Integrované obvody se v roce 2021 dostaly na titulní stránky ekonomických médií i bulváru. Titulek „Nedostatek čipů způsobí nedostatek aut“, podložený sugestivním záběrem tisíců polotovarů na odstavných plochách automobilek se opakoval stejně často, jako tvrzení, že nakažených covidem je opět nejvíc od pondělka. Tvůrci senzací našli viníka, a díky této popularitě nikdo z průmyslu nemusel nic vysvětlovat. Sto procent manažerů, tázaných na situaci s výrobou odpovědělo, že nejsou čipy a to je problém. Mezi těmito příspěvky by se našly nepochybně desítky firem, kterých se nedostatek čipů nijak nedotkl, ale tato odpověď se stala součástí průmyslového bontonu, stejně jako „nejsou lidi“. Ani v době, kdy tato krize v médiích vznikla, nebyla situace jednoznačná.
Chybí čipy nebo jen zastaralé čipy?
Koncem roku 2020 nastala souhra nešťastných náhod, kdy se několik výrobních závodů na čipy v USA a v Asii ocitlo mimo provoz. Není překvapením, že šlo o továrny, které byly v chodu již několik desítek let, včetně všech technologií – počínaje rafinací křemíkového krystalu, přes nanášení struktur až po pouzdření čipů. Používané výrobní linky (obvykle a zkratkovitě spojené s označením procesu podle rozměru gate tranzistoru 90,15, 10, 7 nm atd. nebo podle průměru desky křemíkovového substrátu v palcích), mají své limity. Třicet let starou technologií nejmodernější čip vyrobit nelze a je třeba stavět nové provozy pro moderní čipy. Starší závody naopak dosluhují a produkují sice komerčně úspěšné, ale nikoli moderní součástky. Jejich uzavření je obvykle plánováno s dvouletým předstihem a produkty dostávají varovné označení End of Life. Varování tentokrát nepřišlo, konec nastal ze dne na den. Právě na tuto kategorii součástek ovšem spoléhal evropský automobilový průmysl, kterému nízká cena, dostupnost a jednoduchost umožnila snížit vývojové a výrobní náklady komfortního vybavení vozidel.
Výrobci polovodičů, kteří přišli o část svých kapacit, na výpadek okamžitě zareagovali. Zrychlili připravované projekty a ve velmi krátkém čase spouští nové výrobní provozy. Výrobní kapacita roste, jenomže dostatek starších čipů nezajistí. Nové technologie staré součástky již nevyrobí a vývoj jejich náhrad nedává pro výrobce polovodičů ani pro jejich zákazníky ekonomický smysl. Nové typy čipů jsou na skladech, starých je čím dál méně a dostupnost v řádu 15-18 měsíců není výjimkou. Vzkaz výrobců čipů je jasný – jinak to nebude. Pro evropský a český průmysl je to nemilé rozčarování. Poučit by se měli vývojáři a do svých projektů používat pouze takové součástky, jejichž životní cyklus koresponduje s předpokládanou dobou výroby produktu.
Čipy a Evropa
Ve výrobě čipů Evropa nikdy nestála u kormidla. Od šedesátých let se evropské země spoléhaly na výrobce v USA, v Japonsku a řadě asijských zemí. Přelom tisíciletí přinesl hromadný útěk výrobců do Číny, protože odtud přijde hotové zboží v podstatě hned a hezky zabalené. Polovodičový průmysl v EU zastupuje ST Micro s výrobními závody převážně v Evropě, Infineon s rozmístěním v Evropě, USA a Asii, spolu s NXP, vyrábějícím zejména v USA. ARM nezbylo než po brexitu ze společného pokladu vyškrtnout. Evropské unii je věrný také Bosch, který se soustředí na pokrytí vlastních potřeb a pár menších výrobců, kteří fungují ve fabless režimu bez vlastních produkčních kapacit. To je jen zjednodušený pohled na firmy podle sídla a rozmístění výrobních továren.
Srovnání objemů výroby v jednotlivých typech čipů a jejich spotřeba v evropských zemích nabízí horší obraz. Například USA sebekriticky hodnotí svoji soběstačnost v polovodičových technologiích deseti procenty a spouští masivní podporu výrobců. EU podle jejich vzorů koná také, ale po svém. Vznikla iniciativa „European Chips Act“ s cílem posílit Evropský technologický leadership. Takže jaký je cíl nevíme, ale nechybí letopočet 2030. Iniciativa vychází z toho, že do tohoto roku se poptávka po čipech zdvojnásobí. Opírá se o výsledky průzkumu, ve kterém figuruje 141 respondentů (…je vidět, že pro zařazení čehokoli mezi strategické cíle není potřeba moc široký ani kvalifikovaný panel.) Co si o této iniciativě myslí lidé v průmyslu, shrnuje společný výzkum agentury Dynata a firmy Katek: Příliš pozdě a s minimálním dopadem.
Výroba polovodičů v Asii roste
Zatímco v Evropě se řeší strategie, v celé Asii rostou nové výrobní závody na čipy. Ty nejsou nijak vázány na samotný vývoj čipů. Naopak, jde o výrobce, kteří dokáží v zakázkové režimu vyrábět a pouzdřit čipy podle zadání. Historicky nejznámější je v tomto ohledu tchaiwanská TSMC, kterou využívají všichni velcí výrobci počítačových procesorů. Nové výrobní kapacity jsou ovšem daleko univerzálnější a počítají také s produkcí čipů jiných kategorií. Na druhé straně tak řada vývojářů přechází do fabless režimu, kdy čipy vyvíjejí, prodávají, ale výrobu outsourcují v těchto závodech. Současná energetická situace, která postihuje zejména evropský průmysl tomu nahrává. Dá se tedy očekávat, že dostupné kapacity brzy obsadí fabless výrobci čipů ze všech zemí Asie, USA, i z EU, ale otázku soběstačnosti EU to nikam neposune.
Materiál a energie – nová výzva pro průmysl
Vedle čipové krize se v roce 2020 naplno rozjela také krize dodavatelského řetězce, kdy se rozpadl do té doby pravidelný a predikovatelný tok zboží a materiálu okolo celého světa. V prvotním šoku řada expertů volala po přesunu výroby zpět do Evropy. Rok 2022 odhalil, že to nebude tak jednoduché. Průmyslová výroba totiž stojí na třech zdrojích. Prvním je know-how, druhým jsou suroviny a třetím energie, včetně lidské práce. Ekonomika jasně diktuje, že výroba finálních produktů se přesouvá blíže k dostupným zdrojům. Pravdou je, že Evropa dostatek zdrojů nemá, takže nyní přichází metalurgická krize v podobě nedostatku materiálů pro elektrotechniku, tedy mědi, hliníku, i pájecích kovů. Ve stejné situaci jsou materiály pro výrobu baterií a vzácné kovy, používané v automobilech. Ceny rostou, dodací lhůty se prodlužují. Většinu kapacit zpracovatelů čerpají výrobci, kteří jsou zdrojům obchodně a politicky blíže než firmy v Evropě. Do problémů se tak dostává opět automobilový sektor a celá elektroenergetika, kde významně roste poptávka po řešeních pro obnovitelné zdroje. Německý institut Ifo shrnul tuto problematiku konstatováním, že strojírenský průmysl není schopen velké zakázky vyplývající z ekologických cílů realizovat. Problémy s materiálem a energiemi má přes 85% strojařů a 75% firem v elektro sektoru.
Tentokrát už ale nikdo nespojuje váznoucí dodávky s nedostatkem čipů. Ty jsou, stejně jako řada dalších komponent pro průmysl, jen jednou z obětí současného stavu. Zprávy analytiků i průmyslových sdružení v souvislosti s probíhajícími veletrhy SPS a electronica ukazují, že výrobci jsou si současné situace vědomi, ale cestu z ní neznají. Proto společně vyzývají politiky k realismu při nastavování krátkodobých i dlouhodobých opatření a cílů.
https://katek-group.de/presse/study-part2-materials-that-are-lacking-most-often-these-are-the-sales-losses/
https://www.ifo.de/pressemitteilung/2022-11-04/materialknappheit-geht-leicht-zurueck
https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/europe-fit-digital-age/european-chips-act_en
