Čipová velmoc, bez které by se zastavil svět. V čem je síla Tchaj-wanu

Analýzu si také můžete poslechnout v audioverzi.

„Pohánějí naše auta, letadla, vlaky. Závisí na nich naše komunikace,“ vyjmenovává Igor Mikolic-Torreira z Centra pro bezpečnost a nové technologie. „Bez nich by přestaly téct peníze.“

Jsme závislí na elektronice. Jejím srdcem jsou takřka neviditelné součástky: čipy. Nejsou drahé, jeden stojí třeba desítky korun (ty pokročilejší řádově více). Ovšem výroba je až neuvěřitelně náročná. Firmy to rády přenechají specialistům. Za posledních 30 let se výroba centralizovala. Evropa a USA postupně přesunuly výrobu polovodičů do Asie.

Mezi asijskými výrobci vyčnívá jedno místo: Tchaj-wan. Co se týče nejmodernějších čipů, nemá Tchaj-wan konkurenci. Třeba do procesoru M3 Max dokázala tchajwanská firma TSMC napěchovat 92 miliard tranzistorů.

Takovéto supersložité součástky nyní umí „vypěstovat“ pouze v tchajwanských fabrikách. A celý svět – od USA přes Evropu až po Čínu – chce vědět, v čem tkví jejich tajemství.

Po přistání v USA si 23letý student Ši Čin-taj připadal jak v jiném světě. Psal se rok 1969 a USA byly na technologickém vrcholu. „Byl jsem šokovaný,“ vzpomíná dnes 77letý tchajwanský vědec. „Pomyslel jsem si, jak je Tchaj-wan chudý. A že s tím musím něco udělat.“

V centru dění se ocitl v pravou chvíli. Rok 1969 vstoupil do učebnic jako rok, kdy člověk přistál na Měsíci a rozběhl se předchůdce internetu, ARPAnet. Poptávka po počítačích začala růst. Ši Čin-taj vystudoval elektrotechniku na University of Princeton a pracoval na návrhu paměťových čipů.

Mezitím v jeho vlasti na druhé straně světa probíhala intenzivní debata: Jak nasměrovat ekonomiku malého ostrovního státu, aby směřovala do budoucnosti? Většinu hospodářství tvořilo zemědělství doplněné chemickým, textilním a strojírenským průmyslem.

„V 70. letech se v globální i v tchajwanské ekonomice děly velké změny,“ popisuje Jana Sehnálková, odborná asistentka na Katedře severoamerických studií FSV UK. „Vliv měly problémy americké ekonomiky v důsledku ropných šoků nebo normalizace čínsko-amerických vztahů. Došlo k rozvázání diplomatických styků mezi USA a Čínskou republikou (oficiální název Tchaj-wanu, pozn. red.). Tchaj-wan nutně potřeboval transformovat ekonomiku.“

Co bude tou „surovinou“ pro 21. století? Vše ukazovalo na křemíkové polovodiče. Tchajwanský premiér prosadil pragmatický přístup: „Nebudeme plýtvat omezené zdroje na základní výzkum. Soustředíme se na výzkum aplikovaný, který bude užitečný při výrobě.“

„Pochopil jsem, že byl čas vrátit se domů,“ vzpomíná pro BBC na svůj návrat z USA Ši Čin-taj. Ve vlasti, vybaven akademickým i praktickým know-how, spoluzaložil Institut pro průmyslový technologický výzkum (ITRI). Na podobnou „zkušenou“ do ciziny pak poslal své kolegy.

„Tchajwanská vláda se rozhodla rozvíjet polovodičový průmysl jako klíčové odvětví pro hospodářský růst země. Proto byl jako součást širšího úsilí o podporu energeticky nenáročných, technologicky vyspělých odvětví založen ITRI,“ vysvětluje Lenka Meluzínová, projektová manažerka Prague Security Studies Institute. „To následně vyústilo v založení vědeckého parku v Hsinchu v roce 1980.“ Povedlo se tam založit obdobu amerického Silicon Valley. High-tech průmyslové centrum přilákalo i zahraniční investory.

Zástupcům ostrova se podařilo navázat partnerství s americkou firmou RCA Corporation, ještě v polovině 20. století šlo o jednoho z nejdůležitějších technologických inovátorů v USA. Tři desítky tchajwanských vědců tam dorazily na roční výměnný pobyt.

„Mezinárodní technologický transfer by dnes byl dost kontroverzní, tehdy ani ne,“ všímá si tchajwanský novinář Jon Y. „Asi proto, že RCA nedávala Tchaj-wanu žádné špičkové technologie, ujednání se týkalo několik let starých věcí. Ale později, když RCA z polovodičové hry odešla, získal Tchaj-wan právo používat veškeré její licence. Měli zkrátka štěstí.“

Výzkumný ústav ITRI se od začátku zaměřil jen na praktické technologie. Třeba na CMOS (zkratka pro Complementary Metal–Oxide–Semiconductor), což je způsob výroby obvodů pomocí nanášení vrstviček materiálu a následného cíleného leptání.

Zatímco v 70. letech představovalo CMOS okrajovou techniku, později se stala průmyslovým standardem. A Tchaj-wan měl díky spolupráci s RCA množství expertů, kteří věděli, jak ji nasadit a dál vylepšovat.

„Je pro mne těžké popsat lidem mimo Tchaj-wan, jak významnou roli hrál ITRI v prvních dekádách rozvoje,“ píše profesor ekonomie Čang-taj Sie. „Nikde jinde ve světě nic podobného neměli. Zdá se nepravděpodobné, že by bez ITRI vznikl na Tchaj-wanu polovodičový průmysl.“

V roce 1987 se tchajwanská vláda skrze institut ITRI dohodla s americko-tchajwanským podnikatelem Morrisem Changem na založení nové společnosti. „V tomto roce bylo na Tchaj-wanu zrušeno stanné právo, které tam fungovalo od roku 1949,“ připomíná Veronika Blablová, analytička z Asociace pro mezinárodní otázky. Moment ideální pro vstup zahraničního kapitálu.

Velkým mezinárodním firmám se do projektu moc nechtělo. Finance nakonec poskytla tchajwanská vláda, nizozemská firma Phillips a bohaté tchajwanské rodiny. Vznikla firma TSMC, která je dnes 12. nejcennější firmou světa podle tržní kapitalizace.

„TSMC funguje jako tzv. foundry, výrobna pro čipy, které byly navrženy jinými společnostmi,“ shrnuje recept na úspěch Blablová. „Postupně začala vyrábět pro giganty jako Apple, Nvidia a Qualcomm a také pro čínské společnosti, včetně Huawei.“

V 80. letech totiž začal být v USA populární nový model, tzv „fabless“, tedy výroby bez továrny. Firmy si všimly, že je pro ně lepší dělat jen návrh čipů a nechat jinou firmu, aby čip vyrobila.

Morris Chang, zakladatel firmy TSMC, ve své přednášce vysvětluje, že když o tomto modelu poprvé slyšel, byl překvapený: „Trvalo mi asi rok, než mi došlo, že doplňkem může být firma, která čipy pouze vyrábí, ale nenavrhuje.“

„Model firmy TSMC je jasný: Náš zákazník je náš přítel. To byl můj největší objev,“ vysvětluje Morris. Profesor Ši Čin-taj to shrnul: „Pravidlo 1 zní: Zákazník není konkurence.“

„To, co dnes vidíme, je výsledkem více než 40 let systematické práce. Firma TSMC se od začátku soustředila na technologii výroby,“ říká Jan Pleskač, šéf české firmy Tropic Square, která se zabývá návrhem čipů. „Jak se technologie komplikovala a každé dva roky se dle Moorova zákona objevila nová, docházelo k postupné konsolidaci.“

TSMC mohla optimalizovat každý detail. Pro všechny firmy bylo jednodušší svěřit složitou výrobu expertům, kteří si s „maličkostmi“ poradí.

Dominantní postavení TSMC vynikne ve statistikách výroby čipů s „rozlišením“ pod 10 nanometrů (číslo udává . Pro představu, list papíru nebo lidský vlas má tloušťku asi 100 tisíc nanometrů.

V roce 2019 byl podíl Tchaj-wanu na výrobě 7nm čipů 92 %, vše ve firmě TSMC. Zbývajících osm procent tvořil jihokorejský Samsung. Nikde jinde se tehdy čipy pod 10nm nevyráběly.

Od té doby vznikly 7nm a 5nm továrny i v dalších zemích, zejména v USA. Ale Tchaj-wan už vyrábí 3nm čipy a pracuje na 2nm technologii. Čím menší „rozlišení“, tím detailnější je technologie výroby, a tím více součástek lze na malý čip naskládat. Výkon roste a spotřeba (obvykle) klesá.

Čipová navláda Tchaj-wanu vznikala postupně a nebyla nijak tajná. Málokdo se zajímal o to, kde se levné čipy berou. Pandemie ale naplno odkryla, jak je celý svět závislý na jednom státě. Na ostrově, který je sotva 150 kilometrů od Číny. Ta Tchaj-wan prohlašuje za svou nedílnou součást a víceméně otevřeně se připravuje na „sjednocení“.

„Čína z Tchaj-wanu importuje podstatnou část čipů a z tohoto důvodu někteří analytici mluví o tzv. křemíkovém štítu, který má Tchaj-wan chránit před čínskou invazí,“ vysvětluje Blablová. Připomíná, že odborníci se neshodují, zda je tato ochrana opravdu účinná. „Jiní analytici oponují, že může být výroba polovodičů naopak lákadlem pro invazi na Tchaj-wan.“

Myšlenku štítu podporoval i Mark Liu, šéf TSMC. V roce 2021 uvedl: „Všichni chtějí, aby byl na Tchaj-wanu mír.“ Celý svět přece závisí na dodávkách čipů. O dva roky později byl ale Liu ve svých vyjádřeních zdrženlivější: „Čína nenapadne Tchaj-wan kvůli čipům. Ale také výroba čipů neodradí Čínu od napadení.“ Podle něj záleží na vládách USA a Číny, aby se rozhodly, jak zachovat status quo, který velmocím vyhovuje.

Závislost na Tchaj-wanu je znepokojující z více důvodů. Dodavatelský řetězec s úzkým hrdlem je náchylný na snadné narušení. Bidenova administrativa na to v roce 2022 reagovala tzv. CHIPS ACT a staví ve spolupráci s TSMC továrnu v USA.

Také Evropská unie se chce pustit do výroby čipů (evropský zákon se pro změnu jmenuje „Chips Act“). Nová továrna TSMC má vzniknout nedaleko Dražďan. Ale rozhodně zde nebude od začátku probíhat špičkový výzkum jako na Tchaj-wanu.

Proč to funguje právě na Tchai-wanu? „Expertiza a odborné znalosti jsou těžko replikovatelné, vyžadují dlouholeté vzdělávání a zkušenosti,“ vysvětluje Meluzínová. „Vládní podpora pomohla čipovému průmyslu jak v době jeho vzniku, tak při pokračujícím růstu.“

Evropa, USA, Indie i Čína chtějí hrát větší roli, v zájmu ekonomickém i bezpečnostním. Jsou připravené za to platit ohromné peníze. Ale to nemusí stačit. Bidenova administrativa to zjišťuje právě teď: Nová americká továrna TSMC nemůže sehnat kvalifikované zaměstnance.

„Je obtížné replikovat to, co dělá TSMC na Tchaj-wanu,“ domnívá se šéf společnosti Mark Liu. Na každé generaci čipů podle něj pracuje asi tři tisíce vědců. „To není možné nikde jinde.“ Podle něj těžiště firmy zůstane vždy tam, ačkoli firma expanduje do světa.

Výroba čipů je tak trochu umění. Nevyrábí se jeden po druhém, ale „rostou“ vedle sebe, vrstvičku po vrstvičce. Vznikají díky hlubokým znalostem z různých oborů.

Podívejte se na sestřih oficiálních záběrů z továrny na čipy:

Kdybyste vešli do špičkové kuchyně nejlepší restaurace světa, včetně naplněné lednice a mrazáku, dokázali byste uvařit luxusní pětichodové menu pro stovku lidí? Pravděpodobně ne, bez ohledu na to, kolik by vám zaplatili. Potřebovali byste důkladný trénink a zkušený personál. A musíte to zvládnout každý večer, 365 dní v roce, v nepřetržitém třísměnném provozu…

„Je to jako symfonie,“ popsal zážitky z návštěvy továrny TSCM novinář magazínu Wired. Šéf firmy Lui mu vysvětlil, že po podřízených požaduje zvědavost a výdrž. „Výzkumníkům říkám: Přemýšlejte, jako kdybyste byli človíčci o velikosti atomu. Slávou Boží je věc tajit, slávou králů je věc prozkoumat,“ přidal citaci z Bible.

Tchaj-wan dominuje čipovému průmyslu, což dělá vrásky USA, Evropě i Číně. A čipový průmysl dominuje Tchaj-wanu. Export čipů představuje skoro čtvrtinu jeho HDP. „Pro zajištění dlouhodobé stability a růstu potřebuje Tchaj-wan diverzifikovat své hospodářství nad rámec čipů,“ říká Meluzínová.

Tchajwanský klenot – výrobna čipů TSMC – zdůrazňuje, že si váží spolupráce s globálními partnery. „Není žádná jedna země, která dominuje celému čipovému průmyslu,“ podotýká profesor Ši Čin-taj.

Tchaj-wan vede ve výrobě, ale to je jen část řetězce. Dílčí inovace přispívají k růstu celého odvětví. Návrhy čipů pocházejí nejčastěji z USA, mnohé optické inovace mají původ v německé firmě Carl Zeiss, vylepšeními litografických procesů se proslavila nizozemská ASML. Česko má také pár želízek v ohni, na řetězci se podílí třeba mikroskopy Tescan nebo testovacími nástroji Thermo Fisher a Crytur.

„Na skutečných inovacích musí spolupracovat celý svět,“ věří Ši Čin-taj. „Nemůže to být jedna společnost ani stát.“

Doufá, že se povede zabránit katastrofálnímu konfliktu. „Snad lidé ocení tu úžasnou snahu, kterou jsme do toho vložili,“ dodává profesor, který stál u zrodu tchajwanského zázraku. Je jasné, na co naráží. „Doufám, že se to všechno nezničí.“

Oprava: Opravili jsme českou transkripci vlastních jmen.