Wszyscy wiedzą, że rozlanie wody na telefon komórkowy to zły pomysł, ale czy wiesz, że potrzeba ponad 3000 galonów wody, aby zrobić telefon komórkowy? Woda jest potrzebna do wydobywania metali, do produkcji kleju i tworzyw sztucznych używanych do montażu i pakowania oraz do rozcieńczania ścieków używanych w całym procesie. To 10 razy więcej wody niż przeciętny Chińczyk zużywa na co dzień.
Dotyczy to zwłaszcza półprzewodników, maleńkich obwodów zwanych chipami, które zasilają wszystkie nasze urządzenia elektroniczne, w tym telefon komórkowy. Każda 30-centymetrowa płytka układu scalonego, która pasuje do chipa w telefonie, wymaga co najmniej 2000 galonów wody do wyprodukowania. Dzieje się tak dlatego, że każdy chip musi być przepłukany ultraczystą wodą (UPW) - czysta woda jest uważana za rozpuszczalnik przemysłowy - w celu usunięcia zanieczyszczeń (jonów, cząstek, krzemionki itp.) z procesu produkcyjnego i zapobiegania zanieczyszczeniu wióra. Potrzeba od 1 400 do 1 600 galonów wody z kranu, aby uzyskać 1000 galonów UPW.
Półprzewodniki są obecnie przedmiotem geopolitycznej rywalizacji między Chinami a Stanami Zjednoczonymi. Jeśli dane są nową ropą naftową, a sztuczna inteligencja (AI) jest nową elektrycznością, sensowne jest postrzeganie półprzewodników jako globalnego zasobu, który stwarza ryzyko, tak jak każdy inny. Musimy również pamiętać o wodzie potrzebnej do ich wykonania.
Podczas gdy Chiny odpowiadają tylko za 7,6 procent sprzedaży półprzewodników, ich ogromne planowane inwestycje w tym sektorze - 150 miliardów dolarów w latach 2014-2030 - wzbudziły obawy o "moment Sputnika", determinację Chin do osiągnięcia technologicznej wielkości. Pomimo gwałtownego wzrostu finansowania, zaopatrzenie w wodę pozostaje ważnym ograniczeniem, ponieważ produkcja półprzewodników wymaga dużych ilości wody, której brakuje Chinom, szczególnie w obszarach, w których koncentruje się produkcja chipów.
Do tej pory zapotrzebowanie na wodę do produkcji półprzewodników nie stało się poważnym problemem w Chinach, które skupiły się na rozwoju krajowej technologii w celu zmniejszenia zależności od globalnych łańcuchów dostaw. Podczas gdy Chiny spóźniają się w półprzewodnikach, badanie przeprowadzone w lipcu 2021 r. przez Semiconductor Industry Association zauważyło, że Chiny szybko nadrabiają zaległości dzięki finansowaniu rządowemu, subsydiom i zachętom podatkowym dla branży. Nowo wydany 14. plan pięcioletni (2021-2025) określił półprzewodniki jako jeden z głównych priorytetów dla "najnowocześniejszych technologii", a chińska Rada Państwa nakreśliła podejście rządu do ogólnego rozwoju.
Mimo to, nawet po wydaniu 150 miliardów dolarów w 2014 roku w ramach krajowego planu układów scalonych, Chiny napotykają poważne przeszkody technologiczne w produkcji wysokiej klasy chipów potrzebnych do telefonów komórkowych, laptopów i innych zaawansowanych technologicznie produktów. Eksperci spodziewają się, że sukces Chin będzie mieszany - chińskie firmy pozostaną w tyle w niektórych obszarach, takich jak najnowocześniejsza technologia produkcji kontraktowej i materiały, ale staną się konkurencyjne w outsourcingu montażu i testowania (OSAT) oraz projektowania chipów. Globalne zagrożenia do 2021 r. Susza na Tajwanie podkreśla znaczenie dostaw wody w globalnym łańcuchu dostaw półprzewodników, a globalne ryzyko związane z chińską polityką półprzewodnikową koncentruje się na konsekwencjach dla bezpieczeństwa narodowego, wysiłkach Chin na rzecz ustanowienia globalnych standardów technologicznych, roli Chin w globalnym łańcuchu dostaw i napięciach w cieśninie w całym sektorze. Bezpieczeństwo narodowe: Stany Zjednoczone postrzegają pojawienie się Chin jako głównego gracza w branży półprzewodników jako zagrożenie dla bezpieczeństwa narodowego. Następnie nastąpiła seria czarnych list. Podczas gdy administracja Bidena skupiła się na poprawie krajowych zdolności USA w celu rozszerzenia ograniczeń na chińskie firmy półprzewodnikowe. 8 czerwca 2021 r. Senat USA uchwalił amerykańską ustawę o innowacjach i konkurencji, przywłaszczając sobie 50 miliardów dolarów na finansowanie awaryjne na krajowy rozwój półprzewodników, co według Bidena ma kluczowe znaczenie dla utrzymania Stanów Zjednoczonych przed konkurencją "w XXI wieku".
Standard: Stany Zjednoczone naciskają na swoich sojuszników i partnerów, aby nie korzystali z technologii Huawei. To częściowo świadczy o obawach o możliwe kompromisy dla bezpieczeństwa narodowego, ale także o ciągłych wysiłkach Huawei na rzecz ustanowienia globalnych standardów technicznych dla technologii 5G. Do tej pory amerykańskie i europejskie firmy przewodziły, zapewniając udział w rynku i odpowiadając na potrzeby biznesowe. W swoim rocznym raporcie z grudnia 2020 r. amerykańska Rada ds. Bezpieczeństwa i Przeglądu Gospodarczego szczegółowo opisała, w jaki sposób wysiłki Chin na rzecz kształtowania globalnych standardów technologicznych odzwierciedlają wspieraną przez państwo politykę przemysłową Pekinu, która uprzywilejowywać chińskie firmy na rynkach zewnętrznych, jednocześnie ograniczając dostęp krajowy i wspierając autorytarne normy. Łańcuch dostaw: Firmy z wielu krajów i wielu regionów świata są zaangażowane w proces projektowania i produkcji. Istnieje ryzyko ekonomiczne związane z zakłóceniem globalnego łańcucha dostaw przemysłu półprzewodników. Z tego powodu działania administracji Trumpa przeciwko chińskim firmom doprowadziły do niedoborów produktów wymagających półprzewodników, takich jak półprzewodniki i samochody, ponieważ międzynarodowe firmy starają się zastąpić S.M.I.C. jako dostawców. W kwietniu 2021 r. Stowarzyszenie Przemysłu Półprzewodnikowego stwierdziło, że zbudowanie w pełni samowystarczalnego lokalnego łańcucha dostaw kosztowałoby 1 bilion dolarów, co mogłoby zwiększyć koszt półprzewodników o 65%. Niektórzy eksperci branżowi sugerują bardziej ostrożne podejście do rozwiązywania najważniejszych w łańcuchu dostaw, takich jak spadek udziału produkcji w USA z 37 procent w 1990 roku do 12 procent obecnie, podczas gdy inni sugerują bardziej kompleksowe wysiłki w celu wypełnienia luk w całym procesie produkcyjnym w USA, w tym innowacji, sprzętu i opakowań. Tajwan, Chiny: Tajwan stoi w obliczu wielu presji ze względu na swoją centralną rolę w najbardziej zaawansowanej produkcji półprzewodników na świecie. W 2020 roku Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSMC) stanowił 55,6 procent globalnego rynku produkcji kontraktowej półprzewodników i wyprodukował 92 procent najnowocześniejszych chipów na świecie. W odpowiedzi na nowe amerykańskie przepisy dotyczące Huawei, TSMC zawiesiło nowe zamówienia dla firmy, drugiego co do wielkości klienta po Apple, odpowiadającego za 20 procent rocznych przychodów. TSMC zgodziło się również na budowę fabryki w Arizonie.
Oprócz tych wszystkich obaw, wiosną 2021 r. zwykle deszczowy, subtropikalny Tajwan doświadczył najgorszej suszy od 56 lat, zagrażając globalnej produkcji półprzewodników. Susza opóźniła produkcję i doprowadziła do niedoborów chipów. Producenci półprzewodników zostali zmuszeni do racjonowania wody i wwiezienia jej do środka. Obawiając się, że zmiany klimatu zmniejszą opady deszczu w przyszłości, TSMC buduje nowy zakład, który może ponownie wykorzystywać wodę przemysłową, podczas gdy inni producenci kopią własne studnie. Co najważniejsze, susza na Tajwanie w 2021 r. zwróciła uwagę na znaczenie wody dla produkcji półprzewodników. Zagrożenie wodne Zapewnienie wystarczających ilości półprzewodników i rozwój krajowych zdolności produkcyjnych to nie jedyne wyzwania, przed którymi stoją Chiny. Upewnienie się, że jest wystarczająco dużo wody, aby stworzyć półprzewodniki, może być jeszcze bardziej zniechęcające. ChinaWaterRisk oblicza, że fabryka produkująca 40 000 płytek drukowanych potrzebowałaby 4,8 miliona galonów wody dziennie, wystarczająco dużo, aby zaopatrywać miasto 60 000 osób.
W obliczu bezprecedensowych powodzi w środkowych Chinach warto pamiętać, że Chiny jako całość są stosunkowo niepewne co do swojej wody - mają tylko 7 procent wody na świecie, mimo że mają 20 procent światowej populacji. Woda jest również nierównomiernie rozłożona. Północne Chiny, gdzie znajduje się większość przemysłu półprzewodników, mają tylko jedną piątą zasobów wodnych kraju. Nawet w obliczu niedoborów wody chiński przemysł półprzewodników ma problemy z wykorzystaniem wody. Badanie wody wykorzystywanej w przemyśle półprzewodników z 2017 r. wykazało, że Chiny zużywają więcej wody niż inni główni producenci (Japonia, Korea Południowa, Tajwan i Stany Zjednoczone) zarówno do procesu płukania, jak i do produkcji energii elektrycznej potrzebnej do jej produkcji. W porównaniu ze Stanami Zjednoczonymi Chiny zużywają trzy razy więcej wody. W rzeczywistości 27% chińskiej wody przemysłowej jest pochłaniane przez przemysł półprzewodników.
Ambitny rozwój chińskiego półprzewodnika musi uwzględniać zasoby wodne potrzebne do osiągnięcia tego celu, którego Brakuje Chinom. Jak widzieliśmy podczas suszy na Tajwanie w 2021 r., Nawet przy najlepszych talentach i najnowocześniejszych technologiach, niedobory wody mogą wykoleić produkcję.