TSMC. Dlaczego tajwański producent chipów to najważniejsza firma świata

Początek tej historii sięga lat 80. XX wieku. W 1986 roku rząd Tajwanu, obserwując rozwój azjatyckich tygrysów produkujących elektronikę – przede wszystkim Japonii – podjął decyzję o postawieniu na branżę półprzewodników. Taiwan Semiconductor, czyli TSMC, powstało w 1987 roku z kapitału w większości należącego do tajwańskiego rządu i tamtejszych akcjonariuszy, ze znaczącymi udziałami holenderskiego Philipsa.

Za sterami firmy stanął Morris Chang, wykształcony na Stanfordzie chińsko-amerykański menadżer, który zdobył doświadczenie w Texas Instruments – firmie będącej wiodącym amerykańskim producentem półprzewodników. Początki TSMC nie były jednak łatwe, bo rynek półprzewodników od samego początku był ekstremalnie konkurencyjny.

TSMC: Od pierwszego chipa do potęgi azjatyckich tygrysów 

Chipy, czyli układy scalone i mikroprocesory, powstają z krzemu, jednego z najpowszechniej występujących na ziemi pierwiastków. Sztuka tworzenia tych urządzeń zdecydowanie nie jest jednak powszechna – chipy to jedne z najbardziej skomplikowanych układów konstruowanych przez człowieka.

Wszystko to możliwe jest dzięki fotolitografii – procesowi, który wykorzystuje maski świetlne do naświetlania warstw krzemu, by upakować w nich jak największą liczbę tranzystorów. Na pomysł, aby to właśnie światło wykorzystać do “rzeźbienia” układów scalonych w krzemie, wpadło pod koniec lat 50. dwóch amerykańskich naukowców: Jack Kilby oraz Robert Noyce (ten drugi pomysł ten później usprawnił).

Produkcja chipów wymaga mikroskopijnej precyzji. Już pierwszy komercyjnie dostępny procesor Intel 4004, stworzony w 1974 roku, zawierał aż 2250 tranzystorów, które znajdowały się na powierzchni tylko 12 milimetrów kwadratowych. Najmniejsze elementy miały w nim wielkość zaledwie jednej setnej milimetra. Procesory dostępne w latach 1986-1987, czyli wtedy, kiedy powstało TSMC, zawierały już jednak setki tysięcy tranzystorów.

Wraz z końcem lat 70. i początkiem lat 80. dwudziestego wieku amerykańskie firmy zaczęły produkcję półprzewodników, najpierw tych mniej zaawansowanych, jak np. mikroukłady do azjatyckich kalkulatorów. Robiły to przede wszystkim ze względu na dużo niższe koszty, ale także z podziwu dla precyzji i kultury pracy tamtejszych firm – najpierw montowni, a potem stopniowo coraz bardziej zaawansowanych fabryk. Dominowały tu zwłaszcza dwa państwa – Japonia i Korea Południowa. Ze względu na poziom zaawansowania i technologię opracowaną głównie w USA, inne kraje poza nimi nie miały dostępu do tego poziomu specjalizacji. Z kolei będący wówczas w stanie zimnej wojny z zachodem ZSRR, mimo ogromnych nakładów, nie był w stanie dorównać Stanom i był w branży półprzewodników zawsze o kilka lat do tyłu.

Dziś istnieje jednak wiele firm tworzących najbardziej zaawansowane na świecie układy scalone i procesory, ale tylko niektóre z nich mają własne fabryki, tzw. faby. Jeszcze mniej jest przedsiębiorstw, które zajmują się zarówno projektowaniem, jak i produkcją własnych układów. Są to tzw. IDM – Integrated Device Manufacturer i należą do nich m.in. Intel, Samsung i Texas Instruments.

Druga kategoria, to firmy tworzące chipy, które nie posiadają własnych fabryk, tzw. fabless. Należą do nich najwięksi i najbardziej znani gracze technologiczni na świecie: Apple, AMD, NVIDIA czy Qualcomm. By jednak oni mogli dostarczać swoje chipy klientom, ktoś musi najpierw je wyprodukować. Są to tzw. gracze pure-play, do których zalicza się właśnie TSMC.

TSMC – przyszłość branży chipów i kontrakt od Apple

Geniusz TSMC polegał na tym, że firma ta bardzo szybko zrozumiała, że przyszłość branży półprzewodników będzie wyglądała tak, że na rynku pojawi się wiele firm projektujących układy scalone i zaledwie kilku producentów. Dlatego tajwański gigant od początku postawił na badania i rozwój oraz jak najbardziej efektywną technologię produkcji, oferując zawsze możliwie najnowszy dostępny proces technologiczny wytwarzania półprzewodników. Chodzi o oznaczenie określające poziom precyzji – wyrażane najpierw w mikronach, a potem w nanometrach, czyli milionowych częściach milimetra.

Ważnym momentem rozwoju TSMC była druga dekada XXI w., gdy firma otrzymała kontrakt od Apple na produkcję części procesorów A5 i A6, zasilających iPhone’a i iPada. Jednak jeszcze wtedy Apple zlecało większą część swojej produkcji Samsungowi. Przełom nastąpił w 2014 r., gdy TSMC w całości przejął proces wytwarzania kolejnej generacji A6 – procesora A9, który znajdował się na pokładzie drugiego najpopularniejszego modelu smartfonu w historii – iPhone’a 6S.

TSMC jako pierwsza firma na świecie wprowadziła proces produkcji z zastosowaniem ekstremalnej litografii ultrakrótkofalowej (EUV). Jest też pierwszym w historii fabem produkującym procesory w technologii 3 nanometrów. Obecnie tajwański gigant produkuje najbardziej zaawansowane chipy na świecie, zasilające najnowsze iPhone’y Pro i Macbooki Pro. Ich procesory zawierają po kilkanaście miliardów tranzystorów.

TSMC jest więc perłą w koronie Tajwanu i największą firmą w kraju, która kontroluje ponad 80% światowego rynku chipów. Z kapitalizacją rynkową na poziomie 518 mld dolarów znajduje się natomiast w czołówce największych światowych firm. Poza Tajwanem ma też fabryki w innych częściach świata, m.in. w Japonii, Stanach Zjednoczonych i Chinach kontynentalnych. Planuje też otwarcie nowych fabryk, np. w Arizonie oraz w Niemczech.

Najbardziej zaawansowana fabryka TSMC, właśnie ta produkująca chipy w technologii 3 nm, znajduje się na Tajwanie. Jest to też prawdopodobnie najdroższa fabryka na świecie, której koszty budowy szacowane są na 20 mld dolarów. Dla porównania, berlińskie gigafactory Tesli kosztowało około 5 mld dolarów. Mimo dywersyfikacji globalnej, prawie 90% pracowników TSMC mieszka na Tajwanie. 

TSMC i jej kluczowe znaczenie w globalnej geopolityce

TSMC jest unikatowe z jeszcze jednego względu – ma ogromne znaczenie geopolityczne. Z jednej strony chipy są dziś sercem większości urządzeń – od lodówek, przez samochody, aż po broń. Z drugiej strony, sama firma jest nierozerwalnie związana z Tajwanem, którego autonomia nie jest uznawana przez Chińską Republikę Ludową. Jednak w wypadku konfliktu Stany Zjednoczone najpewniej opowiedzą się po stronie Tajwanu, nie tylko ze względu na wyznawane wartości demokratyczne, ale przede wszystkim z uwagi na kluczowe znaczenie tego państwa dla światowych łańcuchów technologicznych i nierozerwalne powiązania z największymi amerykańskimi firmami technologicznymi.

Tymczasem TSMC mądrze rozgrywa tę geopolityczną grę. Firma posiada swoje fabryki zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i Chinach, gdzie stale powiększa swoją bazę klientów. Jednym z nich był Huawei – drugi po Apple największy kontrahent tajwańskiej spółki. Współpraca została jednak przerwana po tym, jak Amerykanie nałożyli na chińską spółkę sankcje.

Obecnie potęga TSMC wydaje się więc na tyle duża, że potencjalne zniszczenie najbardziej wartościowych fabów należących do firmy mogłoby być zbyt ryzykowne dla wszystkich zaangażowanych stron. I choć Chiny starają się zniwelować przewagę amerykańsko-tajwańską w produkcji chipów, to na razie pozostają w tyle. Co prawda Huawei wyprodukował ostatnio telefon z procesorem w technologii 7 nanometrów, czyli zaledwie dwie generacje mniej zaawansowany od 3 nm, ale zdaniem ekspertów chiński proces produkcji jest ekstremalnie drogi i niewystarczająco wydajny. 

Zdaniem analityków cytowanych przez The Economist, przewaga TSMC potrwa jeszcze co najmniej 8-10 lat. Obecnie coraz bardziej istotnym klientem firmy staje się choćby NVIDIA, największy producent układów scalonych na potrzeby produktów AI.  

Chris Miller, autor wielokrotnie nagradzanej książki Wielka wojna o chipy. Jak USA i Chiny walczą o technologiczną dominację nad światem, twierdzi, że nadgonienie reszty stawki jest obecnie niemal niemożliwe dla Chin. Głównie ze względu na skomplikowany łańcuch dostaw opierający się na najbardziej zaawansowanych firmach zlokalizowanych w USA i Europie. Wydaje się więc, że potęga TSMC przez najbliższe lata pozostanie niezagrożona.