TSMC, além de fabricante de chips, é elemento-chave da economia global

Do Financial Times


Em um momento de escassez e competição de superpotências por novas tecnologias, a TSMC é dominante na produção de chips.

Quando Li Ta-sen era pequeno, costumava caminhar para a escola em campos de cana-de-açúcar mais altos do que ele. Cerca de 40 anos depois, ele está ganhando a vida vendendo os mesmos campos enquanto o boom imobiliário se instala em sua cidade natal, Shanhua.

O motivo do frenesi de construção na outrora pobre cidade rural no sul de Taiwan é simples: a chegada da fábrica de chips mais avançada do mundo.

A Taiwan Semiconductor Manufacturing Company , maior fabricante de chips contratados do mundo, está construindo uma fábrica para fazer chips de 3 nm (nanômetros), semicondutores que deverão ser até 70 por cento mais rápidos e mais eficientes em termos de energia do que os mais avançados em produção agora e que serão usados em dispositivos de smartphones a supercomputadores.

“Os preços das terras agrícolas adjacentes triplicaram no ano passado e tivemos o maior volume de transações em nossa história de 10 anos”, disse Li, que dirige a filial local da corretora de imóveis Century 21, e viu os engenheiros da TSMC abocanharem recentemente apartamentos e moradias construídas.

Mas o impacto da nova planta de fabricação da TSMC, ou “fab”, irradia muito além do sul de Taiwan. No mundo dos semicondutores, este é o centro do universo.

A planta, que deverá iniciar a produção em massa no próximo ano, usará tecnologia de processo que até agora apenas a TSMC e a Samsung Electronics da Coréia do Sul dominaram — atualmente, os chips mais avançados são de 5 nm. Os novos chips trazem enormes vantagens para os clientes: quanto menores os transistores em um chip, menor o consumo de energia e maior a velocidade.

Medindo 160.000 metros quadrados, o tamanho de 22 campos de futebol, a fábrica é compatível com a própria TSMC: um hulk com domínio absoluto na fabricação global de semicondutores.
Normalmente uma empresa discreta, o enorme investimento da TSMC em tecnologia de ponta e a crescente influência estão silenciosamente atraindo-a para o centro das atenções.

Em um momento em que a escassez global de chips forçou desacelerações ou mesmo suspensões da produção de automóveis do Japão para a Europa e América, e com políticos em muitos países fazendo barulho sobre trazer mais fabricação para o exterior, a posição dominante da empresa taiwanesa na produção global de chips está atraindo atenção.

A importância política de Taiwan

Considerando que a China mantém uma ameaça permanente de invasão de Taiwan, o país há muito tempo está no centro da rivalidade militar entre Washington e Pequim no leste da Ásia. Mas também está cada vez mais sendo apanhada na competição tecnológica entre as duas superpotências.

As empresas chinesas não tiveram sucesso em sua tentativa de igualar as proezas de fabricação da TSMC, mas os EUA também começaram a lutar: a Intel está decidida a terceirizar parte da produção de processadores, sua joia, para a empresa taiwanesa. Em Washington, o Pentágono tem pressionado discretamente para que os EUA invistam mais na fabricação de chips avançados, para que suas armas não dependam de fabricantes estrangeiros.

Tudo isso torna a TSMC possivelmente a empresa mais importante do mundo, da qual poucas pessoas já ouviram falar.
Enquanto muitos governos adorariam imitar seu sucesso, eles provavelmente acharão proibitivos os custos de tentar igualar o TSMC. E seus clientes estão começando a perceber que não estão lidando com um fornecedor tradicional.

“As montadoras acreditam que são os gigantes do mundo”, diz Ambrose Conroy, fundador e presidente-executivo da Seraph, uma consultoria de cadeia de suprimentos. “Mas esta é uma situação em que os fabricantes de semicondutores são os gigantes e as equipes de compra automotiva são as formigas.”


Vitória da fundição de chips

A TSMC passou muito tempo despercebida porque os semicondutores que fabrica são projetados e vendidos em produtos por fornecedores de marcas como Apple, AMD ou Qualcomm. Mesmo assim, a empresa controla mais da metade do mercado mundial de chips feitos sob encomenda.

E está se tornando mais dominante a cada novo nó de tecnologia de processo: embora responda por apenas 40 a 65 por cento das receitas na categoria de 28-65 nm, os nós usados ​​para produzir a maioria dos chips de carro, ela tem quase 90 por cento do mercado dos nós mais avançados atualmente em produção.

“Sim, a indústria é incrivelmente dependente da TSMC especialmente quando você chega ao limite, e é bastante arriscado”, diz Peter Hanbury, sócio da Bain & Company em San Francisco. “Vinte anos atrás, havia 20 fundições e agora o que há de mais moderno está em um único campus em Taiwan.”

Uma vez que cada novo nó de tecnologia de processo requer um desenvolvimento mais desafiador e maior investimento em nova capacidade de produção, outros fabricantes de chips ao longo dos anos começaram a se concentrar no design e deixaram a produção para fundições dedicadas, como a TSMC.

Quanto mais alto se tornava o custo para novas unidades de fabricação, mais outros fabricantes de chips começaram a terceirizar e mais os concorrentes da TSMC no mercado de fundição pura saíram da corrida.

Este ano, a TSMC aumentou sua previsão de investimento de capital para impressionantes US $ 25 bilhões — potencialmente 63 por cento a mais do que em 2020 e colocando-a à frente da Intel e da Samsung. Analistas acreditam que isso inclui pelo menos algum investimento na capacidade que o fabricante taiwanês precisa para fornecer à Intel. A fabricante de chips dos Estados Unidos é forçada a terceirizar parte de sua produção de processador porque tem lutado para dominar dois nós sucessivos de tecnologia de processo — 10nm e 7nm — a tempo de fazer seus próprios chips.

O tropeço da Intel na segunda geração sucessiva de tecnologia de manufatura desencadeou um apelo de um investidor ativista no ano passado para que a empresa abandonasse a manufatura de chips mudando para um modelo de negócios “sem fábrica”, como tantos outros fabricantes de chips fizeram.

Pat Gelsinger, o novo presidente-executivo da Intel, rejeita essa ideia. “A confiança em 7 nanômetros está aumentando”, disse ele a investidores e jornalistas em uma mensagem de vídeo na terça-feira. Ele disse que a empresa estava aumentando seu envolvimento com a TSMC e outras fundições e terceirizando a fabricação de alguns processadores para a TSMC.

Apesar da promessa de Gelsinger de ressuscitar as proezas de fabricação da Intel, a empresa precisa da TSMC pelo menos por um período de transição para não perder participação no mercado de unidades centrais de processamento — o coração de cada computador e servidor — para sua rival AMD. De acordo com duas pessoas familiarizadas com TSMC e Intel, a empresa americana tem uma equipe trabalhando com a TSMC há mais de um ano para preparar a produção terceirizada de CPUs na nova fábrica de Tainan.

Mark Li, analista da indústria de chips da Bernstein, estima que a Intel terceirizará 20% de sua produção de CPU para a TSMC em 2023, e a empresa taiwanesa precisa investir cerca de US $ 10 bilhões em capacidade apenas para isso.

O custo proibitivo tornou cada vez mais difícil para outras empresas permanecer no jogo da fabricação avançada de chips. Mas, como mostra o exemplo da Intel, o dinheiro não é o único fator. Reduzir o tamanho dos transistores — o principal recurso necessário para amontoar cada vez mais componentes em um único chip, o que, por sua vez, permite custos contínuos e eficiência energética — está se tornando um desafio de engenharia.

O tamanho do transistor em um nó de 3 nm é apenas 1/20.000 de um fio de cabelo humano. Os ajustes no maquinário e nos produtos químicos necessários para conseguir isso vêm mais facilmente com o foco único nesta tecnologia de fabricação, a larga escala e a ampla gama de aplicações que a TSMC desenvolveu.

A cadeia de suprimentos

A posição cada vez mais dominante da TSMC na fabricação de chips está começando a atrair atenção política. O choque da escassez de chips automotivos está reforçando a pressão dos governos para trazer cadeias de suprimentos vitais para mais perto de casa, a fim de torná-las menos vulneráveis ​​a perturbações em cenários como a pandemia Covid-19 e protegê-las contra a influência de adversários geopolíticos como a China.
Nos EUA, os legisladores estão citando a escassez de chips como prova de que o país precisa reativar a fabricação de semicondutores em casa. No ano passado, a TSMC se comprometeu, sob pressão política da administração de Donald Trump, a construir uma fábrica de US $ 12 bilhões no Arizona.
O Japão também está ficando preocupado. No mês passado, a TSMC anunciou que abriria uma subsidiária no Japão para conduzir pesquisas em novos materiais semicondutores. O Japão domina o fornecimento de material upstream para a indústria de semicondutores. “Não é seguro se a TSMC estiver apenas em Taiwan; você tem que espalhar um pouco mais as coisas ”, disse um funcionário do governo japonês. “Isso é para combater o risco de uma guerra de Taiwan. Esse risco é muito real.”

Até mesmo os estados membros da União Europeia estão aspirando a trazer de volta a produção de chips de ponta para a Europa com uma iniciativa que busca investimento em uma fábrica de chips de 2 nm – a próxima geração de nó de tecnologia de processo após a fábrica de 3 nm que a TSMC está construindo no sul de Taiwan.

Se a TSMC tiver que ceder a essa pressão crescente, isso sobrecarregará seu modelo de negócios. De acordo com analistas, um dos principais motivos para a empresa ser tão eficiente e lucrativa é a concentração da manufatura em Taiwan. “As principais instalações da TSMC em Taiwan são suficientemente próximas para que essa empresa possa mobilizar de forma flexível nossos engenheiros para apoiar uns aos outros quando necessário”, disse a porta-voz da TSMC, Nina Kao. A empresa estima que os custos de produção nos Estados Unidos são de 8 a 10 por cento mais altos do que em Taiwan.
A TSMC, portanto, não está pronta para expandir suas operações de fabricação em todo o mundo. “Nos Estados Unidos, nos comprometemos a construir uma fábrica depois que as autoridades deixaram claro que iriam subsidiar a lacuna de custos. No Japão, nosso investimento está focado em uma área de tecnologia que é a chave para o nosso futuro”, disse um executivo sênior da TSMC.

“Mas na Europa, o caso não é tão forte, e [os europeus] realmente deveriam descobrir o que exatamente eles querem, e se eles podem conseguir isso com seus próprios fabricantes de chips.”

Os insiders europeus de semicondutores concordam. Fabricantes de chips europeus como Infineon, NXP e ST Micro dominam o mercado de chips automotivos e alguns outros nichos. Mas eles há muito focam sua atenção no design do chip, não na produção. Várias das maiores empresas de chips da Europa mantêm algumas unidades de fabricação, mas evitaram investir bilhões em nova capacidade e terceirizar grande parte da produção para fundições como a TSMC. A capacidade de chip da Europa, portanto, está várias gerações de tecnologia de processo atrás de líderes da indústria como TSMC e Samsung.

“Estamos em 22nm agora. Ir de 22 para 2 nm é como pular para o topo do arranha-céu Taipei 101 — se você falhar, você quebra”, diz um executivo sênior de uma empresa de chips europeia. “Além disso, nossa necessidade de capacidade de ponta na Europa não é tão convincente. Somos especializados em semicondutores diferentes dos chips para dispositivos de consumo do mercado de massa que dominam a demanda de chips dos EUA e, portanto, os ganhos de custo da tecnologia de produção de ponta não são tão cruciais para nós quanto para os clientes americanos da TSMC.”

Nos EUA, o compromisso da TSMC também é mais limitado do que pode parecer, devido aos US $ 12 bilhões que disse que investirá. A nova planta no Arizona deve operar em 5 nm, uma tecnologia que é de ponta agora, mas quando começar a produção em massa em 2024, ela ficará atrás da instalação de 3 nm que a TSMC está construindo no sul de Taiwan.

Além disso, uma fábrica da TSMC nos Estados Unidos não pode ser usada para tudo: a maioria dos chips usados ​​nos carros podem ser produzidos com nós maiores de 28-65 nm - um segmento maduro do mercado no qual a TSMC é menos dominante. O compromisso da empresa taiwanesa de investir nos Estados Unidos é, antes de mais nada, o resultado de esforços de longo prazo do Pentágono para recriar alguma capacidade avançada de fabricação de chips nos Estados Unidos para uma cadeia de suprimentos de defesa segura.

A crescente concentração da fabricação de semicondutores fora das costas dos Estados Unidos preocupou o sistema de defesa de Washington por mais de uma década. Isso ocorre porque a tecnologia é a chave para a produção de armas, desde os processadores que alimentam os supercomputadores que ajudam a modelar as trajetórias dos mísseis até os chips resistentes ao calor nos próprios mísseis. E a importância dos semicondutores para a defesa só aumentará com o surgimento de sistemas não tripulados, como drones de combate.

Os especialistas da indústria também alertam que os esforços do governo para refazer a fabricação de chips podem ser insustentáveis. “Acho que o que as pessoas não percebem é que isso não é uma solução única”, diz Hanbury. “Se você quiser 3nm, vai custar US$ 15 bilhões e, dois anos depois, vai ter que gastar mais US $ 18 bilhões e, depois disso, outros US $ 20 bilhões. Os números são enormes e é um investimento contínuo para permanecer na vanguarda.”

Essa é exatamente a razão pela qual a TSMC se tornou tão dominante em primeiro lugar. Seus concorrentes, incluindo a americana Global Foundries e a rival UMC de Taiwan, abandonaram gradualmente a ambição de competir com capacidade de ponta porque o investimento necessário era muito grande.

Embora o ruído sobre a posição dominante da TSMC só tenha surgido agora, o domínio da empresa taiwanesa preocupa seus clientes há algum tempo.

“As empresas fabless tiveram há vários anos a preocupação de que a posição dominante da TSMC lhe daria mais poder de precificação”, diz Hanbury. Ele acrescenta que essas preocupações ficaram mais agudas quando a GlobalFoundries, o único concorrente americano remanescente da TSMC, saiu da corrida para desenvolver capacidade de produção de ponta em 2018.

E embora a Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC), a maior fundição da China, ainda prometa seguir em frente, agora está sendo prejudicada pela decisão dos EUA no ano passado de usar controles de exportação para impedi-la de receber os equipamentos necessários para a construção de instalações de produção de chips de ponta.

A Intel, apesar de suas dificuldades com tecnologia de produção avançada, anunciou na terça-feira que estava abrindo um negócio de fundição dedicado e vai investir US $ 20 bilhões em duas novas fábricas no Arizona.

Alguns especialistas do setor estão céticos. “Eu diria que isso é difícil porque a Intel tentou fazer isso antes, alguns anos atrás, e eles não conseguiram fazer funcionar, embora ainda tivessem a melhor tecnologia de processo na época”, disse Sebastian Hou, chefe de pesquisa de tecnologia da CLSA, uma corretagem.
A TSMC não cederá facilmente. Com seus enormes planos de investimentos de capital para este ano, a empresa já sinalizou que está determinada a manter a liderança. Uma “porção significativa” dos gastos de capital projetados da TSMC irá para máquinas de litografia ultravioleta extrema (EUV), equipamento indispensável em unidades de fabricação de ponta, diz um executivo de um fornecedor de ferramentas de semicondutores.
A ASML, a empresa holandesa que domina o mercado europeu, disse em sua última chamada de lucros que sua capacidade está aquém da demanda. Os membros da indústria, portanto, acreditam que cada pedido feito agora pela TSMC irá ajudá-la a manter qualquer concorrente em potencial à distância.

“Com certeza, quanto mais tempo a Intel leva para enfrentar suas dificuldades, maior a lacuna se abre”, diz o executivo da empresa de equipamentos de semicondutores.

“A TSMC permanecerá inatacável por enquanto.”

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