Mehmet Özbağcı
Dit artikel – A short history of the semiconductor war – komt uit Friends of Socialist China (FoSC). We publiceren de vertaling met toestemming van de auteur* en van de redactie van FoSC.
Een korte geschiedenis van de opkomst van de sector halfgeleiders, gevolgd door een beschrijving van de voortgezette ‘chipoorlog’ die de VS vanaf 2018 tegen China voert.
In de hele geïndustrialiseerde wereld was de staalindustrie van het begin van de 19de eeuw tot de tweede helft van de 20ste eeuw het hoogtepunt van de productietechnologie. Staal vormde het hart van elke economische activiteit. Machines die de industriële revolutie aandreven, stoomboten en treinen die het transport en de wereldhandel vorm gaven, kanonnen, tanks en vliegtuigen die het gezicht van de moderne oorlog veranderden… Dit alles was het resultaat van een staalproductie die met de dag wijder verspreid en efficiënter werd.
Om twee redenen begon het belang van staal echter vanaf de tweede helft van de 20ste eeuw af te nemen. Ten eerste grepen er een grote technologische vooruitgang en sterke ontwikkelingen van het productieproces plaats. Als gevolg verminderde het strategische belang van de sector. Ten tweede maakte de opkomst van kernwapens een directe oorlog tussen grootmachten moeilijk. Daarom werd staal, de grondstof van conventionele wapens, minder belangrijk.
Nieuwe technologie van de halfgeleiders
Tegen het einde van de 20ste eeuw begon een nieuwe technologie verschillende economische sectoren aan zich te binden (onder meer transport, communicatie en de wapenindustrie), namelijk de technologie van de halfgeleiders, de fundamentele bouwstenen van de digitale transformatie. De verwerkingscapaciteit van halfgeleiders nam toe en de productie ervan werd goedkoper. Dit leidde ertoe dat digitale technologieën op elk gebied van het dagelijks leven en de economie begonnen voor te komen (MILLER:2022).
De directe verkoop van halfgeleiders bedroeg 515 miljard dollar in 2023, goed voor ongeveer 3,5 procent van het wereldwijde bbp. De belangrijkste drijvende krachten achter de vraag naar halfgeleiders zijn slimme apparaten, computers, auto’s, industriële technologieën en overheidsdiensten. Gezien het feit dat halfgeleiders van vitaal belang zijn voor het bestaan en de ontwikkeling van deze sectoren, kunnen we met een gerust hart stellen dat de impact van halfgeleiders op de wereldeconomie veel verder gaat dan hun aandeel in het wereldwijde bbp. Zo bedroeg volgens sommige berekeningen de jaarlijkse bijdrage van halfgeleiders aan de wereldeconomie tussen 1995 en 2015 meer dan 3 biljoen dollar (SIA:2024).
Militaire rol
Net als staal spelen de halfgeleiders ook een rol buiten de economische en sociale sfeer. Ze worden doorslaggevend op militair gebied. Want luchtverdedigingssystemen, drones, moderne raketbatterijen, elektronische oorlogvoeringsystemen en bewakingstechnologieën kunnen niet worden geproduceerd zonder halfgeleiders. Maar het militaire belang van halfgeleiders gaat veel verder dan hun huidige toepassingen. Volgens veel militaire analisten zijn toepassingen van kunstmatige intelligentie (AI) en autonome wapentechnologieën, die het gezicht van het slagveld volledig zullen veranderen, afhankelijk van de toegang tot de nieuwste technologische halfgeleiders (Gargeyas:2022).
Het belang van de halfgeleiders heeft ze een centrale plaats gegeven in de strijd tussen de Verenigde Staten en China. Het doel van dit artikel is om de acties die deze twee actoren tegen elkaar namen vanaf 2018 te onderzoeken en de factoren op te sommen die tot hun tactieken hebben geleid en die doorslaggevend zouden kunnen zijn in de concurrentiestrijd om de halfgeleiders.
Verenigde Staten: protectionistische technologieleider
De VS, de bakermat van de halfgeleidertechnologie, staat met een aandeel van 48 procent aan de leiding van de sector. Halfgeleiders zijn het op drie na grootste exportproduct van de VS. Maar dit leiderschap komt niet voort uit directe productie. De productie van halfgeleiders is grotendeels geconcentreerd in Oost-Azië en vooral op het eiland Taiwan. Want de VS dankt zijn marktaandeel aan de specialisatie in het ontwerpen van halfgeleiders en de licenties die het in de sector heeft. De auteursrechten van de belangrijkste halfgeleiderarchitecturen en de technologieën om ze te produceren zijn het eigendom van de VS (SIA:2024, MILLER:2022).
De VS beschouwden hun de facto monopolie op halfgeleidertechnologieën al lang vóór 2018 als een belangrijk onderdeel van hun nationale veiligheid. Fabrikanten van halfgeleiders werden in 1996, in het belang van de Verenigde Staten, ook opgenomen in het Wassenaar Arrangement over de exportcontrole op cruciale militaire technologieën (ACO:2022).
Specifieke maatregelen
Het Amerikaanse protectionisme richtte zich in 2018 specifiek tegen de pogingen van China om een substructuur voor de productie van halfgeleiders op te zetten: de regering-Trump verbood de export naar China van verschillende technologieën die van cruciaal belang zijn voor de productie van halfgeleiders, met het argument dat de stimuleringsmaatregelen van de Chinese staat tot oneerlijke concurrentie leidden (MILLER:2022).
In 2020 werd de toegang die de Chinese communicatiegigant Huawei en China’s grootste halfgeleiderfabrikant SMIC tot Amerikaanse leveranciers en technologieën hadden effectief afgesneden. Deze stap werd gerechtvaardigd op basis van de Amerikaanse nationale veiligheidsbelangen en de relaties van deze bedrijven met het Chinese Volksbevrijdingsleger (MILLER:2022).
In 2022 werd de verkoop aan de Chinese markt van graphics processing units (GPUs), grafische processors met parallelle verwerkingscapaciteit, vereist voor geavanceerde AI-toepassingen, officieel verboden (LESWING:2023). Ook deze praktijk werd gerechtvaardigd op basis van nationale veiligheid. In hetzelfde jaar werd de ‘CHIPS and Science Act’ aangekondigd, die tot doel had de productieketen naar Amerikaans grondgebied te verplaatsen en de relaties van Amerikaanse bedrijven met China te beperken (WH:2022).
Chinese bedreiging
Al deze stappen laten zien dat de VS het opzetten van een binnenlandse halfgeleider- of chip-infrastructuur door China ziet als een bedreiging voor de eigen economische en militaire veiligheid. Het valt te verwachten dat China, met zijn eigen voorzieningen voor de productie van chips, ook snelle vooruitgang zal boeken op het gebied van het ontwerpen van chips, waardoor het de facto monopolie van de VS zou verdwijnen. Als China zijn eigen productie-infrastructuur opbouwt, kan dat betekenen dat de VS nooit meer een marktaandeel van bijna vijftig procent zullen hebben.
Op militair gebied is het duidelijk dat de Chinese infrastructuur voor chipproductie een technologisch voordeel zal opleveren voor het Chinese Volksbevrijdingsleger ten opzichte van het Amerikaanse leger, dat voor de productie van chips afhankelijk is van Oost-Azië. Evenzo wordt in rapporten van het Amerikaanse ministerie van Defensie beweerd dat China nieuwe oorlogsdoctrines heeft ontwikkeld die focussen op de artificiële intelligentie waarvoor de nieuwste en meest geavanceerde halfgeleiders onontbeerlijk zijn (USDD:2022).
China op weg naar technologische onafhankelijkheid
Het veertiende vijfjarenplan van China, voor de periode van 2021 tot 2025, definieert halfgeleiders als één van de zeven sleutelgebieden van vitaal belang voor China’s technologische zelfredzaamheid en nationale veiligheid. Het plan bevat uitgebreide toezeggingen dat de overheid steun zal verlenen voor het onderzoek, de ontwikkeling en de productie van halfgeleiders (GPW, 2021). Gezien het feit dat de eerste reactie op de Amerikaanse sancties tegen de Chinese halfgeleidersector overheidssteun was, kunnen we deze toezeggingen interpreteren als een antwoord op de tactiek die de VS in 2018 heeft geïnitieerd. In het nu volgende laatste deel van dit artikel bespreken we de Chinese reactie op de Amerikaanse sancties.
In 2021 ontwikkelde Alibaba een SSD-chip voor cloudcomputing genaamd Zhenyue 510, die is gebaseerd op de open source RISC-V-architectuur. Deze ontwikkeling bewijst dat China een voorkeur vertoont om zich tot open source gebaseerde alternatieve architecturen te wenden en zo de Amerikaanse intellectuele eigendomsbeperkingen te omzeilen.
Een andere tactiek is het gebruik van indirect verkregen licenties, zoals in het geval van Zhaoxin. Dit Chinese bedrijf verwierf het recht om CPU’s met de Amerikaanse Intel x86-architectuur te produceren door een ander Amerikaans bedrijf op te kopen dat op dat moment nog niet actief was (SHILOV:2023).
Een andere methode die Chinese bedrijven gebruiken om de sancties te omzeilen, is het reverse engineeren van bestaande halfgeleiderproductietechnologieën in China. De SMIC Kirin 9000-chipset die wordt gebruikt in de Mate 60 Pro-smartphones van Huawei, die in 2023 op de markt werden gebracht, is volgens een dergelijke methode geproduceerd. Het feit dat de Kirin 9000 een 7 nm geavanceerde chipset is, werd gezien als een teken van het falen van de Amerikaanse sancties (EDGERTON:2023). Het belangrijkste doel van de Amerikaanse sancties was immers om te voorkomen dat China chips zou produceren met transistors kleiner dan 10 nm.
Alternatieve technologieën
Tot slot bestaat de koers van China erin de cultuur van de halfgeleidersector te veranderen via langlopende O&O-projecten. Het doel lijkt te zijn om de op silicium gebaseerde halfgeleidertechnologie, die met talrijke licenties aan de VS verbonden is en die sinds het midden van de 20ste eeuw in gebruik is, te laten vallen en over te schakelen op een nieuwe technologie. Twee technologische ontwikkelingen die recent door Chinese onderzoekers publiek zijn gemaakt, vormen een bevestiging van deze observatie. Tsinghua University heeft een chip van de volgende generatie ontwikkeld die fotondeeltjes gebruikt in plaats van elektrische stroom en parallelle verwerkingscapaciteit biedt voor toepassingen van artificiële intelligentie (ZHANG:2023) en de Tianjin University heeft een processor geproduceerd met grafeen, een alternatief materiaal voor silicium (ZHANG:2023.2).
Al deze ontwikkelingen laten zien dat de pogingen van de VS om de vooruitgang van China op het gebied van halfgeleiders tegen te houden niet succesvol zijn geweest. De leveringsproblemen als gevolg van de sancties en de beperking van de toegang van Chinese onderzoekers tot nieuwe technologieën hebben ertoe geleid dat de staat, de particuliere sector en de academische wereld zich hebben verenigd en samenwerken aan de doelstelling van technologische onafhankelijkheid. Het lijkt erop dat China niet alleen kortetermijnoplossingen voor de Amerikaanse sancties heeft ontwikkeld, maar ook de weg heeft vrijgemaakt om de Amerikaanse controle over halfgeleiders op de lange termijn te verstoren.
Geraadpleegde bronnen
Miller, Chris. (2022). Chip War: The fight for the world’s most critical technology. Simon & Schuster Ltd.
SIA, Semiconductor Industry Association. 2023 STATE OF THE U.S. SEMICONDUCTOR INDUSTRY, 2024, https://www.semiconductors.org/2023-state-of-the-u-s-semiconductor-industry/
Gargeyas, Arjun. (2022). The Role of Semiconductors in Military and Defence Technology. Defense and Diplomacy Journal Vol. 11 No. 2
ACO, Arms Control Association. (2022). The Wassenaar Arrangement at a Glance. https://www.armscontrol.org/factsheets/wassenaar
LESWING, KIF. U.S. curbs export of more AI chips, including Nvidia H800, to China. CNBC. https://www.cnbc.com/2023/10/17/us-bans-export-of-more-ai-chips-including-nvidia-h800-to-china.html
TWH, The White House. (2022). FACT SHEET: CHIPS and Science Act Will Lower Costs, Create Jobs, Strengthen Supply Chains, and Counter China. https://www.whitehouse.gov/briefing-room/statements-releases/2022/08/09/fact-sheet-chips-and-science-act-will-lower-costs-create-jobs-strengthen-supply-chains-and-counter-china/
USDD, US Department of Defense. (2022). Annual Report to Congress: Military and Security Developments Involving the People’s Republic of China
GPW, Global Policy Watch. (2021). CHINA’S 14TH FIVE-YEAR PLAN SPOTLIGHT ON SEMICONDUCTORS. https://www.globalpolicywatch.com/wp-content/uploads/sites/45/2021/04/1-14th-FYP-Article-SEM-14th-FYP-Mark-Up-Draft-8.pdf
SHILOV, Anton. (2023). Zhaoxin Unveils KX-7000 CPUs: Eight x86 Cores at Up to 3.70 GHz. AnandTech. https://www.anandtech.com/show/21189/zhaoxin-unveils-kx7000-cpus-eight-x86-cores-at-up-to-370-ghz
EDGERTON, Anna. (2023). Advanced Chip in Huawei’s Newest Phone Exposes Limits of US Sanctions. Bloomberg. https://www.bloomberg.com/news/newsletters/2023-09-06/huawei-phone-chip-exposes-limits-of-us-sanctions
ZHANG, Tong. (2023). Chinese scientists create chip that can perform AI task 3,000 times faster than Nvidia’s A100. South China Morning Post. https://www.scmp.com/news/china/science/article/3239998/chinese-scientists-create-chip-can-perform-ai-task-3000-times-faster-nvidias-a100-study
ZHANG, Tong. (2023). Chinese, US scientists create world’s first graphene semiconductor in feat that could transform computer chips. South China Morning Post. https://www.scmp.com/news/china/science/article/3247470/chinese-us-scientists-create-worlds-first-graphene-semiconductor-feat-could-transform-computer-chips
Vertaald door D. Nimmegeers
* Mehmet Özbağcı volgt een masteropleiding in Shanghai.
