Intens kamp om de avanserte mikrobrikkene

Det er ikke hver dag en privat næringslivsleder blander seg inn i utenrikspolitikken og taler for landet sitt i en konflikt. Men i august i fjor gikk Mark Liu, styreleder i verdens viktigste mikrobrikkeselskap Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), ut på den amerikanske TV-stasjonen CNN. Han advarte Kina mot å invadere Taiwan.

"Krig bringer bare tapere, ingen vinnere," sa Mark Liu, og utdypet at TSMCs fabrikk ikke kan fungere i tilfelle krig.

"Det er et så sofistikert produksjonsanlegg at det er avhengig av sanntidsforbindelser med omverdenen, med Europa, Japan og USA, fra materialer til kjemikalier, ingeniørprogramvare og diagnostikk."

Intervjuet fant sted i forbindelse med Kinas voldelige militærøvelser, da USAs president i Representantenes hus, Nancy Pelosi, hadde besøkt øya. TSMC-formannen sa at en invasjon ville skape finansiell uro for kinesiske selskaper som kjøper de avanserte brikkene for å lage elektronikk som iPhones, iPads og bærbare datamaskiner.

Analytikere snakker om Taiwans silisiumskjold – noe som antyder at Kina og resten av verden er dypt avhengig av de mest avanserte 5-nanometer mikrobrikkene, som TSMC har en svimlende 92 prosent markedsandel av. Det er et ekte verdensmonopol, ettersom de siste 8 prosentene er laget av sørkoreanske Samsung for minneenheter og ikke prosessorer som TSMC.

Den danske eksperten på mikrobrikker og direktør for DTU Nanolab, Jörg Hübner, bekrefter at en invasjon vil ramme Kina hardt, hvis de ødelegger noe i TSMCs fabrikk.

– De vil skyte seg selv i foten, fordi kinesiske selskaper kjøper mange av TSMCs brikker. Kineserne kan kanskje fikse åpenbare feil på fabrikken, men de kan ikke fikse andre feil der reservedeler er involvert. Og logistikkjedene med utstyr, kjemikalier og silisiumskiver vil kollapse, fordi et okkupert Taiwan vil rammes  av sanksjoner, sier den danske direktøren.

Stormaktene kjemper om å sikre seg de mest avanserte brikkene

Forsyningskrisen og konfliktene mellom Kina og Taiwan/USA har kastet verdens land inn i et kappløp for å sikre sine egne forsyninger av de ettertraktede 5 nm-brikkene, og for å bli i stand til å kunne produsere enda mer avanserte brikker selv.

EU og USA har vedtatt brikkelover som setter av flere hundre milliarder kroner til å lage og utvide egne produksjoner. Dette må gjøres med heftige skatterabatter og støtteprogrammer. Kina investerer også svært aggressivt i sin mikrobrikkeindustri.

Kina får det vanskelig med å bli selvforsynt

Jörg Hübner forklarer at ingen egentlig kan skape sin egen, suverene brikkeindustri. Fordi produksjonen er ekstremt kompleks og involverer hundrevis av selskaper over hele verden, som hver spesialiserer seg på en del av produksjonen.

Alt skal være ultrarent, et støvkorn eller noen få atomer samt svært små vibrasjoner kan ødelegge produksjonen. Det tar 90 dager å produsere en avansert mikrobrikke, som må gjennom mer enn hundre prosesser.

– Alle ønsker å deglobalisere og produsere selv. Men det hele henger sammen og er ekstremt globalisert. Europa får ikke egen suveren produksjon av mikrobrikker, og det gjør heller ikke Kina og USA, sier Jörg Hübner.

Han er ikke bekymret for at Kina overtar produksjonen.

– Kina ønsker å gjøre alt selv, men de synes det er veldig vanskelig, fordi det er så avansert og komplekst med massevis av leverandører som har monopol, sier Hübner og forklarer at utviklingen av brikkedesign og programvare hovedsakelig skjer i USA, og der selskapene er utestengt fra å levere til Kina.

– Kineserne har forsøkt å bygge en 14 nm fabrikk, men det er usikkert om det kommer større mengder mikrobrikker fra derfra. Alle er avhengige av Taiwan, men de produserer ikke alt selv, så Taiwan er også avhengig av andre.

Bransjeorganisasjonen SIA anslår at det vil koste 1000 milliarder dollar i tilleggsinvestering dersom en region ønsker å lage sin egen, suverene produksjon av avanserte brikker.

Nederlandsk selskap har monopol på ekstrem ultrafiolett litografi

Det nederlandske selskapet ASML er et eksempel på en spesialisering som gjør selskapet svært viktig.

ASML har utviklet metoden for å projisere ufattelig små strukturer ned på mikrobrikken ved hjelp av såkalt ekstremt ultrafiolett lys, som minner om røntgenstråling. Forskningsinstitusjoner og produsentene TSMC, Samsung og Intel deltok i utviklingen, og i dag har ASML med hovedkontor i Nederland monopol på disse maskinene. 

– De har i utgangspunktet bare tre kunder – TSMC, Samsung og Intel, sier Hübner og illustrerer kompleksiteten.

– Med vanlig lys kan man ikke avbilde strukturer som er mye mindre enn lysets bølgelengde, og derfor valgte de ekstremt ultrafiolett lys med en bølgelengde på kun 13,5 nm. De manglet da en lyspære for det lyset, men skapte det ved å bruke en dråpe flytende tinn. Den flater de ut ved å skyte på den med en laser, så skyter de på den med en annen laserpuls slik at dråpen fordamper og sender ut lys med den samme bølgelengden.

Bransjeorganisasjonen SIA nevner også ASML som et eksempel. ASML investerte åtte milliarder dollar i å utvikle utstyret, og over 100 000 komponenter fra 5000 leverandører over hele verden er inkludert.

Forsyningskrise setter i gang planer om nye fabrikker

Det er forsyningskrisen som har satt i gang behovet for å repatriere og øke produksjonen mange steder. Mangelen på brikker rammet blant annet bilprodusentene som også bruker mindre avanserte brikker på opptil 100 nm.

Analytikere rapporterer om en bølge av nye fabrikker rundt om i verden. I følge SIA kunngjorde den globale brikkeindustrien i 2021 planer for 39 nye fabrikker, og mer enn et dusin er under bygging. I 2022 kom det nye kunngjøringer om enda flere fabrikker.

De mange nye fabrikkene fører trolig til overproduksjon.

– Om ti år vil fabrikkene være bedre fordelt i verden. Brikkene blir billigere, og kanskje blir det overkapasitet i produksjonen, sier Jörg Hübner.