Čipy: nová éra globálního soupeření

Ruský fyzik a disident Andrej Dmitrijevič Sacharov ve svém známém článku Jaderná energetika a svoboda Západu publikovaném v roce 1978 argumentoval, že rozvoj jaderné energetiky je jednou z nezbytných podmínek pro uchování politické i ekonomické nezávislosti každé země – zejména těch v západní Evropě, které jsou závislé na dodávkách ze Sovětského svazu. Jeho slova mají svou relevanci i nyní. Dnes však svobodu Západu – minimálně tu ekonomickou – ohrožuje další závislost, a to na polovodičových čipech.

V posledních letech se svět ocitl na prahu technologické revoluce, kterou z velké části pohánějí pokročilé polovodičové čipy. Tyto miniaturní komponenty, nezbytné pro fungování všeho od chytrých telefonů po automobily, se staly klíčovým faktorem nejen průmyslového pokroku, ale také národní bezpečnosti a ekonomické suverenity. Podíl Evropy i Ameriky na jejich výrobě přitom kontinuálně klesá prakticky od devadesátých let.

Zásadním momentem pro současné úvahy o větší čipové soběstačnosti se stala čipová krize, která začala v roce 2020 souběžně s vypuknutím pandemie nemoci covid-19. Příčiny spočívaly v několika faktorech. Covidová opatření vedla ve většině zemí k různým ekonomickým omezením a celkovému útlumu ekonomické aktivity. Automobilky, které jsou jedním z největších odběratelů čipů, snížily objem výroby, a tím pádem i množství poptávaných čipů. [1]

Jejich pozici však vzápětí obsadili výrobci elektroniky, kteří v souvislosti s lockdowny a rozšířením práce na dálku prožívali žně. Když měly automobilky po obnovení ekonomické aktivity opět zájem o zvýšení dodávek čipů, jednoduše neexistovala k uspokojení jejich poptávky dostačující kapacita. Faktorů bylo ale více – soustředění většiny výroby do jihovýchodní Asie, obchodní válka mezi Spojenými státy a Čínou a především prostá skutečnost, že celková poptávka rostla výrazně rychleji než nabídka.

Krizi lze ostatně ilustrovat i na českém příkladu. Škoda Auto byla v říjnu 2021 nucena odstavit většinu svých linek právě kvůli nedostatku čipů. Nedostatky a výpadky pokračovaly průběžně i v následujících letech. Není se čemu divit – zatímco v osmdesátých letech byly v autě základních čipů jednotky, dnes jsou jich už tisíce a žádné moderní vozidlo se bez nich neobejde.

Čipy jako nástroj geopolitiky

V globálním měřítku zaujímá dominantní postavení ve výrobě i vývoji čipů Tchaj-wan, resp. tamní soukromá společnost TSMC, která má více než 60% podíl na globálním trhu (po ní následující jihokorejský Samsung drží přibližně 11 %). [2] Tamní druhá největší společnost UMC ovládá dalších 5 % trhu. Celkově tchajwanský polovodičový průmysl sestává z 262 designových, 15 výrobních a 37 balících a vývojových společností (a nespočtu navazujících subdodavatelů). [3] Za tímto úspěchem stojí od 80. let obrovské investice ze strany tchajwanské vlády, ale i soukromého sektoru a zahraničního kapitálu.

Dominance v této oblasti pochopitelně znamená výrazný přesah do oblasti geopolitiky. Ohrožení Tchaj-wanu ze strany Číny představuje riziko s celosvětovým dosahem. Výrobu těch nejpokročilejších čipů tak Tchaj-wan ze strategických důvodů nepřesouvá do zahraničí, čímž si pojišťuje nejen vojenskou podporu ze strany Západu. Poškození jediné továrny TSMC raketou by mohlo způsobit škody ve výši stovek miliard dolarů. [4] 

Některé části výroby a výzkumu tchajwanské společnosti z praktických důvodů (kapacita, lidské zdroje apod.) přesouvají do celého světa. Příkladem mohou být Spojené státy. TSMC po dohodě s federální vládou rozhodla o vybudování tří továren v Arizoně a celkové investici ve výši 65 miliard USD. Jedná se o největší přímou zahraniční investici v amerických dějinách.

V USA jsou čipy celkově poměrně diskutovaným tématem. V roce 1990 totiž Spojené státy zajišťovaly 37 % polovodičové výroby, dnes je to kolem 12 %. V případě Číny je vývoj opačný, z méně než 1 % v roce 1990 dnes dosahuje přibližně 15 %. [5] Amerika tak v této oblasti během jediné generace prakticky ztratila svůj náskok.

Současná situace vedla Kongres v roce 2022 k přijetí tzv. „CHIPS and Science Act“. Zákon, zjednodušeně řešeno, přináší investice do oblasti domácího vývoje a výroby polovodičů ve výši 280 miliard dolarů. Kromě toho ale znamená i různé daňové a další výhody. Pro zákon hlasovala v Kongresu naprostá většina demokratů i menší část republikánů. Bidenova administrativa přijala také různá exportní omezení na čipové technologie.

Postavení USA tak lze obecně charakterizovat jako lepší než postavení EU. Kromě již zmíněné obří investice jsou Spojené státy stále lídrem v oblasti vývoje a designu polovodičů (NVIDIA, Intel a další). Nescházejí jim ani silní domácí výrobci. A nejde jen o otázku výroby. Americké polovodičové společnosti mají největší podíl na celosvětových příjmech z prodeje polovodičů (přibližně 46 %). 

Výzva pro Evropu

Evropská unie se americkým výkonem ani zdaleka pyšnit nemůže. Co se týče výroby čipů, dosahuje EU devítiprocentního podílu na světové produkci. [6] Největšími evropskými výrobci jsou společnosti Infineon Technologies, STMicro­electronics a NXP Semiconductors. Evropský polovodičový průmysl nicméně omezuje několik podstatných nevýhod. 

Ani výše zmíněné společnosti se nemohou rovnat asijským a americkým gigantům. Evropský trh je spíše fragmentovaný a rozložený na menší specializované firmy. Dosavadní investice se navzdory solidnímu výzkumu nevyrovnají těm americkým. Evropská unie je také známá složitými regulacemi a přísným právním prostředím, což může některé investory odrazovat.

Proto se EU intenzivně snaží posilovat své kapacity v oblasti výroby polovodičů, aby snížila závislost na externích dodavatelích a posílila svou technologickou suverenitu. V rámci této snahy byla zahájena iniciativa „Chips Act“, která byla předložena v únoru 2022. Tento legislativní rámec má za cíl podpořit evropský sektor polovodičů prostřednictvím investic a regulace. Klíčovým cílem Chips Act je zvýšit výrobu polovodičů v Evropě na 20 % globálního trhu do roku 2030.

Jedním z hlavních praktických dopadů Chips Act je investice ve výši 43 miliard eur, která bude rozdělena mezi veřejný a soukromý sektor. Tyto investice budou využity na výstavbu nových výrobních závodů, výzkum a vývoj a na podporu inovací v oblasti polovodičů. Kromě toho EU plánuje vytvoření evropské „čipové aliance“, European Semiconductor Regions Alliance (ESRA) – tedy spolupráce mezi členskými státy, akademickými institucemi a průmyslovými hráči, která má za cíl zkoordinovat a zefektivnit investice do tohoto sektoru. 

Příkladem je investice plánovaná v Belgii. Výzkumné centrum Imec má i díky Chips Act schválené financování ve výši 2,5 miliardy eur na prototypovou výrobní linku, která má předběhnout i současnou světovou špičku, tedy TSMC. Tato společnost současně vyrábí čipy pomocí 3nanometrové technologie, zkušebně se chystá zahájit výrobu pomocí 2nanometrové technologie a hovoří se i o 1,6nanometrovém procesu se začátkem výroby v druhé polovině roku 2026.

Jak bude EU úspěšná, to se ukáže v následujících letech. Cíle v Chips Act jsou ambiciózní a globální konkurence je velká. Samotné relativně vysoké objemy vynaložených investic nemusejí stačit k získání potřebného množství kvalifikované pracovní síly. Kromě toho nejsou tak vysoké jako např. ve Spojených státech. Souboj o převahu v polovodičovém průmyslu je globální a Evropa v něm momentálně nedrží nejsilnější karty.  

Česko a polovodiče: jak jsme na tom?

Polovodičový průmysl má na našem území dlouhou tradici. [7] Zřejmě nejznámější je historie národního podniku Tesla založeného v roce 1949 v Rožnově pod Radhoštěm. Podnik dokázal navzdory všem překážkám socialistického systému centrálního plánování vytvářet kvalitní a konkurenceschopné produkty, včetně polovodičových součástek. 

Jednou z nástupnických společností Tesly se v roce 2003 stala společnost ON Semiconductor Czech Republic, součást nadnárodní (původně americké) společnosti Onsemi. Ta má dnes přes 1 700 zaměstnanců a v Rožnově vyrábí deset milionů čipů denně. [8] Kromě toho má v Rožnově a v Brně vývojová centra. A právě společnost Onsemi se v letošním roce rozhodla pro jednu z nejvýznamnějších investic v dějinách České republiky. Do rozšíření výroby v Rožnově totiž hodlá investovat v přepočtu 44 miliard korun a navýšit výrobní kapacitu až o stovky procent. [9] 

Prostor pro české firmy se ale v současnosti neotvírá jen v samotné výrobě. Intel, TSMC a další firmy plánují rozsáhlé investice do továren v Německu. Tyto továrny budou nutně potřebovat řadu subdodavatelů, a nemusí se nutně jednat jen o oblast výroby, ale třeba i design apod. [10]

K současné charakteristice českého polovodičového průmyslu je ještě nutné dodat, že spíše než masová výroba dostává prostor vývoj a výzkum čipů. Nelze rovněž nezmínit další region, který je pro český polovodičový průmysl vedle východní Moravy klíčový – je jím jižní Morava a zejména Brno. [11] Jihomoravský kraj je rovněž součástí výše zmíněné aliance ESRA. Zdejší rozvoj polovodičového průmyslu do značné míry souvisí s dominantním postavením Brna ve výrobě moderních elektronových mikroskopů. Sídlí zde rovněž VUT a CEITEC, instituce schopné produkovat kvalitní výzkum i kvalifikované odborníky.

V zásadě je tak možné říct, že výchozí podmínky pro rozvoj čipového průmyslu jsou v Česku dobré. Kromě výhodné polohy může naše hospodářství nabídnout i stabilní základ polovodičové výroby a výzkumu a kvalifikovanou pracovní sílu.

Čipy pro Restart Česka

Pro Českou republiku, která se dosud profilovala především jako montovna Evropy, představují investice do výzkumu, vývoje a výroby čipů unikátní příležitost posílit svou strategickou pozici na globálním trhu a zajistit si dlouhodobou ekonomickou stabilitu. Jak konkrétně ale může česká vláda a politická reprezentace rozvoji čipového průmyslu pomoct? 

První možnou cestou jsou investiční pobídky. Tento nástroj má však jen omezený význam, neboť Česká republika si v tomto ohledu nemůže dovolit soutěžit např. se sousedním Německem, kde vybudování dvou továren Intelu zahrnovalo pobídku ve výši 240 miliard korun. Je však zřejmé, že bez pobídek se žádná větší investice neobejde. To ostatně platí i pro zmíněnou investici Onsemi, která si pravděpodobně kromě daňových úlev vyžádá pobídku ve výši 10 miliard korun.

Pomoci mohou i koncepční dokumenty. V současnosti se na vládní úrovni připravuje Národní polovodičová strategie, která by na základě odborných analýz měla definovat desítky souvisejících opatření vedoucích k posílení polovodičového průmyslu. [12] V souladu s touto strategií má již příští rok v Česku vzniknout národní kompetenční centrum pro polovodiče a čipy. Společný postup podpisem smlouvy stvrdilo šest subjektů včetně univerzit VUT a ČVUT a zástupců soukromého sektoru. [13]

Pokud vše půjde dobře, mohou se čipy stát motorem restartu české ekonomiky. Měli bychom však na ně nahlížet i ze širší perspektivy. Západ v posledních dekádách přišel o vůdčí postavení v jejich vývoji i výrobě, a pokud jej chce znovu dosáhnout, budou investice a nové strategie představovat naprostou nezbytnost. Česku se tak otevírá unikátní příležitost pro získání nových investic, ale i navázání strategických partnerství v rámci celého světa. Okno příležitosti ale nebude otevřené dlouho a vyčkávání se nemůže vyplatit. 

[1] https://www.politikaspolecnost.cz/wp-content/uploads/2022/03/%C4%8Cipov%C3%A1-krize-P%C5%99%C3%ADle%C5%BEitost-i-varov%C3%A1n%C3%AD-IPPS.pdf
[2] https://www.statista.com/statistics/867223/worldwide-semiconductor-foundries-by-market-share/
[3] Overview on Taiwan Semiconductor Industry (2023 Edition)
[4] https://www.respekt.cz/newsletter/jak-se-tchaj-wan-stal-velmoci-ve-vyrobe-cipu-a-proc-je-to-zasluha-jednoho-muze?srsltid=AfmBOoo0YSlLHX_U52aNDwvaNJNbZa72RV2W259dyXMrEWgd5G1PdP2b
[5] https://www.semiconductors.org/wp-content/uploads/2020/09/Government-Incentives-and-US-Competitiveness-in-Semiconductor-Manufacturing-Sep-2020.pdf
[6] https://www.eusemiconductors.eu/sites/default/files/uploads/20200916_GovIncentivesUSCompinSCManufacturing.pdf
[7] https://vesmir.cz/cz/casopis/archiv-casopisu/2021/cislo-7/polovodice-a-jejich-uplatneni.html
[8] https://kariera-onsemi.cz/hospodarske_noviny_8_11_2021/
[9] https://www.mfcr.cz/cs/ministerstvo/media/tiskove-zpravy/2024/investice-onsemi-do-vyroby-cipu-podpori-modernizac-56093
[10] https://ekonom.cz/c1-67299210-prichazi-cipova-revoluce-cesko-se-do-ni-zapoji-predevsim-hlavou
[11] https://www.wired.cz/clanky/brno-na-cipove-mape-evropy-byznysu-pomahaji-i-mikroskopy
[12] https://www.mpo.gov.cz/cz/rozcestnik/pro-media/tiskove-zpravy/narodni-polovodicova-strategie-je-v-mezirezortnim-pripominkovem-rizeni–281920/
[13] https://vedavyzkum.cz/z-domova/z-domova/v-cesku-vznikne-narodni-centrum-pro-polovodice-a-cipy-za-50-milionu-eur

(Tiskem vyšlo v KONTEXTECH 5/2024)