Zrodenie technologickej suverenity: nanometrové preteky (článok 1)
Serhii Volkov
Nanometrové preteky – cyklus publikácií venovaná polovodičom, technologickej suverenite a jej vplyvu.
Obsah:
Úvod
Faktory rozvoja polovodičových technológií
Ako funguje polovodičový priemysel
Technologická suverenita a jej vzťah k štátnej suverenite
Náš súčasný svet si nemožno predstaviť bez výhod a možností, ktoré nám poskytuje polovodičová elektronika. Moderné elektronické zariadenia sa využívajú v širokej škále prístrojov – od elektrického náradia až po najnovšie systémy satelitnej komunikácie – a výrazne nám uľahčujú každodenný život.
Je zrejmé, že polovodiče sa široko využívajú aj pri výrobe zbraní a ako ich súčasť, čo umožnilo vyrábať zbrane oveľa efektívnejšie a viesť vojny oveľa smrteľnejším spôsobom. Rozvoj modernej polovodičovej elektroniky v obrannom sektore umožnil vytvoriť také typy výzbroje (napr. masové drony), o akých pred 40–50 rokmi nikto ani len netušil. A zbrane vždy znamenali vplyv.
Preto si zapamätajme: polovodiče poskytujú civilizačnú výhodu v podmienkach medzinárodnej konkurencie a predstavujú strategicky dôležité odvetvie tak pre jednotlivé štáty, ako aj pre medzinárodné zoskupenia a politické bloky. Suverenita vo výrobe a používaní najmodernejších polovodičových systémov je jedným z rozlišovacích znakov skutočne technologicky suverénnych štátov. Ktoré krajiny tento suverenitu majú? Je technologická suverenita cieľom sama o sebe? Ako formuje moderná polovodičová technológia podobu súčasnej vojny? Čo sa skrýva za technologickými vojnami veľkých hráčov? Môže Ukrajina získať technologickú suverenitu – a vôbec, potrebujú ju Ukrajinci? Na tieto a ďalšie otázky sa pokúsime odpovedať v nasledujúcich článkoch tohto cyklu. Najprv si však rozoberieme, čo vlastne technologická suverenita znamená z pohľadu modernej elektroniky a polovodičov, a ktoré krajiny dnes patria medzi lídrov v tejto oblasti vysokých technológií.
Podľa autora je technologická suverenita v elektronike schopnosť navrhovať, vyrábať a využívať moderné polovodičové zariadenia na pokrytie kritických potrieb hospodárstva a obranného sektora. Prečo práve polovodiče? Pretože všetky zariadenia riadenia, spracovania informácií, komunikácie, ako aj časť výkonovej elektroniky sú dnes postavené výhradne na polovodičových technológiách. Tie zaznamenali za posledných 70 rokov výrazný rozvoj a v súčasnosti umožňujú vytvárať najefektívnejšie prístroje a systémy. Keďže autor nie je odborníkom v iných oblastiach technologickej sféry, v tomto texte a ďalej pod pojmom technologická suverenita rozumieme výlučne suverenitu v oblasti polovodičov.
Ktoré faktory ovplyvňujú rozvoj polovodičových technológií v konkrétnej krajine – a prečo niektoré krajiny získali technologické líderstvo, zatiaľ čo iné nie?
Medzi kľúčové faktory rozvoja patrí organizácia vedy (základného aj aplikovaného výskumu), vzdelávania (kvalita a kvantita prípravy nových odborníkov), existencia priaznivej politickej a investičnej klímy (pritiahnutie kapitálu na financovanie najnovších vývojov a výroby), stabilný legislatívny rámec a postoj spoločnosti k technologickej sfére.
Správne zorganizovaná veda umožňuje realizovať kapitálovo náročný a rizikový výskum, ktorého výsledky sa neskôr komercializujú. Čas, kapitál a riziká spojené so základným výskumom robia túto oblasť prakticky nedostupnou pre malý a stredný súkromný sektor. No bez základného výskumu nie sú možné tzv. know-how ani technologické prielomy, ktoré prinášajú konkurenčnú výhodu. A práve tu vstupuje do hry štátne financovanie a granty od veľkých firiem, ktoré majú záujem na komerčnom využití výskumných výsledkov. Kvalitný základný výskum sa tak stáva základom aplikovaného vývoja a komerčných technológií.
Máme teda nasledujúcu schému: základný výskum - aplikovaný výskum - komerčná technológia. Takto funguje organizácia vedy v technologicky suverénnych krajinách a podľa autora ide o najproduktívnejší model.
Kvalita vzdelávania ide ruka v ruke s postojom spoločnosti k technológiám. Nálady v spoločnosti formujú motiváciu mládeže študovať náročné predmety ako matematika, fyzika a chémia – bez ktorých nie je technologický pokrok možný. Pozitívny postoj k technickým odborom vzniká vďaka existencii sociálnych výťahov a jasnej väzbe medzi vzdelaním, prácou a kvalitou života jednotlivca. Jednoducho povedané: ak platí rovnica „dobré zvládnutie prírodných vied → štúdium na technickej univerzite → zamestnanie v perspektívnej firme → stabilný a kvalitný život“, zvyšuje sa hodnota technického vzdelania v očiach spoločnosti. Výsledkom je viac kvalitne pripravených odborníkov, čo vedie k rastu počtu aj úrovne technologických inovácií v krajine. A ak sú aj samotné vzdelávacie programy kvalitné, potom technologické firmy začínajú rásť ako huby po daždi. A to je základ technologickej suverenity.
Ako politické a investičné prostredie a legislatíva prispievajú (alebo neprispievajú) k stabilite, dostupnosti a prilákaniu financovania?
Ak sa vrátime k prehľadu súčasných lídrov v oblasti polovodičových technológií, vidíme, že každá z týchto krajín disponuje vlastnou kombináciou vyššie uvedených faktorov, ktoré vytvárajú vhodné prostredie, motiváciu a perspektívu pre rozvoj tejto oblasti. V súčasnosti patria medzi lídrov USA, Čína, európske krajiny, Taiwan, Japonsko a Južná Kórea. No majú tieto štáty skutočne vlastnú technologickú suverenitu, alebo ide skôr o ich vedúce postavenie v rámci medzinárodnej spolupráce? Skúsme si presnejšie definovať pojem technologickej suverenity – ale na to si najprv musíme vysvetliť, ako dnes polovodičový priemysel funguje, akú úlohu v ňom zohráva medzinárodná kooperácia a deľba práce, a či má vôbec zmysel hovoriť o technologickej suverenite v dnešnom globalizovanom svete.
Polovodičový priemysel funguje tak, že vo väčšine prípadov vývojár čipu (zariadenia vykonávajúceho určitú funkciu) nie je organizačne prepojený s fabrikou, ktorá tento čip fyzicky vyrába. Vzťah medzi vývojárom a továrňou (tzv. foundry) funguje nasledovne: továreň disponuje overenou polovodičovou technológiou s definovanými parametrami aktívnych (napr. tranzistor) a pasívnych súčiastok (napr. induktor), ktoré sa musia používať podľa prísnych technologických pravidiel. Parametre a pravidlá poskytne továreň vývojárovi, ktorý podľa nich navrhne zariadenie – a hotový návrh sa potom odošle späť do továrne na výrobu. Tieto technologické pravidlá a parametre sa výrazne líšia medzi výrobcami, dokonca aj v rámci rovnakého technologického uzla (napr. 7 nm technológia od TSMC vs. Samsung). Znamená to, že dizajn čipu sa vyvíja pre konkrétnu technológiu konkrétneho výrobcu. Táto vlastnosť návrhu čipov je kľúčová pri dosahovaní technologickej suverenity. Ak má krajina vlastné spektrum polovodičových technológií, ktoré umožňujú domácim vývojárom pokrývať kritické potreby priemyslu, ekonomiky a spotrebiteľského trhu, potom možno povedať, že dosiahla technologickú suverenitu.
Ale znamená to, že vývojári z technologicky vyspelých krajín budú spolupracovať len s domácimi továrňami? Áno aj nie. Spolupráca s miestnymi výrobcami zlepšuje komunikáciu, znižuje riziká spojené s dodávkami a v niektorých prípadoch zrýchľuje a zefektívňuje proces ladenia čipu. No nie vždy sú miestne technológie najvhodnejšie pre určitý typ zariadení – preto sa aj vývojári zo štátov s vlastným výrobným sektorom niekedy obracajú na zahraničných výrobcov.
Napríklad taiwanská firma TSMC má špičkové technológie ideálne pre výrobu procesorov rôzneho typu – preto si u nej objednáva väčšina popredných svetových vývojárov. A takto funguje medzinárodné rozdelenie práce v polovodičovom priemysle.
Treba si však uvedomiť, že ak má miestny výrobca prijateľné technológie, šanca, že sa vývojár rozhodne pre zahraničného výrobcu, je minimálna. Miestny výrobca (alebo výrobca z priateľskej krajiny) poskytuje najdôležitejšiu službu – spoľahlivosť. Ak ste technologická firma, aj len mesačné prerušenie dodávok čipov je pre vás neprijateľný faktor, ktorý vedie k kritickým stratám a strate podielu na trhu. Ak ste popredná spoločnosť v odvetví, škody a problémy nadobúdajú už globálny rozmer. Túto tézu dobre ilustruje nedostatok čipov v automobilovom priemysle počas koronakrízy, keď množstvo áut nemohlo byť dokončených a dodaných zákazníkom práve kvôli absencii riadiacej elektroniky. Preto technologické spoločnosti primárne zvažujú riziká a pri prijateľných podmienkach uprednostňujú domácich výrobcov polovodičov.
Čo sa týka technologickej suverenity, treba si uvedomiť, že technologicky suverénna je krajina (alebo skupina krajín ako EÚ), ktorá vďaka vlastnej výrobe dokáže pokryť svoje kritické potreby – ako v civilnej, tak aj vojenskej výrobe. Technologická nezávislosť v civilnom sektore znamená produkciu dostatočného sortimentu zariadení pre priemysel a spotrebiteľský trh, čo zmierňuje dopady obchodných a technologických konfliktov medzi krajinami (napr. Trumpove clá). V obrannom sektore sa takáto suverenita prejavuje schopnosťou samostatne rozhodovať, aké zbrane vyrábať a používať – bez súhlasu iných štátov.
Líderská pozícia vo výrobe polovodičov môže priniesť významné výhody v zahraničnej politike aj v oblasti národnej bezpečnosti. Ostatné krajiny budú mať snahu udržiavať priateľské alebo aspoň neutrálne vzťahy s krajinou – lídrom, aby si aj ony mohli zabezpečiť spoľahlivosť dodávok pre svoje vlastné technologické spoločnosti. Dobrou ilustráciou je Taiwan, ktorý Spojené štáty chránia politicky aj technologicky, okrem iného aj preto, že prerušenie dodávok z Taiwanu alebo prevzatie jeho fabrík Čínou by znamenalo kritické globálne riziká a ohrozenie národnej bezpečnosti USA.
Ako vidíme, výroba polovodičov sa pre jednotlivé krajiny stala nielen dôležitým ekonomickým faktorom, ale aj kľúčovou súčasťou národnej bezpečnosti a medzinárodných vzťahov. Toto pochopenie je dôležité preto, aby sme si uvedomili, že v dnešnom svete skutočná štátna suverenita je takmer nemožná bez technologickej základne. Krajina, ktorá chce byť skutočne nezávislá vo svojej politike, musí investovať do všetkých faktorov potrebných na dosiahnutie technologickej suverenity.