Onde Está Sendo Construída a Nova Capacidade de Fábricas de Semicondutores?

Existem vários fatores a serem considerados ao analisar o crescimento da indústria de semicondutores. Novos eletrônicos e funções digitais aprimoradas também dependem de maior poder de processamento de componentes muito menores, resultando em produtos mais capazes em embalagens compactas—a arte da digitalização em sua melhor forma.

Nos últimos anos, as indústrias viram suas maiores conquistas de digitalização e desenvolvimento serem limitadas pela disrupção neste mercado e, apesar de uma recuperação necessária, ainda há grandes mudanças ocorrendo à medida que as vendas aumentam até 15,2% ano a ano.

Agora em "excedente severo", a aplicação é chave para o setor, e aqueles capazes de mudar seus esforços e entregar soluções mais compatíveis com inteligência artificial continuarão a colher sua parcela do mercado. Por muitos anos, a responsabilidade foi da região da Ásia-Pacífico (APAC) em entregar globalmente, representando uma participação de 60% no mercado global.

Com mais componentes no mercado, a verdadeira competição combina preço com funcionalidade, e empresas como NVIDIA e Advanced Micro Devices (AMD) dependem de chips mais poderosos para construir hardware cada vez mais inteligente para algumas das principais empresas de tecnologia do mundo.

Tendência: IA Impulsiona a Inovação em Semicondutores

À medida que a IA se torna um componente essencial em dispositivos digitais e serviços em nuvem, operar tais funções requer acesso a extensos bancos de dados, bem como a capacidade de incorporar mais informações à medida que as coisas se desenrolam. A realidade é que os operadores de nuvem precisam de maior suporte dos provedores de data center para habilitar significativamente mais poder computacional para seus desenvolvimentos.

Isso ecoa na cadeia até empresas como a NVIDIA, que fabrica unidades de processamento gráfico de próxima geração (GPUs) capazes de suportar funções de IA, e mais acima na cadeia está a produção de chips—neste caso, a Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) apoia diretamente as vendas globais do desenvolvedor de hardware baseado nos EUA.

Agora que a indústria de semicondutores entrou em um estado de recuperação—um saudável, de fato—o foco está em onde surgirá a nova capacidade de fabricação, e a corrida para aproveitar a IA pode ser um fator importante.

Provedores de Nuvem dos EUA Compartilham a Demanda por Chips

De acordo com dados da TrendForce, a demanda cada vez maior por servidores de IA populares será influenciada por provedores de nuvem norte-americanos, como Google, Microsoft e Amazon Web Services (AWS)—principais clientes da NVIDIA e AMD.

Isso resultará em uma maior colaboração entre empresas como a NVIDIA e a AMD, fornecedoras de GPU, e os gigantes da tecnologia que lideram o caminho no ambiente digital. Como resultado, prevê-se que 60% da demanda global virá dos principais players — sendo a Meta outro deles — e a Microsoft adquirirá a maior parte. 

Então, qual é o resultado disso? É provável que vejamos os gigantes da tecnologia dos EUA colaborando para construir uma participação significativa no mundo impulsionado pela IA, em parte devido ao principal fabricante de semicondutores da Ásia. 

Em termos de fabricação de GPU e outros hardwares, porém, para entregar as funções de IA que as grandes empresas antecipam, a capacidade para tais componentes ocorrerá nos EUA como resultado de suas parcerias internas entre as principais empresas de hardware e software. 

Disputa Entre os EUA e a China pela Fabricação Global de Semicondutores

A realidade que se apresenta para a indústria tecnológica é a participação avassaladora da Ásia nas inovações tecnológicas mundiais. Um exemplo disso pode ser encontrado na instalação de fabricação de wafers de Newport no Reino Unido, que agora compartilha a maioria da propriedade com a Nexperia — uma empresa sediada na Holanda, mas de propriedade de Xangai, sob a Wingtech. 

A empresa americana Vishay anunciou em novembro de 2023 que compraria a Newport Wafer Fab por US$ 177 milhões, o que de certa forma representa o poder se deslocando de um lado para o outro — entre os EUA e a China. No entanto, parece que não pode haver discussão neste setor sem a participação da Ásia — como discutiremos a seguir. 

Europa para Recuperar a Capacidade de Fab de Chips

Em setembro de 2023, o Ato Europeu de Chips da União Europeia entrou em vigor em uma tentativa de retomar o controle das vendas locais de semicondutores e melhorar a resiliência em um mercado flutuante, fortalecendo a liderança tecnológica da região. Isso permitirá um maior investimento no mercado de semicondutores da UE de impressionantes US$ 45 bilhões (cerca de € 41 bilhões), com US$ 11,7 bilhões (€ 10,7 bilhões) injetados em novas pesquisas e desenvolvimento (P&D) e capacidade de fabricação. 

É importante notar que esses fundos destinam-se a atrair investimentos de grandes fabricantes de chips como a Intel — o maior investidor em seu bloco comercial — e a TSMC, mas em grande parte para atrair mais desenvolvimento da capacidade de fab europeia. 

Embora os planos da Europa sejam altamente ambiciosos, seus extensos compromissos climáticos também representam desafios, pois mais ênfase é colocada na redução das emissões industriais, o que, por sua vez, impõe restrições, já que a eficiência energética também é um fator crítico em seus crescentes esforços de fabricação. 

Desafios Atuais da Fabricação de Semicondutores

Alguns dos desafios específicos para a indústria de semicondutores devem ser considerados pelas principais empresas de tecnologia que desejam adquirir mais poder em pacotes menores. 

Restrições de Litografia: A litografia óptica tradicional serviu bem à indústria à medida que o tamanho dos compostos reduziu significativamente ao longo dos anos. Agora, essa tecnologia de impressão atinge um teto, experimentando questões mais complexas com microcomponentes. O desenvolvimento da Litografia Ultravioleta Extrema (EUVL) espera superar essas limitações, mas também pode ser dispendioso e defeituoso. 

Redução dos Nós de Processamento: Na verdadeira natureza do digital, as empresas requerem mais potência em embalagens cada vez menores. À medida que os semicondutores aumentam em densidade e desempenho, os fabricantes enfrentam problemas como maior vazamento de corrente, variabilidade e até mais defeitos na produção.

Fonte de Materiais: A redução dos semicondutores requer nova composição e materiais mais desafiadores para adquirir. Unidades cada vez mais compactas tendem a incorporar compostos metálicos novos e materiais com maior capacidade de armazenar energia quando comparados ao dióxido de silício.

Custo: Países que aumentam sua capacidade podem esperar um custo de US$ 15 bilhões a US$ 20 bilhões para construir uma instalação de fabricação suficiente. Para competir em altos volumes, as empresas requerem sistemas mais complicados para garantir a eficiência da produção e componentes de qualidade. Por exemplo, espera-se que as soluções de EUVL necessárias para atender a isso dobrem em comparação com seu custo individual atual de US$ 150 milhões.

Falta de Habilidades: Apesar da recuperação de sua escassez de suprimentos de materiais e componentes e do estado avançado das tecnologias, a indústria ainda experimenta uma falta de trabalhadores qualificados para lidar com uma produção maior.

Os Aspectos Ambientais do Aumento da Capacidade de Fab

Os mercados também devem prestar atenção às tendências contínuas no setor de energia. À medida que a obtenção de energia e a descarbonização se tornam fatores em todas as atividades industriais, aumentar a capacidade de fab vem enquanto as organizações também são esperadas para reduzir seu consumo de energia — um processo intensivo de energia para construir tecnologias de baixa emissão do futuro apenas deslocaria os impactos da indústria mais acima na cadeia de suprimentos.

A Capacidade de Fab de Semicondutores Depende do Capital

Considerando tudo, manter a trajetória de crescimento atual requer investimento significativo em habilidades e inovação. Países emergentes neste espaço — como é o caso da Europa — contam com o apoio dos líderes da indústria para fornecer os fundos necessários para adquirir maiores participações de seus mercados locais.

Parece que todos os caminhos levam de volta ao Oriente, onde líderes bem estabelecidos continuam a ganhar a atenção de outras regiões para apoiar de alguma forma o aumento de sua capacidade.