnoha světových regionů. Narušení globálního dodavatelského řetězce polovodičového průmyslu sítí ekonomická rizika. Z tohoto důvodu vedly kroky Trumpovy administrativy proti čínským společnostem k nedostatku výrobků, které vyžadují polovodiče, jako jsou polovodiče a automobily, protože mezinárodní společnosti se snaží nahradit S.M.I.C. jako dodavatele. V dubnu 2021 dospěla Asociace polovodičového průmyslu k závěru, že vybudování plně soběstačného místního dodavatelského řetězce bude stát bilion dolarů, což by mohlo přidat 65% k nákladům na polovodiče. Někteří odborníci v oboru navrhují opatrnější přístup k řešení nejdůležitějších děr v dodavatelském řetězci, jako je pokles podílu americké výroby z 37 procent v roce 1990 na dnešních 12 procent, zatímco jiní navrhují komplexnější snahu zaplnit mezery v celém výrobním procesu v USA, včetně inovací, zařízení a obalů. Tchaj-wan, Čína: Tchaj-wan čelí mnoha tlakům kvůli své ústřední roli v nejpokročilejší výrobě polovodiče na světě. V roce 2020 představovala společnost Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSMC) 55,6 procenta světového trhu výroby polovodičových kontraktů a vyrobila 92 procent špičkových čipů na světě. V reakci na nová americká pravidla týkající se společnosti Huawei TSMC pozastavila nové objednávky pro společnost, která je po Společnosti Apple druhým největším zákazníkem, což představuje 20 procent jejích ročních příjmů. TSMC také souhlasila s výstavbou závodu v Arizoně.
Kromě všech těchto obav zažil na jaře 2021 obvykle deštivý subtropický Tchaj-wan nejhorší sucho za posledních 56 let, což ohrožoval celosvětovou výrobu polovodiče. Sucho zpozdilo výrobu a vedlo k nedostatku čipů. Výrobci polovodiče byli nuceni připoutát vodu a dodát ji dovnitř. TSMC se obává, že změna klimatu v budoucnu sníží srážky, a buduje novou továrnu, která dokáže znovu použít průmyslovou vodu, zatímco jiní výrobci si kopou vlastní studny. A co je nejdůležitější, sucho na Tchaj-wanu v roce 2021 upozornilo na význam vody pro výrobu polovodiče. Riziko pro vodu Zajištění dostatečného množství polovodičů a rozvoj domácí výrobní kapacity nejsou jedinými výzvami, kterým Čína čelí. Ujistit se, že je dostatek vody na výrobu polovodičů, může být ještě skličující. ChinaWaterRisk počítá s tím, že továrna vyrábějící 40 000 desek s plošnými spoji by potřebovala 4,8 milionu galonů vody denně, což by stačilo na zásobování města s 60 000 obyvateli.
Uprostřed bezprecedentních záplav ve střední Číně stojí za to připomenout, že Čína jako celek je ohledně své vody relativně nejistá – má jen 7 procent světové vody, přestože má 20 procent světové populace. Voda je také nerovnoměrně rozložena. Severní Čína, kde se nachází většina polovodičového průmyslu, má pouze pětinu vodních zdrojů v zemi. I v případě nedostatku vody má čínský polovodičový průmysl problémy s využíváním vody. Studie vody používané v polovodičovém průmyslu z roku 2017 zjistila, že Čína spotřebovává více vody než ostatní velcí výrobci (Japonsko, Jižní Korea, Tchaj-wan a Spojené státy) jak pro oplachovací proces, tak pro elektřinu potřebnou k její výrobě. Ve srovnání se Spojenými státy spotřebovává Čína třikrát více vody. Ve skutečnosti je 27% čínské průmyslové vody absorbováno polovodičový průmysl.
Ambiciózní vývoj čínského polovodiče musí zohlednit vodní zdroje potřebné k dosažení tohoto cíle, který Číně chybí. Jak jsme viděli v roce 2021 při suchu na Tchaj-wanu, i přes špičkové talenty a špičkové technologie může nedostatek vody zhatit výrobu.