Jak wspierać produkcję półprzewodników: lekcje z Azji Wschodniej

Z historycznych doświadczeń gospodarek wschodnioazjatyckich wyciągnąć można szereg wniosków na potrzeby polityki publicznej realizowanej w państwach dążących do rozwoju krajowej produkcji półprzewodników.
Jak wspierać produkcję półprzewodników: lekcje z Azji Wschodniej

(©Envato)

Półprzewodniki są niezbędnym komponentem smartfonów, komputerów, samochodów, rozwiązań z obszaru sztucznej inteligencji, cyberbezpieczeństwa i wielu innych. Gospodarka pozbawiona dostępu do półprzewodników przestałaby normalnie funkcjonować, a wojsko bez dostępu do półprzewodników stałoby się bardziej podatne na zagrożenia zewnętrzne. Produkcja półprzewodników skoncentrowana jest w regionie Azji Wschodniej. Podczas pandemii COVID-19 wiele państw doświadczyło trudności z pozyskiwaniem półprzewodników i w rezultacie chcą one teraz przenieść ich produkcję do lokalizacji bliższych geograficznie. W jaki sposób Azja uzyskała swoją przewagę komparatywną w tym sektorze? Czy możemy wyciągnąć z tego jakieś lekcje dla państw, które chcą wspierać krajową produkcję półprzewodników?

Protekcjonizm oraz japoński i koreański przemysł półprzewodnikowy

John Bardeen i Walter Brattain zbudowali pierwszy tranzystor w New Jersey w 1947 roku. Japoński naukowiec Tadashi Sasaki przebywał w tym czasie w New Jersey i pracował nad prekursorami tranzystora wraz z profesorem Karlem Spangenbergiem z Uniwersytetu Stanforda. Sasaki planował umieszczenie tranzystorów w układzie scalonym w celu produkcji kalkulatorów kieszonkowych dla swojej firmy Sharp. Jego inżynierowie zgłębiali technologię kalkulatorów na Uniwersytecie w Osace. Dążąc do ograniczenia zużycia energii, Sasaki poszukiwał dostawców układów scalonych z komplementarnymi półprzewodnikami z tlenku metalu (complementary metal oxide semiconductors – CMOS).

Japońskie firmy odmówiły produkcji takich komponentów, ale Sasakiemu udało się skłonić do ich produkcji amerykańskie przedsiębiorstwo Autonetics. Firma Autonetics posiadała lukratywne kontrakty na dostawę wyposażenia dla wojska, natomiast produkcja chipów do kalkulatorów generowała niskie marże zysku. Sasaki przekonał jednak kierownictwo firmy Autonetics, że dzięki produkcji nowych komponentów będzie ona w stanie rozwinąć swój potencjał technologiczny i stopniowo zwiększyć swoje zyski. W 1969 roku firma Sharp wprowadziła na rynek kalkulator z czterema układami scalonymi stworzonymi przez Autonetics.

Sharp i inne japońskie przedsiębiorstwa wyprodukowały miliony kalkulatorów z amerykańskimi mikrochipami. Wywołało to niezadowolenie japońskich firm produkujących półprzewodniki, które wcześniej odmawiały realizacji zamówień firmy Sharp. W wyniku ich nacisków japoński rząd zakazał japońskim przedsiębiorstwom kupowania amerykańskich mikrochipów. W rezultacie firma Autonetics, skuszona wizją korzyści płynących z postępu technologicznego następującego w toku procesu produkcyjnego, nie była już w stanie produkować półprzewodników na potrzeby Sharpa ani innych japońskich firm.

Japońskie firmy wyspecjalizowały się natomiast w produkcji półprzewodników bazujących na opracowanej w Stanach Zjednoczonych technologii CMOS. Firmy amerykańskie często nie dostrzegały potencjalnych zalet zastosowania technologii CMOS w obszarze dóbr konsumpcyjnych i skupiały się na produkcji mikrochipów PMOS (tranzystory z kanałem typu P) i NMOS (tranzystory z kanałem typu N) na potrzeby sektora obronnego.

W momencie, kiedy oczywisty stał się potencjał technologii CMOS w zakresie oszczędności energii i ułatwienia miniaturyzacji chipów, japońskie firmy posiadały już dominującą pozycję, jeśli chodzi o ich produkcję. Podczas gdy w 1980 roku wśród czterech wiodących firm produkujących półprzewodniki były trzy firmy amerykańskie, w 1990 roku w grupie czterech czołowych firm były już trzy firmy japońskie. Irwin zauważył w swojej pracy, że przedsiębiorstwa japońskie zwiększyły swój udział w rynku pamięci dynamicznych Dynamic Random Access (DRAM) z poziomu poniżej 30 proc. w 1978 roku do ponad 75 proc. w 1986 roku.

W 1986 roku Stany Zjednoczone i Japonia zawarły porozumienie, na mocy którego 20 proc. japońskiego rynku półprzewodników trafić miało do firm amerykańskich, a przedsiębiorstwa japońskie zobowiązane zostały do podniesienia cen i ograniczenia skali eksportu.

W reakcji na gwałtowny wzrost znaczenia przedsiębiorstw japońskich firmy amerykańskie zaczęły domagać się od rządu wdrożenia środków protekcjonistycznych. Skarżyły się, że rząd japoński wykluczył firmy amerykańskie, takie jak Autonetics, z rynku japońskiego. Podmioty amerykańskie wniosły przeciwko Japonii liczne pozwy antydumpingowe i domagały się wprowadzenia środków odwetowych na podstawie art. 301 amerykańskiej ustawy o handlu z 1974 roku. W 1986 roku Stany Zjednoczone i Japonia zawarły porozumienie, na mocy którego 20 proc. japońskiego rynku półprzewodników trafić miało do firm amerykańskich, a przedsiębiorstwa japońskie zobowiązane zostały do podniesienia cen i ograniczenia skali eksportu. Ustalanie udziałów w rynku za pomocą dekretów rządowych stanowiło zasadniczą nowość w polityce handlowej Stanów Zjednoczonych.

Brak chipów boli już nie tylko motoryzację

Amerykańsko-japońskie porozumienie w sprawie półprzewodników skupiało się na pamięciach DRAM i stworzyło szansę dla Korei Południowej. W tym okresie Korea Południowa obawiała się inwazji z północy i aby stawić czoła temu zagrożeniu priorytetowo traktowała rozwój gospodarczy. Rząd południowokoreański kierował pożyczki bankowe do przedsiębiorstw zorientowanych na eksport i utrzymywał długoterminowy dostęp do źródeł kredytowania tylko dla firm odnoszących sukcesy eksportowe. Pecht i in. stwierdzili w swojej pracy, że koreańscy pracownicy, którzy uznawali panujący w tym państwie imperatyw rozwoju gospodarczego, cechowali się ogromną pracowitością i patriotyzmem.

W latach 80. XX wieku prezes firmy Samsung Byung-Chull Lee uznał produkcję chipów DRAM za perspektywiczny sektor eksportowy. Samsung był w stanie podołać wysokim wymogom inwestycyjnym związanym z produkcją półprzewodników dzięki rządowym gwarancjom kredytowym. W 1983 roku Samsung pozyskał technologię DRAM ze Stanów Zjednoczonych, a inżynierowie tej firmy zaczęli z ogromnym oddaniem zgłębiać tajniki tej technologii. Podczas gdy firmy japońskie zobowiązane były do sprzedaży eksportowej półprzewodników w wyższych cenach i w ograniczonych ilościach, dzięki rozwojowi swojego potencjału technologicznego firma Samsung mogła sprzedawać swoje produkty w tych samych wyższych cenach, ale bez ograniczeń ilościowych. Firma kierowała przychody z tej sprzedaży na badania i rozwój oraz akumulację kapitału. Na początku lat 90. XX wieku Samsung stał się wiodącym producentem pamięci DRAM i pozostaje nim również w 2021 roku.

Tajwański i malezyjski przemysł półprzewodnikowy

Podczas gdy Korea Południowa dominuje w produkcji układów pamięci, takich jak DRAM, Tajwan przoduje w produkcji układów logicznych, takich jak procesory centralne i karty graficzne. Podobnie jak Korea Południowa doświadcza zagrożenia ze strony północy, tak Tajwan zagrożony jest agresją ze strony Chin. Ponadto Tajwan doświadczył wzrostu inflacji do 22,9 proc. w 1973 roku i 40,6 proc. w 1974 roku. Dodatkowo w 1974 roku Tajwan utracił dostęp do japońskich dóbr inwestycyjnych. W obliczu wieloaspektowego kryzysu Tajwan priorytetowo traktował rozwój gospodarczy, co miało zagwarantować temu państwu przetrwanie. Wielu Chińczyków mieszkających za granicami udzieliło Tajwanowi bezpłatnego wsparcia. Na przykład Wen-Yuan Pan, stojący na czele renomowanej firmy badawczej David Sarnoff Laboratories (funkcjonującej w ramach Radio Corporation of America – RCA), przewodniczył Doradczemu Komitetowi Technicznemu (Technical Advisory Committee – TAC) skupiającemu czołowych chińskich naukowców z zagranicy.

Gospodarki wschodnioazjatyckie charakteryzowały się wysokimi stopami oszczędności prywatnych i bardzo zdyscyplinowaną polityką fiskalną. Wysokie poziomy oszczędności krajowych sprzyjały inwestycjom, co umożliwiało producentom chipów utrzymanie konkurencyjności.

Komitet TAC zalecił Tajwanowi rozwijanie branży półprzewodników. Aby nadzorować rozwój tego sektora Tajwan powołał Instytut Badań nad Technologiami Przemysłowymi (Industrial Technology Research Institute – ITRI) i nabył technologię półprzewodników od korporacji RCA. W celu szczegółowej analizy nowej technologii Instytut ITRI zrekrutował 40 inżynierów, w tym badaczy, którzy uzyskali doktoraty na uczelniach amerykańskich. W 1979 roku z Instytutu ITRI wydzielono firmę United Microelectronics Corporation, a w 1987 roku także Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC). Firma TSMC nie projektuje układów scalonych, ale produkuje je w oparciu o specyfikacje swoich klientów. Jest ona obecnie trzecim co do wielkości producentem półprzewodników na świecie. Na Tajwanie powstało również wiele innych, mniejszych firm powiązanych z największymi producentami.

Gospodarki azjatyckie miały jeszcze jedną przewagę. Branża półprzewodników wymaga ogromnych i ciągłych inwestycji w badania i rozwój oraz akumulację kapitału. Gospodarki wschodnioazjatyckie charakteryzowały się wysokimi stopami oszczędności prywatnych i bardzo zdyscyplinowaną polityką fiskalną. Wysokie poziomy oszczędności krajowych sprzyjały inwestycjom, co umożliwiało producentom chipów utrzymanie konkurencyjności.

Gospodarka Tajwanu korzysta na konflikcie Chiny-USA

Politykę przemysłową ukierunkowaną na budowę nowoczesnej branży półprzewodników wdrożyła również Malezja, która inspirowała się w tym zakresie sukcesem Korei Południowej i Tajwanu. Jednak w przeciwieństwie do Korei Południowej i Tajwanu Malezja nie stała w obliczu żadnych zagrożeń egzystencjalnych. W 1985 roku państwo to utworzyło Malezyjski Instytut Systemów Mikroelektronicznych (Malaysian Institute of Microelectronics Systems – MIMOS) wzorowany na tajwańskim ITRI. W 2000 roku z MIMOS wydzielono firmę półprzewodnikową Silterra. Jednak, jak donosił w swojej pracy Rasiah, Malezja nie wybrała do kierowania Silterrą i innymi instytucjami najbardziej wykwalifikowanych kandydatów.

Prowadzony przez rząd malezyjski program tzw. akcji afirmatywnej sprzyja zatrudnianiu rdzennych mieszkańców Malezji (należących do grupy Bumiputera) zamiast malezyjskich Chińczyków lub malezyjskich Hindusów. Rasiah zauważył, że Malezja nie powołała na szefa firmy Silterra Loh Kin Waha, pełniącego rolę dyrektora zarządzającego niemieckiej firmy Qimonda. Ponadto rząd malezyjski nie przyznawał dotacji dla dynamicznie rozwijających się firm z branży elektronicznej, jeśli nie kierowały nimi osoby należące do grupy Bumiputera (tj. etniczni Malajowie), ale jednocześnie kontynuował wspieranie firm kierowanych przez członków rdzennej grupy etnicznej, nawet gdy ich wyniki były słabe.

Kładziony przez Malezję nacisk na redystrybucję generował znaczące straty związane ze zjawiskiem „pogoni za rentą ekonomiczną” (rent-seeking). W rezultacie malezyjska branża półprzewodników nigdy nie rozwinęła się w kierunku aktywności o większej wartości dodanej, takich jak projektowanie, badania i rozwój oraz produkcja.

Wnioski dla polityki publicznej

Z doświadczeń wschodnioazjatyckich wyciągnąć można kilka wniosków na potrzeby polityki publicznej realizowanej w państwach dążących do rozwoju krajowej produkcji półprzewodników.

• Po pierwsze, hojność rządów ma mniejsze znaczenie od konkurencji rynkowej. Podczas gdy amerykańscy naukowcy wynaleźli tranzystory, chipy CMOS, wyświetlacze LCD i inne przełomowe technologie, często czerpały z nich korzyści firmy azjatyckie. Amerykańskie przedsiębiorstwa z branży elektronicznej były rozpieszczane wielkimi kontraktami z sektorem obronnym i nie miały często wystarczającej motywacji do przekształcania nowych technologii w produkty rynkowe. Tymczasem firmy azjatyckie, konkurujące na wymagających rynkach konsumenckich, musiały starannie wybierać rozwijane technologie i wykorzystywać je do wytwarzania pożądanych produktów.

Podczas gdy amerykańscy naukowcy wynaleźli tranzystory, chipy CMOS, wyświetlacze LCD i inne przełomowe technologie, często czerpały z nich korzyści firmy azjatyckie.

• Po drugie, zasadnicze znaczenie mają przedsiębiorcy. Pionierska wizja Tadashiego Sasakiego dotycząca wykorzystania układów scalonych CMOS do miniaturyzacji kalkulatorów przełożyła się na sprzedaż wielu milionów egzemplarzy kalkulatorów. Byung-Chull Lee rozpoznał potencjał rynkowy chipów DRAM. Późniejszy sukces Samsunga w zakresie układów pamięci przyczynił się do wzrostu kapitalizacji rynkowej tej firmy, która w 2021 roku wynosi ponad 10 bilionów dolarów.

• Po trzecie, polityka przemysłowa funkcjonuje lepiej, gdy dana wspólnota polityczna jest zjednoczona w celu stawienia czoła zagrożeniu. Willett zauważył w swojej pracy, że model jednolitego aktora (unitary actor model), w którym podmioty (agenci) współpracują ze sobą dla wspólnego dobra, może dobrze wyjaśniać końcowe rezultaty działań podejmowanych w sytuacji, gdy zagrożone jest przetrwanie narodu. Z drugiej strony, model grup interesu, w którym poszczególne grupy nacisku dążą do uzyskania renty ekonomicznej kosztem innych, lepiej wyjaśnia końcowe rezultaty działań podejmowanych w strukturach demokratycznych w czasie pokoju. Urzędnicy państwowi, przedsiębiorcy, pracownicy i inne osoby w Korei Południowej i na Tajwanie uznawali rozwój gospodarczy swoich państw za niezbędny warunek ich przetrwania i zjednoczyli się, aby go osiągnąć. Tymczasem w Malezji nie występowały zagrożenia egzystencjalne i kraj ten koncentrował się na kwestiach redystrybucji. Malezyjska polityka przemysłowa doprowadziła do marnotrawstwa zasobów w wyniku zjawiska „pogoni za rentą ekonomiczną” i nie zwiększyła wydajności gospodarki.

• Po czwarte, kluczowe znaczenie mają edukacja i transfer technologii. Azja intensywnie inwestowała w edukację społeczeństwa. Tadashi Sasaki był świetnie wykształcony i szybko wyczuwał, w które technologie jego firma powinna inwestować. Także południowokoreańscy i tajwańscy inżynierowie byli bardzo kompetentni i sprawnie przyswajali technologię pozyskiwaną z firm amerykańskich. Dobrze wykształcona siła robocza jest w stanie skuteczniej przyswajać know-how pozyskiwany z zagranicy.

• Po piąte, polityka protekcjonistyczna może przynieść efekt przeciwny do zamierzonego. Wprowadzone przez Japonię zakazy sprzedaży półprzewodników na rynku japońskim przez firmy takie jak Autonetics oraz działania Stanów Zjednoczonych przeciwko firmom produkującym układy scalone w Japonii ostatecznie osłabiły branże produkcji półprzewodników w obu tych krajach.

• Po szóste, wysokie stopy oszczędności krajowych sprzyjają ogromnym inwestycjom niezbędnym do utrzymania się w czołówce technologicznej. Kraje, w których występują duże deficyty budżetowe, mogą być zagrożone zjawiskiem wypychania (crowding out) niezbędnych inwestycji.

• Po siódme, ważne są odpowiednie struktury bodźców ekonomicznych. Hausmann i Rodrik zauważyli w swojej publikacji, że Korea Południowa przestawała udzielać pożyczek przedsiębiorstwom, które nie radziły sobie na froncie eksportowym. Z drugiej strony Malezja kontynuowała wspieranie kiepsko radzących sobie firm będących w rękach osób z grupy etnicznej Bumiputera.

Jak zauważył Eric Schmidt, kraje dążące do wzmocnienia swoich sektorów technologicznych raczej nie odniosą sukcesu, jeśli ich aktywność ograniczy się do nieprzemyślanego pompowania w daną branżę pieniędzy. Powinny one raczej stworzyć efektywne mechanizmy bodźców ekonomicznych, sprzyjać aktywności przedsiębiorców, kształcić lokalną siłę roboczą i w rozsądny sposób wdrażać krajową politykę przemysłową.

 

Willem Thorbecke
Starszy pracownik naukowy japońskiego Instytutu Badawczego Gospodarki, Handlu i Przemysłu (Research Institute of Economy, Trade and Industry – RIETI).

 

Artykuł ukazał się w wersji oryginalnej na platformie VoxEU, tam też dostępne są przypisy i bibliografia.

(©Envato)

Tagi


Artykuły powiązane

Brak chipów ograniczy produkcję aut

Kategoria: Analizy
Tlące się od jesieni ub.r. ryzyko niedoboru półprzewodników wykorzystywanych w motoryzacji zmaterializowało się. Od początku tego roku producenci aut albo ograniczają produkcję, albo wręcz ją zawieszają.
Brak chipów ograniczy produkcję aut

W półprzewodnikach nastał rynek producenta

Kategoria: Analizy
Niedobory półprzewodników, które jako pierwszy odczuł przemysł motoryzacyjny, rozlały się na inne branże. Trwają poszukiwania rozwiązań, które pozwolą na ograniczenie ryzyka podobnej sytuacji w przyszłości. Jednym z nich jest regionalna samowystarczalność, co jednak może spowodować drastyczny wzrost cen chipów.
W półprzewodnikach nastał rynek producenta

Brak chipów boli już nie tylko motoryzację

Kategoria: Analizy
Nowa postpandemiczna normalność pokazuje pazury. Na rynku motoryzacyjnym narasta zapaść spowodowana brakami półprzewodników wykorzystywanych w samochodach. I wiele wskazuje, że na unormowanie sytuacji producentom aut i ich nabywcom przyjdzie poczekać przynajmniej do końca I półrocza 2022 r., a może i dłużej.
Brak chipów boli już nie tylko motoryzację