A corrida global do microchip: a tentativa da Europa de recuperar o atraso

À beira de uma floresta tranquila a uma hora de carro de Stuttgart, onde trilhas serpenteiam por entre as árvores e colinas suaves, fica uma das armas secretas da Europa na corrida global para desenvolver os semicondutores mais avançados do mundo.

Oberkochen, uma pequena cidade de apenas 8,000 habitantes no estado de Baden-Württemberg, no sudoeste, é a sede da Carl Zeiss SMT, a única fabricante de espelhos e lentes usadas nos equipamentos de fabricação de chips mais avançados do mundo. Seus espelhos e lentes ultraprecisos são tão precisos que são capazes de uma precisão 200 vezes maior do que o Telescópio Espacial James Webb.

A Zeiss tem “uma competência única”, diz Peter Wennink, executivo-chefe da ASML, empresa com sede na Holanda que detém o monopólio global da fabricação de máquinas de litografia ultravioleta extrema (EUV) necessárias para fabricar chips de ponta — e é uma de suas clientes mais importantes.

Sem a óptica Zeiss, ele diz que a ASML não poderia fabricar suas máquinas EUV, que usam luz ultravioleta para escanear designs de chips em pastilhas de silício em uma escala minúscula. E sem as máquinas ASML, seria impossível fabricar os chips mais avançados necessários para tecnologias futuras, como inteligência artificial, direção autônoma e computação quântica.

O equipamento avançado de fabricação de chips é um dos pontos fortes ocultos da Europa, à medida que países ao redor do mundo tentam capturar uma fatia de uma indústria que está no centro da economia moderna e que está se tornando cada vez mais atada a riscos geopolíticos. 

O mercado de semicondutores ultrapassou US$ 500 bilhões pela primeira vez em 2021 e estima-se que se torne uma indústria de trilhões de dólares até 2030, segundo a McKinsey.

Taiwan é o centro global para a fabricação de chips mais avançada. Em termos de semicondutores abaixo de 10 nanômetros - as versões de ponta da tecnologia - Taiwan detém mais de 90% da participação no mercado global.

Mas os crescentes temores sobre alguma forma de intervenção militar chinesa em Taiwan levaram os governos dos EUA, Japão e muitos em toda a Europa a se apressar para incentivar a expansão da produção de chips em seus países, levantando preocupações de que muita capacidade entrará em operação ao mesmo tempo. tempo.

Para muitos países, os semicondutores são uma questão de segurança nacional, pois grandes setores da economia dependem cada vez mais da funcionalidade que eles fornecem. A escassez severa durante a pandemia atingiu a produção em uma ampla gama de indústrias globais, de smartphones e computadores pessoais a servidores e automóveis.

A Europa está determinada a não ficar para trás à medida que esta competição ganha ritmo. 

No início deste ano, a Comissão Europeia revelou um plano para investir € 43 bilhões em um esforço para atrair os maiores fabricantes de chips do mundo a abrirem fábricas no bloco. A Intel, a gigante americana de chips, prometeu um investimento inicial de € 33 bilhões no bloco, incluindo € 17 bilhões para um mega-site na Alemanha. Fabricantes de chips europeus como STMicroelectronics e Infineon também estão expandindo suas instalações na Europa. A UE também está tentando atrair a TSMC, a maior fabricante de chips terceirizada do mundo, para estabelecer operações em larga escala no bloco.

Bruxelas espera que os investimentos dobrem a participação da UE no mercado global de semicondutores de menos de 10 por cento hoje para 20 por cento até 2030. Mas mais importante do que a participação de mercado é reduzir a dependência da UE de produtores na Ásia, como TSMC e Samsung em uma época em que as tensões leste-oeste podem representar uma ameaça potencial ao abastecimento.

Existem pelo menos 81 novas instalações de chips a serem construídas entre 2021 e 2025; 10 serão construídos na Europa, em comparação com 14 nos EUA e 21 em Taiwan, de acordo com os dados mais recentes de setembro da SEMI, uma organização da indústria de semicondutores com sede nos EUA.

Juntamente com as bases sólidas do continente em produtos químicos e materiais, empresas como Carl Zeiss SMT e ASML e suas cadeias de suprimentos serão fundamentais para a ambição da Europa de se tornar um dos fornecedores mais importantes do mundo dos chips de ponta.

Mas lacunas importantes permanecem no avanço dos semicondutores da Europa. As quantias de capital necessárias são formidáveis. E as empresas que procuram abastecer as fábricas de chips alertam que não há trabalhadores qualificados suficientes para manter suas fábricas funcionando.

“Se conseguiremos atingir 20% de participação de mercado até 2030 é um ponto de interrogação, mas há uma pressão crescente porque não fazer nada tornará a situação ainda pior”, diz Lars Reger, diretor de tecnologia da NXP Semiconductor, empresa com sede na Holanda. .

“É tudo uma questão de relevância”, disse Wennink da ASML. “Você tem que se manter relevante no contexto geopolítico.” 

Isso faz sentido?

O ambicioso plano da Europa para microchips, construído em torno do European Chips Act, não obteve aprovação universal.

Alguns críticos, incluindo executivos da indústria, sugeriram que a Europa estava desperdiçando dinheiro dos contribuintes. Muito melhor, eles argumentam, seria gastar o dinheiro na expansão da capacidade das tecnologias de chips maduras que são consumidas pelas próprias indústrias da Europa - como aplicações automotivas e industriais - em vez de enfrentar os enormes custos de tentar desenvolver os chips mais novos. O declínio da indústria de telefonia móvel da Europa deixou o continente sem clientes óbvios para chips avançados.

À medida que o custo de produção de chips cada vez mais complexos aumentou, “menos empresas conseguiram acompanhar”, diz um executivo de uma empresa de chips. “Muitos dos que desistiram da corrida estavam na Europa.”

Isso deixou a cadeia de suprimentos da Europa sem alguns dos principais recursos necessários para a fabricação avançada de semicondutores.

Yang Wang, analista sênior em Londres da consultoria Counterpoint Research, aponta que não há designers de chips na Europa que trabalhem em versões de 7 nanômetros e abaixo dos nós da tecnologia.

“Nenhum dos 10 maiores projetistas de chips do mundo está baseado na Europa, enquanto os EUA lideram o mundo em projetos de semicondutores”, diz ele.

A UE tem clusters existentes de cadeias de suprimentos de semicondutores, como Leuven na Bélgica, Dresden na Alemanha e Grenoble na França, mas a Europa terá que aumentar as capacidades de design de chips e investir no ecossistema para fabricação avançada de chips, bem como investir em chips fabricação própria, dizem especialistas do setor.

O financiamento também é um fator crucial. Quanto mais avançado o chip sendo feito, mais capital intensivo é o processo. Por exemplo, o gasto de capital da TSMC para 2022 será de US$ 36 bilhões, e este mês a empresa anunciou planos para triplicar seu investimento no Arizona de US$ 12 bilhões para US$ 40 bilhões nos próximos anos, onde também trará a tecnologia 3nm mais avançada até 2026.

Os EUA aprovaram este ano sua própria Lei de Chips e Ciência, um pacote de incentivos e isenções fiscais de US$ 52.7 bilhões.

Construir uma cadeia de suprimentos tão complicada quanto a necessária para a tecnologia de chip mais avançada levará anos para ser construída - e exigirá ainda mais apoio do contribuinte, dizem executivos do setor. Países como China, Taiwan e Coreia do Sul investiram bilhões ao longo de décadas para apoiar seus fabricantes de chips.

“O European Chips Act é uma ótima ferramenta, porque nos coloca no mesmo nível de incentivos em todo o mundo”, diz Jean-Marc Chery, presidente-executivo da STMicroelectronics, uma empresa com sede em Genebra que fornece chips para os mercados automotivo e industrial principalmente com tecnologias maduras. “Mas se tivermos que construir [tecnologia avançada] e grandes fábricas . . . então não é muito competitivo.” 

Mas a Europa não está começando do zero.

O controle da UE sobre equipamentos de chips avançados é uma vantagem importante. Com as máquinas EUV da ASML, os maiores fabricantes de chips do mundo, como TSMC, Samsung e Intel, são capazes de desafiar os limites da física, empacotando cada vez mais transistores de processamento em chips cada vez menores. Hoje, o que há de mais moderno na produção em massa é de 3 nm – uma referência ao tamanho de cada transistor em um chip – mas a tecnologia está levando isso para 2 nm ou menos.

“Sem EUVs, você não seria capaz de obter essas grandes densidades de transistores em um chip”, diz Thomas Stammler, diretor de tecnologia da Zeiss. “Como somos os únicos fornecedores de EUV, assumimos isso também como uma obrigação de expandir e apoiar a indústria de chips. . . e já estamos trabalhando na próxima geração de EUV.” 

Além da ASML e da Zeiss, nas quais a ASML tem uma participação de 25%, a alemã Trumpf é líder mundial em lasers usados ​​por máquinas EUV. A 220,000°C, o plasma criado pelos lasers de Trumpf – usados ​​para gerar luz EUV – é quase 40 vezes mais quente que a superfície do Sol.

Essa tecnologia avançada permite que os EUVs ajudem empresas como a Apple a espremer até 16 bilhões de transistores na unidade de processamento central de seu MacBook hoje, em comparação com 1,000 transistores nos dispositivos eletrônicos na década de 1970. 

A Europa também tem uma grande vantagem em sua capacidade de produzir materiais e produtos químicos altamente personalizados e complexos usados ​​na fabricação avançada de chips. Estes vêm principalmente de um punhado de empresas européias, como Merck, BASF e Solvay, e de empresas japonesas, como JSR e Shin-Etsu Chemical.

Também possui um dos principais centros de pesquisa do mundo no IMEC, o centro de pesquisa em nanotecnologia fora de Bruxelas que é usado pelos fabricantes de chips mais avançados para construir protótipos. Outros centros de pesquisa de renome mundial incluem os institutos Fraunhofer da Alemanha e o CEA-Leti da França.

Mas ainda há desafios. Outros países estão investindo muito mais do que os da Europa para desenvolver suas próprias capacidades de fabricação de chips, e os ecossistemas já estão começando a se desenvolver em torno de novas fábricas.

Na Europa, os fornecedores essenciais de produtos químicos e materiais demoraram mais para investir do que os dos EUA e Taiwan. Alguns na indústria sugerem que isso ocorre porque o European Chips Act não cobre suficientemente o investimento além da fabricação de chips, ou porque os regulamentos ambientais europeus dificultam a expansão das instalações químicas. E, claro, a crise do gás na Europa elevou os já altos preços da energia, forçando a indústria química intensiva em energia do bloco a fechar ou suspender a produção de alguns produtos. A expansão na Europa neste momento não é atrativa sem fortes incentivos, dizem executivos do setor.

“O fornecimento de produtos químicos para as novas fábricas de semicondutores exige investimentos em ativos dedicados. Portanto, a falta de apoio do Estado seria definitivamente um obstáculo para os fornecedores de produtos químicos”, disse o presidente da Solvay, Rodrigo Elizondo, ao Financial Times. “Em nossa opinião, a ausência de um fornecimento regional robusto de produtos químicos definitivamente comprometerá as operações das fábricas europeias de semicondutores.”

A BASF e a Solvay esperam escassez de produtos químicos e materiais nos próximos anos, quando as novas capacidades de chips aumentarem, a menos que sejam feitos investimentos nessas áreas.

“Todo mundo fala sobre a fabricação de semicondutores, mas pouca atenção é dada aos produtos químicos necessários para produzir esses microchips”, diz Lothar Laupichler, vice-presidente sênior de materiais eletrônicos da BASF. “É quase como se os produtos químicos fossem vistos como água ou eletricidade, você abre a torneira e ela sai, mas isso é um equívoco.” 

Kai Beckmann, membro do conselho executivo da Merck e executivo-chefe de sua divisão de eletrônicos, acrescenta: “Precisamos analisar isso em conjunto com a União Européia, porque estamos falando de material altamente especializado que pode não ser bem captado no ambições europeias”.

Encontrando a equipe

A Europa enfrenta um problema ainda mais básico: encontrar trabalhadores qualificados suficientes. Uma pesquisa da Autoridade Europeia do Trabalho sobre a maior escassez de mão de obra na UE descobriu que engenheiros e técnicos – os pilares da indústria de chips – estavam entre os quatro principais déficits de talentos em 10 países.

Empresas como a Infineon da Alemanha, a Edwards Vacuum do Reino Unido, que é o fornecedor crucial de componentes e subsistemas para ASML, e a AT&S da Áustria, uma das principais fornecedoras de substratos de chips de ponta nos quais os semicondutores são montados, alertaram que o talento estrangeiro será crucial para o desenvolvimento e sustentabilidade da indústria europeia de semicondutores.

Andreas Gerstenmayer, executivo-chefe da AT&S, diz que sua empresa está lutando para encontrar os 800 trabalhadores qualificados necessários para seu novo centro de pesquisa e desenvolvimento na Áustria. “Temos que alcançar globalmente para contratar talentos, porque a experiência e a tecnologia [de substratos de chip] ainda não estão disponíveis aqui.”

Martin Stöckl, chefe de recursos humanos da Infineon, diz que toda a cadeia de suprimentos estará perseguindo o mesmo talento, piorando as coisas. “A questão da escassez de talentos é grave na Europa”, diz ele. “Se você fizer um cálculo rápido, nós [Infineon] construiremos uma nova fábrica, a STMicroelectronics e a Intel também estão se expandindo. Nós [empresas] precisaremos de pelo menos milhares de engenheiros e técnicos nos próximos anos.” 

No entanto, a batalha está longe de ser perdida, dizem os executivos do setor.

Apesar de todos os desafios, os executivos da indústria estão otimistas sobre as perspectivas da Europa nesta indústria crítica. Ter empresas como ASML, Zeiss e Trumpf não é um mau lugar para começar.

“A Europa manteve força real ao longo dos anos em equipamentos de fabricação de semicondutores”, diz um executivo sênior da Intel. “Isso realmente deu uma chance de entrar novamente no mercado que, de outra forma, não teria. Sem essas cabeças-de-praia, teria sido muito, muito difícil para a Europa voltar.”

Reportagem adicional de Peggy Hollinger e Joe Miller

Cartografia e visualização de dados por Liz Faunce e Alan Smith

A corrida global do microchip: a tentativa da Europa de recuperar Republicado da fonte https://www.ft.com/content/b31e27fd-0781-4ffd-bb69-9af985abff41 via https://www.ft.com/companies/technology?format =rss

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