V lednu oznámila velká americká společnost Intel, že během několika týdnů změní šéfa. A tak se i stalo. Stávající ředitel Bob Swan odešel a jeho místo zaujal v polovině února Pat Gelsinger, inženýr, který se dříve staral o technologickou stránku podnikání firmy.

Mezi počítačovými nadšenci vzbudila tato zpráva rozrušení, jaké obvykle nastává jen při uvedení nových produktů na trh. Znamenalo to totiž ze strany Intelu přiznání, že ztratil konkurenceschopnost ve vybičovaném souboji posledních zbylých špičkových výrobců čipů na planetě a že se s tím pokusí něco dělat. Zatímco ještě kolem roku 2000 dokázala čipy na vrcholné technologické úrovni vyrábět více než dvacítka firem, poslední dobou se elitní klub zúžil na tři členy: americký Intel, korejský Samsung a tchajwanské TSMC. A z těchto tří bratří v triku byl Intel jednoznačně tím nejslabším.

Nepodaří-li se inženýru Gelsingerovi zvrátit nepříznivý trend, můžeme čekat východoasijský duopol. Obě zbylé firmy se nacházejí v oblasti, která je politicky a bezpečnostně citlivá, kde se ambice Číny střetávají se snahou USA ochránit a udržet staré spojenecké závazky. V Jižní Koreji i na Tchaj-wanu se vyrábí velká část všech vysoce integrovaných čipů světa, které si mezitím našly cestu do všech možných zařízení. Aktuálně panuje na světovém trhu nedostatek čipů. V Mladé Boleslavi museli kvůli výpadku v zásobování čipy dokonce omezit výrobu automobilů.

Vysoce integrované čipy se stávají něčím, čím byla v minulých desetiletích ropa. Vzácným materiálem, jehož produkce je omezena jen na některé regiony, který může pouhým zakolísáním v dodávkách destabilizovat celé průmyslové sektory. A ty regiony jsou geopoliticky „horké“, zejména Tchaj-wan, kterému ještě jeho role v globálním zásobování čipy může zachránit jeho de facto nezávislost.

Za svoji pozici na světovém trhu s čipy vděčí vlastně Tchaj-wan jednomu jedinému člověku, který přitom v době, kdy zakládal firmu TSMC, měl svoji kariéru už za sebou. Nebo aspoň měl mít, kdyby se s tím tehdy smířil.

Muž, který neodešel do důchodu

Morris Chang, narozený roku 1931 v čínském přístavu Ning-po, utekl ještě jako mladík přes Hongkong do USA; za zády měl čínskou občanskou válku, která měla skončit nastolením komunistické vlády na kontinentu. Mladíka, který původně chtěl být novinářem, ale projevoval technické nadání, přijala ke studiu slavná MIT. Získal zde doktorát a následně pětadvacet let pracoval pro firmu Texas Instruments, která tou dobou patřila k naprosté špičce polovodičové techniky.

Zlom v životě doktora Changa nastal roku 1983, kdy jako viceprezident Texas Instruments očekával své povýšení na funkci ředitele. Místo toho byl přesunut na jinou, relativně bezvýznamnou pozici, což byl signál, že má pomalu uzavírat svoji kariéru. Jenže Changovi se na odpočinek nechtělo. Raději z TI odešel úplně a po roce vyslechl žádost tchajwanské vlády, aby se přestěhoval na Tchaj-wan a pomohl rozvoji digitální ekonomiky tam. Zrovna v tom období se mezi západními výrobci hardwaru začala šířit móda outsourcingu do východní Asie a Tchaj-wan nechtěl promeškat zajímavou obchodní příležitost. Jenže příležitost vyžadovala infrastrukturu, kterou tou dobou ostrov neměl. A právě bývalý viceprezident Texas Instruments měl pomoci s jejím rozvojem.

V této své nové roli si Morris Chang povšiml, že na trhu existuje nikým nezacelená mezera. Ten, kdo navrhoval čipy, vesměs také vlastnil továrnu, ve které se vyráběly. To ale nedávalo úplně smysl, podobalo se to situaci, kdy by spisovatel musel mít svoji vlastní papírnu a tiskárnu knih. Navrhování nových obvodů snadno zvládali i jednotlivci nebo malé firmy, nikdo z nich ale bez továrny nemohl své návrhy skutečně realizovat. Mezi designem a hotovým výrobkem scházel prostředník, jakási „pekárna na čipy“, která by převzala výkresy a doručila za pár týdnů objednateli hotový produkt.

Takovou „pekárnou“ se stala TSMC, Taiwan Semiconductor Corporation, kterou Chang založil v roce 1987. Bylo mu tehdy padesát šest let a na odpočinek neměl ani pomyšlení. V jejím čele stál dalších třicet let a z funkce generálního ředitele nakonec odstoupil těsně před svými osmdesátými sedmými narozeninami.

Mezitím se z pionýrské firmy stal světový gigant.

Závod o nanometry

První integrované obvody se daly ještě prozkoumat pouhým okem nebo lupou. Ale přirozený závod vedl „dolů“, k čím dál větší miniaturizaci. Jednotkou, ve které se běžně měří složitost čipu, je jeden tranzistor. Upravené Mooreovo pravidlo z roku 1975 říkalo, že zhruba každé dva roky se počet tranzistorů na čipu zdvojnásobí. To platí dodnes a nejmodernější čipy z roku 2021 mají desítky miliard tranzistorů na ploše, která je menší než nehet dětského malíčku.

Čím více je tranzistorů na čipu, tím větší je jeho výkon. Zároveň ale platí, že jednotlivé tranzistory se musejí zmenšovat. Právě toho roku, kdy spatřil světlo světa první integrovaný obvod (1959), prohlásil slavný fyzik Feynman, že „směrem dolů (tj. k miniaturizaci) je spousta volného prostoru“. O šedesát let později začíná tento prostor docházet, protože velikost jednotlivých tranzistorů se pomalu, ale jistě blíží k nepřekonatelné fyzikální mezi: k jednomu atomu křemíku. Existují už i experimentální tranzistory, které se opravdu jen z jednoho atomu křemíku skládají, ale zatím nikdo nepřišel s žádnou metodou, jak z něčeho takového vyrábět prakticky použitelné čipy.

Postup, kterým se průmyslově vyrábějí dnešní čipy, se jmenuje litografie, kreslení světlem. Základem je maska budoucího čipu, skrze kterou se osvěcuje křemíkový základ. Při současné hustotě tranzistorů na čipu už na tento úkol dávno nestačí viditelné světlo, jehož vlnová délka je příliš velká, a zastaralé začíná být i světlo ultrafialové. Čelo světového souboje se posunulo do extrémně ultrafialového spektra (EUV), které už nemá daleko k rentgenovému záření.

EUV je z hlediska praktického nasazení mimořádně komplikovaná technologie. Úplně všechny aspekty techniky jsou v případě EUV dohnány až do krajnosti. Už jen zajistit dostatečně čistou místnost pro výrobu hraničí s nemožností, protože k selhání procesu stačí i drobné výpary z pevných materiálů, kterým se brání jen velmi těžko. Všechny materiály musejí být před vstupem na linku opracovány s mimořádnou přesností. Zaostření laserového paprsku, který se v této části elektromagnetického spektra začíná podobat spíše proudu jednotlivých fotonů, s sebou nese další kupu problémů. Rozjezd celé technologie také trval o několik let déle, než se čekalo. Teď je ale tady a s ní další zúžení hracího pole, jak slabší hráči nedokázali udržet krok.

Všechno know-how kolem výroby čipů pomocí EUV techniky se koncentruje v několika málo rukách. Na celém světě existuje jen jeden dodavatel EUV laserů použitelných pro výrobu, je to nizozemská firma ASML – jedni z mála Evropanů, kteří dnes zůstávají na špičce hardwarových technologií. Vybavení nakoupené od ní umějí zatím v reálném provozu použít právě jen TSMC a Samsung. Za nimi pokulhává Intel, který doufá, že jej výměna ředitele zase vrátí do hry.

Ostatní velcí hardwaroví producenti hrají roli odběratelů. Jde například o firmu Apple, která zadala výrobu svých nových špičkových čipů M1 právě tchajwanské TSMC. Vytížila tak asi čtvrtinu její výrobní kapacity pro následující rok.

Strategický silikon

Čipy se využívají všude, ale některé způsoby nasazení jsou do budoucna důležitější než jiné. Snadná dostupnost výkonných čipů je kritickým prvkem pro strojové učení a umělou inteligenci, rychle se rozvíjející obor, který může mít nejen hospodářské, ale i politické a silové rozměry. Z továren schopných produkovat nejmodernější čipy se stává strategické aktivum.

Z pohledu mocností jde tedy o zdroj, který je potřeba buď chránit (pokud jej máte ve své sféře vlivu), nebo jej nějakým způsobem získat (pokud jste závislí na dovozu z nepříliš přátelských zemí). Už jen proto se dá čekat, že nová americká administrativa bude i nadále zaštiťovat Tchaj-wan před případnou čínskou invazí a že Čína vyvine velkou snahu o to, aby dokázala TSMC a Samsungu konkurovat, ať už vlastním výzkumným úsilím, nebo pomocí průmyslové špionáže.

Právě toto je důležitým rozdílem proti časům, kdy se bojovalo o uhlí, ropu nebo zlato. Ke kontrole nerostných zdrojů jste museli ovládnout teritoria, kde se nacházejí. Výroba čipů je založena spíše na know-how lidí, a to se dá zkopírovat či napodobit. V jistém smyslu už studená válka 2.0 ve skutečnosti zuří – v kyberprostoru, kde se nevidění válečníci s klávesnicemi snaží proniknout do sítí těch druhých a ukořistit, co se ukořistit dá.

Zbytek světa si vyvinul nepříjemnou strategickou závislost na něčem, co není zcela v jeho moci ovlivnit. Mocnější státy mají samozřejmě svoje páky – to, že TSMC ohlásilo záměr otevřít novou továrnu v americké Arizoně a investovat zde skoro čtyři miliardy dolarů, patrně není náhoda. Menší státy mohou maximálně doufat, že s výrobou drahocenných čipů se v dohledné době nic nestane.