Jonuel
Gonçalves
Litografia e separadores
na batalha dos semicondutores
Este artigo é o primeiro
de informação geral, fora dos círculos universitários bases de minha pesquisa
sobre “Guerras Econômicas do século XXI e efeitos no Brasil”. Refere um campo
específico destas guerras, incidindo em capacidades na inovação, níveis de
produção (com frequência aproximados, em virtude do segredo que envolve vários
produtos sensíveis), faixas de mercado geradoras de alta demanda e incidências
recentes no relacionamento internacional e atuação nacional.
Antes das reuniões recentes
do Presidente dos Estados Unidos e da Presidente da Comissão Europeia com o
Presidente da China, as autoridades norte-americanas e europeias lançaram nova
lista de restrições à exportação para a China de inovações tecnológicas que
possam ter uso militar. As autoridades chinesas, por seu lado, limitam
exportações – seja para onde for – de grafite, gálio, germânio e separadores de
terras raras, ou seja, para obter materiais estratégicos.
Estes são movimentos
recentes de posições na “guerra dos chips”, designação ampla abrangendo, na
realidade, quase toda a inovação tecnológica, sublinhando o valor decisivo da
pesquisa, produção e distribuição dos semicondutores neste confronto.
Já antes tinha sido
constatado um movimento de detalhe – revelador – quando a companhia holandesa
AMSL (Litografia de Materiais Semicondutores Avançados) anulou subitamente a
entrega de três máquinas topo da gama, ultravioleta profundo (ou extremo), a uma
empresa chinesa, embora tivesse licença de exportação. Anulação atribuída a
diligências da Casa Branca mesmo antes do decreto que proíbe essas exportações.
O governo holandês
oficializou a proibição perto de final de 2023, caindo as autorizações de
exportação com validade desde janeiro deste ano para equipamento litográfico
tipo NXT:2050i e NXT:2100i, dos quais muito se ouvirá falar em tempos muito
próximos.
A AMSL é um caso de
estudo interessante por ser a principal - às vezes apontada como única em
qualidade – fornecedora de sistemas de
litografia em maquinas ultravioleta
profundo, ponto de partida no fabrico de processadores e cuja capacidade em
miniaturizar determina o número de transistores inseridos num chip. O chip mais
recente (em princípio, pois com o secretismo pode haver outro) é o M1 da Apple
com 16 bilhões de transistores, atingindo
a tecnologia atual em semicondutores
dimensões de dois ou sete nanômetros (nm), portanto entre 2 e 7 bilionésimos de
metro, equivalente a algo como um quarto da espessura de um fio de cabelo.
A relativa imprecisão
das dimensões alcançadas decorre dos mencionados segredos em resultados de
pesquisa, efetiva capacidade produtiva e eventuais narrativas exigindo
confirmação.
Seja como for, na
litografia mais avançada estamos perante um minigrupo de empresas que insere,
além da holandesa, outras duas de grande dimensão e mais algumas com
experiencia em semicondutores, situadas numa fase de crescimento para a
litografia. As japonesas Nikon e Canon apresentam desempenhos próximos da AMSL,
exercendo igual atratividade de investimentos. Todas têm fábricas nos EUA. Além
das sedes das três empresas mencionados e dos EUA, há localizações ainda em
Taiwan e na China, neste caso com limites na produção de maior desempenho em
nanômetros.
O grupo é mini no
número, mas gigante nos efeitos e resultados. Os produtores de chips em todo o
mundo dependem desse grupo. Enquanto a muito especializada AMSL tinha valor de
mercado em fins de 2023 na ordem dos 270
bilhões de USD, com ações em alta de 930% desde 2013, a Apple, presente em
várias etapas do mercado de processadores,
estava na faixa dos 370 bilhões
de USD.
Outro ponto capital
neste nível reside no intenso trabalho de laboratório, relacionamento com a
pesquisa universitária, acordos de intercâmbio com entidades afins de outros
países ou espionagem industrial.
A China ainda precisa
importar boa parte desses sistemas, embora já esteja muito próximo de atingir
os seus pontos mais elaborados. Como país, é 12º no Índice Global de Inovação
(IGI 2023), logo a seguir à França, posição conquistada com rapidez e, na soma
dos diferentes níveis de semicondutores, quer dizer, fios que conduzem corrente
elétrica na estrutura dos chips, é o maior produtor mundial Não está disposta a
se desatualizar na correspondente capacidade de agrupar transistores, topo que
a China anda não atingiu no começo de 2024.
Os países mais avançados
da União Europeia também recorrem a importação e, até aqui, contam muito com a
AMSL, cuja existência e impacto decorrem do ambiente geral que coloca a Holanda
em 7º lugar no IGI 2023. A U.E. iniciou ampliação de toda a rede que conduz aos
chips mais avançados num programa até 2030, com investimentos de 170 bilhões de
USD. Alemanha, França e Suécia possuem pontos de partida importantes, em termos
empresariais e de pessoal qualificado. São três países situados nos 12
primeiros do IGI 2023 – Suécia em 3º, Alemanha em 7º, França em 11º - e são
todos produtores de viaturas e aeronaves de marcas nacionais e elevada procura
mundial.
Nesta mesma situação
produtiva, fora da U.E., está o Reino Unido, que o IGI 2023 coloca em 4º lugar.
Os níveis altos de pesquisa e ensino em algumas de suas universidades é
elemento decisivo na capacidade britânica de já ter atingido grau considerável
na produção de semicondutores, em termos de capacidade instalada e sérias
perspectivas de sua elevação.
Um país europeu não
membro da U.E., a Suíça, pode fixar-se objetivo semelhante, seja em colaboração
com os vizinhos, seja em atividade própria a alguns níveis de relevo. Situada entre os vinte maiores PIBs mundiais
(em nominal), a Suiça ocupa o primeiro lugar no IGI 2023 e vários anos anteriores. A pequena
dimensão geo-demográfica deste país não tem influência na viabilidade deste
tipo de projetos, na medida em que contam sempre com a escala global. A Holanda
já tinha validado este raciocínio.
Elemento limitante da
U.E. é sua dependência externa em energia (petróleo e gás), tal como a China,
com a enorme diferença desta ter diversificado os fornecedores, ao contrário da
U.E.. Além disto, a entidade europeia atrasou de forma imprudente o recurso a
energias renováveis, apesar de possuir tecnologia para programas ambiciosos,
inclusive em zonas aquáticas, ou seja, reduzindo ocupação de espaços em terra.
Áquela dependência com
relação à Rússia dá lugar a outra batalha nas guerras económicas, com gás e
petróleo de um lado e sanções bancárias (incluindo congelamento de bens) do
outro. Confronto até aqui causador de slowdown em ambas as economias.
Os semicondutores
desempenham um papel marginal nessa batalha, porém, colocam a Rússia em maior
dependência da China, ao mesmo tempo que se mantem na 51º do IGI 2023, atrás do
Brasil.
As
maiores empresas
Uma unidade de
semicondutores da mais recente geração exige um investimento estimado em torno
dos 20 bilhões de USD.
Nesta faixa situam-se
principalmente a taiuanesa TSMC, as sul-coreanas Samsung e SKHynix, as
norte-americanas Intel, Apple, Qualcomm, Texas Instruments. Embora a Texas
tenha desempenhado várias vezes papel precursor, as três mais fortes em
produção são, conforme rankings sempre alterados pela velocidade das
descobertas, métodos e investimentos, a Intel, a Samsung e a TSMC, aparecendo
agora a Huawei como candidata a topo, graças a sua crescente participação nos
planos chineses de liderança científica e tecnológica, sem ser a única chinesa
neste âmbito.
Na Ásia do Sul, a Índia
está na fase de fortes estímulos à produção local e projetos empresariais nesse
sentido. Algumas unidades médias, voltadas para patamares menos sofisticados,
existem em alguns Estados da federação indiana, bancos interessados no crédito
setorial e um projeto em andamento de natureza a ganhar dimensão global se for
acompanhado pelo crescimento daquelas unidades médias. A norte-americana Micron
iniciou os trabalhos para erguer uma fábrica no Gujarat com investimento um
pouco abaixo do bilhão de USD, ou seja, bastante menos que os mencionados 20
bilhões requeridos na produção de topo, mas entrando numa dinâmica de
crescimento.
Com efeito, a super
mineradora indiana Vendata trabalha projeto de 19,5 bilhões de USD e não recuou
nem com a desistência de um eventual primeiro parceiro norte-americano.
Israel, Turquia e Iran são três players da Ásia Ocidental que emitem sinais de capacidade tecnológica,
não estando alheios a estas possibilidades setoriais.
Na África, as condições
gerais básicas são potente inibidor de inciativas. Aos limites em recursos humanos e
financeiros, acrescentam-se déficits de água e eletricidade, mesmo na África do
Sul que possui mercado, incluindo indústria automobilística, trocas comerciais
muito influentes em toda a África Austral, algumas startups em IT e círculos
científicos relativamente importantes em universidades como Cape Town,
Witwatersrand e Stelenbosh.
Os EUA beneficiam, além
da atividade de suas próprias empresas e avanço científico, da atratividade de
seu mercado conduzir empresas externas a abrirem nele instalações produtivas,
tanto nos semicondutores e chips como nos produtos que os vão usar. É o caso da
AMSL e do projeto TSMC no Arizona, adiado em virtude da dificuldade em
encontrar pessoal especializado disponível, fator que dará lugar a imigração de
pessoas com essa especialização, como ocorreu nos programas espaciais.
O protecionismo chinês
quanto a minerais estratégicos e separadores de terras raras para os obter,
visa assegurar produtos como o gálio e o germânio, mas é válido também para o
silício, ainda que outros países possuam conhecimentos equivalentes. O silício
tem ponto de partida no tratamento de areia de quartzo através de sucessivos
processos, no qual o primeiro é junção com carbono em aquecimento de dois mil
graus, até obter pó puro e chegar ao cilindro que será fatiado em wafers, nome
decorrente da semelhança com o alimento. Por coincidência, a mesma “imagem
alimentar” é aplicada na fase de enriquecimento de urânio designada por “yellow
cake”.
A produção mundial de
silício deve andar próxima das dez mil toneladas, imprecisão inevitável, devido
a estatística disfarçada por razões óbvias no contexto de guerra econômica
avançada.
Os maiores produtores em
termos extrativos são China, Brasil, EUA, França e Noruega. Das dez maiores
empresas produtoras de policristalino, sete são chinesas, uma é dos EUA, uma
EUA-Alemanha e uma Coreia do Sul-Malásia. A produção chinesa situa-se em torno
dos 70% mundiais, subindo para 80% quando se trata de fornecimento para painéis
solares, conforme o Portal Solar (consultado em 04.01.24). No topo dessas dez
está a Tongwei, que desde alguns anos ultrapassou a germano-norte-americana Wacker
Chemie, hoje em quarto lugar, segundo o referido portal.
O sucesso da oferta
chinesa decorre da ponderação qualidade-preço – como também acontece em ramo
diferente, o dos inputs base para vacinas. Essa ponderação pode ainda obedecer
a cálculo por parte de outros produtores: importar da China a preços favoráveis
para preservar suas próprias reservas.
Sobre movimentação
comercial do silício produzido, há apenas algumas restrições, pelo menos até
aqui. As restrições passam ao patamar de conflito nos planos das tecnologias
mais avançadas de produção: separação extrativa e instrumentos para elevar performances
finais. Ou seja, nos dois extremos.
Conflito também nos
receios de segurança. As proibições norte-americanas, europeias ou chinesas
alegam sempre razões de segurança nacional, diretamente sobre estruturas
estatais ou nos seus mercados, impondo um secretismo que traduz mais que isso: é
inerente à luta pela hegemonia mundial.
A primeira alegação visa
obstruir eventual utilização militar dos maiores avanços técnico-científicos. A
segunda evitar espionagem, violação dos diretos de propriedade intelectual ou
privacidade nos mercados.
As precauções são
necessárias, mas sua transformação em barreiras de segurança é, no mínimo,
muito difícil. Toda a atividade produtiva é utilizável militarmente. Cantis
para água servem tanto para acampamentos de escoteiros como para comandos
armados de intervenção rápida. O exército norte-americano é o maior comprador
mundial de trigo, como entidade. Determinadas ligas de aço para a indústria
pesada tradicional melhoram a eficácia de capacetes e coletes à prova de bala.
O cobre serve para condutores elétricos e presença na produção de misseis.
Qualquer veículo, incluindo motos e bicicletas, servem para transporte de
terroristas e, em regimes ditatoriais, para movimentação de ativistas dos
direitos humanos.
Todas as marcas de
celulares são passiveis de monitoramento pelo fabricante e, sobretudo, de
escuta pelos serviços secretos de qualquer país (à escala nacional) ou
interesses privados (à escala setorial). Os drones possuem um equivalente a
“caixa preta” em relação constante com o fabricante por razões técnicas quanto
à qualidade e estado do equipamento, podendo também servir para monitorar voos.
No caso dos drones,
mesmo alguns recreativos podem ter uso militar. Para reconhecimento em qualquer
situação ou uso kamikaze em situações de guerra. Em nenhum desses casos o drone
recreativo ou profissional civil é o mais adequado a ações militares, apresenta
grandes vulnerabilidades, mas a referência aqui serve de demonstração sobre dificuldade em separar
os tipos de utilização. A mesma dificuldade existe até em balões de
meteorologia.
O professor Mark
Galeotti tem fortes motivos para intitular seu livro de 2021 como “The
Weaponisation of Everything: a guide field to the new way of war”, publicado
pela editora da Universidade de Yale (versão em português “Quando Tudo é uma
Arma”, editora Almedina, 2023)
Assim, como toda a
atividade econômica, os riscos estão sempre presentes e são de âmbito largo. A
regulamentação desempenha um papel no sentido das proteções nacionais e
sociais, porém, as intenções, respeitabilidade dos utilizadores e tipo de
relação entre países são mais relevantes.
Outro confronto se passa
entre bilionários em inovações geradoras de altos lucros. Um exemplo está
patente nos carros elétricos, vistos como fator-chave na transição energética e
nas políticas climáticas, estando vários países com legislações que praticamente
lhes dão exclusivo no mercado a médio prazo.
Mesmo países sem
indústria automobilística interessaram-se pela produção das baterias suscitando
corrida ao lítio, podendo prever-se a curto prazo medidas protetoras das
patentes capazes de aumentar potencias e autonomia.
A Tesla norte-americana,
(com forte presença na China) e as chinesas BYD ou GWB, que se expandem em todos
os azimutes, lideram o mercado mundial. Ano passado a Tesla mantinha-se em primeiro
lugar com cerca de 1,8 milhões de viaturas, mas no quarto trimestre as
construtoras chinesas assumiram a liderança com pouco mais de meio milhão
contra um pouco menos do grupo de Ellon Musk.
A tendencia para maior
demanda destes veículos incidirá em igual aumento da demanda de semicondutores
e de consumo de eletricidade, neste caso com aumento dos postos de
abastecimento. Se a atmosfera de rua terá reduzido a poluição decorrente dos
fosseis, o consumo destes conhecerá aumento nos países onde a matriz na
produção de eletricidade seja de forte componente térmica.
À demanda civil
implicando semicondutores tem de se acrescentar a demanda militar, com natural
maior vulto nos países de grandes orçamentos de defesa. A diferença
norte-americana em relação a seus mais próximos seguidores (Rússia e China) é
enorme, em larga medida pelo volume, abrangência e alcance de seu equipamento e
bases, mas ainda pelos níveis salariais praticados nas forças armadas dos EUA.
Contexto
brasileiro
O Brasil está numa fase
de desenvolvimento exigindo aumento significativo no fabrico local de toda a
escala de processadores. Em termos de semicondutores o país importa cerca de
80% e a produção local situa-se a partir do pós wafer. Pequenas unidades, pouco
mais que startups, ou mesmo startups, compõem a rede produtiva e uma unidade
estatal de maior dimensão – ou intenções nesse sentido – esteve fechada e foi
reaberta no meio de 2023.
Nos grandes indicadores
brasileiros de poder mundial, apenas o PIB é de posicionamento alto. No IGI
2023 o Brasil ocupa o 49º lugar, valendo aqui uma observação quanto às
desigualdades regionais internas. Como no conjunto do desempenho econômico, também
há enorme desequilíbrio nas inovações em favor do Sudeste e Sul.
Porém, a produção
industrial e mesmo a envergadura do agronegócio são fatores muito consideráveis
de demanda. A entrada em funcionamento de duas unidades de carros elétricos (na
Bahia e São Paulo, com investimento chinês), a produção de drones para as
forças armadas e o elevado crescimento do respectivo mercado civil, bem como de
placas fotovoltaicas, acrescentam a essa demanda.
Por outro lado, o Brasil
possui polos de excelência técnico-cientifica, como cerca de dois terços da
energia elétrica em origem renovável, capacidade nuclear, duas bases terrestres
de lançamento espacial, uma unidade produtora de aeronaves de marca nacional,
um centro de pesquisas espaciais com abrangência à meteorologia e alguns
núcleos universitários de pesquisa avançada em várias disciplinas.
No entanto, grande parte
do relativo atraso brasileiro decorre do perfil incompleto de atividades que,
num país desta dimensão, requerem preenchimento. É assim com os importantes
setores agrícola e farmacêutico, nos quais a importação de inputs básicos
representam perigo, reduzem o saldo da balança comercial e oportunidades de
emprego.
Os semicondutores entram
neste perfil, reduzindo mesmo a viabilidade de empreendimentos, num quadro
cujas dimensões, recursos e capacidades instaladas, permitem conceber não só o
aumento de sua produção, mas até preparar a fase de litografia. A área de
mineração, seguindo o exemplo indiano mencionado, é de molde a trabalhar o ramo
dos separadores de terras raras e diversificar investimentos para os próprios
semicondutores.
Enfim, o Brasil possui
um sistema bancário poderoso em capacidade crédito e participação no capital de
empresas. O BNDES tem mesmo meios financeiros permanentes acima do Banco
Mundial.
Conclusões imediatas:
- os semicondutores
assumem hoje características semelhantes às chamadas industrias
industrializantes das décadas de 1960 e 1970 e, tal como estas, serão superados
por novas descobertas. Até lá, fazem parte do caminho incontornável para o
progresso constante;
- o escasso numero de
produtores na litografia e separação mais avançada de terras raras revela
atraso ou lentidão a nível mundial, não sendo de admitir a hipótese de política
deliberada de concentração, pois tal não interessa a ninguém. Problemas de
recursos humanos altamente qualificados e hesitações perante riscos de capital,
ou ainda desconhecimento do valor estratégico de tais procedimentos, parecem
explicação mais adequada;
- são produtos que
requerem grande abertura de mercados e intercâmbio científico, porém, são
objeto de alto protecionismo;
- não há nenhuma
contradição de prioridades no desenvolvimento de toda a cadeia de processadores
e outros desafios da conjuntura econômica e social. Pelo contrário, é
ferramenta estratégica na expansão de ambos os vetores, subida no patamar de desenvolvimento macro, geração de recursos
e eficácia de gestão.
