Fome de chips sem precedentes ameaça negócios fora das empresas de tecnologia

Agora sentamos confortavelmente em fevereiro de 2021 e ainda é virtualmente impossível entrar em uma loja (ou visitar um revendedor online) e comprar um novo console de jogo ou GPU de desktop. Durante os lançamentos desses novos produtos no ano passado, muitos presumiram que a falta de disponibilidade se devia principalmente ao entusiasmo da janela de lançamento e que os níveis de estoque se normalizariam assim que a temporada de férias passasse. Esse futuro nunca aconteceu. A produção nunca correspondeu à demanda e a demanda não mostra sinais de fraqueza. O mundo agora está no meio de uma fome de chips e a escassez de silício está interrompendo tudo, desde a disponibilidade do iPhone à produção de automóveis.

Como chegamos aqui?

Historicamente, a maior parte da fome de fichas pode ser rastreada até eventos singulares. Em 1993, a fome de chips DRAM foi desencadeada pela explosão de uma fábrica em Niihama, Japão. Esta fábrica foi responsável pela produção da maior parte do suprimento mundial de uma resina epóxi chamada cresol, que é usada para criar os invólucros pretos que você vê cobrindo os circuitos integrados. A escassez de DRAM resultante aumentou os preços de novos PCs por mais de um ano. Após o terremoto de 2011 no Japão, o mercado sofreu uma interrupção no fornecimento de NAND e monitores de computador.  

Nossa atual fome de chips não pode ser atribuída a um único evento, mas sim a uma mistura de condições que levaram ao que será inevitavelmente a falta de chips mais impactante que o mundo já encontrou. Os maiores fatores que contribuem para a situação atual são a pandemia de COVID-19 e a dependência excessiva de fornecedores terceirizados de fabricação de semicondutores.

Como acontece com quase todos os aspectos da vida cotidiana, a pandemia COVID-19 teve enormes consequências no fornecimento de semicondutores. Enquanto as empresas lutavam com mudanças na disponibilidade de mão de obra e alterações na estratégia logística para acomodar as preocupações com saúde e segurança, a eficiência da produção sofreu um golpe. O mundo não poderia simplesmente operar da mesma forma que funcionava antes de 2020.

Grande parte da mão-de-obra global foi forçada a trabalhar em casa por meio do teletrabalho. Embora tais acordos já fossem comuns para alguns segmentos da indústria de mídia e tecnologia, a realidade é que a maioria das pessoas estava mal equipada para trabalhar em casa. Naturalmente, isso aumentou a demanda do consumidor por novos PCs e laptops.  

Em 2020, as vendas de novos computadores aumentaram pela primeira vez em mais de uma década. Itens auxiliares como microfones e webcams desapareceram das prateleiras em poucas semanas. A demanda sem precedentes deixou as pessoas dependendo de cambistas e mercados de segunda mão para itens que nunca haviam sido commodities em alta. Assim como PCs e laptops, essas webcams estão cheias de chips para processar sinais de áudio e vídeo. Os suprimentos de chips sofreram um grande sucesso, enquanto os preços de mercado para componentes de PC começaram a subir com a demanda.

As pessoas não apenas eram forçadas a trabalhar em casa, mas também tinham que passar todo o tempo de lazer dentro de casa. Isso aumentou a demanda por dispositivos de streaming, como Roku, tablets e consoles de videogame. Os jogos para PC já vinham desfrutando de um período de crescimento de vários anos e o confinamento doméstico levou mais pessoas a comprar ou construir PCs para jogos. Ir ao cinema, concertos ou bares não eram mais opções viáveis, então o público se voltou para o entretenimento digital.

Rumo à temporada de férias de 2020, a Sony e a Microsoft estavam se preparando para lançar novos consoles de jogos. Tanto o PlayStation 5 quanto o Xbox Series X foram construídos com tecnologia subjacente semelhante da AMD. Os consoles usam CPUs e GPUs com os designs mais recentes da AMD, semelhantes aos produtos de PC desktop que a empresa também lançou em outubro e novembro de 2020. A NVIDIA surpreendeu o mercado com o lançamento de suas GPUs da série RTX 3000 em meados -Setembro. O entusiasmo do consumidor por esses produtos seria alto em qualquer ano aleatório, mas no final de 2020, o apetite por hardware para jogos era insaciável.

Nenhuma dessas empresas fabrica seus próprios chips. A Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) foi contratada para fabricar os chips que iriam para o PlayStation 5 e Xbox Series X, bem como CPUs AMD Ryzen e GPUs Radeon. Eles também produzem uma grande quantidade de chips para a Apple equipar iPhones e iPads. Eles teriam sido usados ​​para fabricar as GPUs da série RTX 3000 para NVIDIA, mas o TSMC já estava no limite. A Samsung conseguiu o contrato com a NVIDIA, embora suas plantas de fabricação não sejam tão avançadas quanto as operadas pela TSMC, o que significa que a produção resultante é menos eficiente e em menores quantidades utilizáveis.

Será que essas empresas simplesmente mudaram para um parceiro de fabricação diferente? Não é assim tão fácil. Projetos avançados como os dos novos consoles, iPhones e GPUs de desktop exigem anos de desenvolvimento e são personalizados de acordo com os pontos fortes de um processo de fabricação específico. A AMD não pode simplesmente solicitar o tempo de fabricação em uma instalação diferente para os chips de console que deseja produzir, porque eles foram projetados especificamente para o processo de fabricação de 7 nm da TSMC.

Os produtores de chips como a TSMC estão sempre melhorando e diminuindo suas linhas de fabricação. Cada vez que eles conseguem reduzir com sucesso seu processo, mais transistores podem ser fisicamente encaixados nos wafers de silício dos quais os chips são feitos. Quanto mais denso e complexo for um chip, mais rápido e mais eficiente em termos de energia ele pode ser, impulsionando o poder da computação. Freqüentemente, as linhas de fabricação existentes são reaproveitadas para produzir chips que não precisam ser tão complexos.  

Por exemplo, a Intel é uma das poucas empresas que produz seus próprios chips em suas fundições. Eles usam suas linhas de fabricação mais avançadas para suas novas CPUs e linhas mais antigas para produzir chips menos complexos, como controladores de armazenamento e modems. A Intel tinha uma posição forte nos mercados de CPU para consumidores e servidores há apenas 10 anos, mas perdeu participação de mercado depois que dificuldades na transição de suas linhas de fabricação para um processo menor causaram grandes atrasos na introdução de novas CPUs. A Intel supostamente usará o fab time na TSMC ainda este ano para reduzir parte da tensão em suas próprias linhas.  

O backup no lado da produção também está colocando uma pressão sobre os clientes que tradicionalmente dependem de chips que não precisam ser tão complexos quanto CPUs de última geração para celulares ou desktops. A indústria automobilística confia cada vez mais em semicondutores e microcontroladores há anos. Embora os carros fossem máquinas relativamente simples nas décadas de 1960 e 1970, eles agora são carregados com sistemas de computador complexos e circuitos integrados que controlam tudo, desde limpadores de para-brisa até o ponto de ignição.  

O veículo moderno está em dívida com o chip do computador. Os novos modelos em produção são cuidadosamente projetados até o último milímetro e normalmente possuem uma série de microcontroladores que devem funcionar em conjunto. Ter uma linha de produção curta em um único chip pode tornar um veículo inteiro inoperante ou invendável. Se a General Motors ou a Ford não puderem completar seus veículos, eles não poderão vendê-los. Essas empresas também não têm influência nas principais linhas de fabricação de semicondutores para que seus pedidos tenham precedência sobre alguém como AMD ou Apple.  

Os pedidos que acabam enchendo os iPhones são enormes em tamanho e margem de lucro em comparação com os chips mais simples que podem operar os piscas em um Ford F-150. Portanto, as montadoras não podem fazer muito mais do que esperar. Com menos veículos novos sendo produzidos, os preços de mercado nos lotes dos revendedores estão agora se arrastando para um território absurdo. Eu comprei um dos SUVs RAV4 Prime da Toyota. É uma versão híbrida mais recente do RAV4, um dos veículos mais populares e onipresentes do planeta. Esses modelos têm um preço sugerido de $ 41.000, mas não consegui encontrar um revendedor em um raio de 1.500 milhas que venderia um por menos de $ 55.000 (se eles tivessem estoque).

A escassez de chips está forçando as montadoras a encerrar as operações em várias fábricas. Eles podem não reabrir tão cedo, levando a mais escassez de oferta e aos efeitos em cascata que essa escassez tem sobre a economia como um todo. Embora a escassez de hardware de console de jogos e jogos de PC tenha sido uma grande chatice nos últimos meses, os problemas subjacentes pioraram a ponto de empregos e meios de subsistência estarem em jogo. Não são apenas as montadoras que terão de suportar esse aperto.  

Quanto tempo isso vai durar e pode ser consertado?

A previsão atual para nossa atual fome de chips provavelmente se estende até 2021. A CEO da AMD, Lisa Su, explicou no mês passado que os problemas de abastecimento de sua empresa devem durar até 2021. Com tanto da produção da AMD ligada à TSMC, é provavelmente a maioria das empresas ligadas à firma taiwanesa compartilhará uma experiência semelhante. O suprimento do iPhone 12 deve ficar incrivelmente limitado nos próximos meses e sua estreia foi adiada no outono passado devido a atrasos na fabricação.

A solução para o problema não é tão simples quanto se poderia esperar. Em teoria, os maiores participantes da indústria de fabricação de semicondutores simplesmente abririam novas fundições e fabricariam mais chips. Isso não é possível no curto prazo, já que a construção e expansão dessas instalações é um empreendimento de vários anos, em que é preciso apostar nas necessidades futuras da indústria.

Sem surpresa, a dor financeira vivida pelas montadoras atraiu a atenção de Washington, com a Casa Branca fazendo uma declaração formal de que estaria investigando opções para aliviar os possíveis gargalos de fornecimento a fim de evitar que a fome de chips afetasse adversamente mais pessoas . Alguns dos principais atores da indústria de semicondutores estão pressionando o presidente Biden para que o governo subsidie ​​as operações de fabricação de chips domésticos.

Expandir a produção de semicondutores de ponta é uma jogada inteligente do ponto de vista da economia global. Se qualquer uma das principais fundições da TSMC sofrer um acidente catastrófico como os terremotos no Japão em 2011, o potencial para a economia mundial ser revirada é extremamente alto. Também seria bom comprar um RTX 3080 pelo preço original sugerido, mas isso é apenas uma conversa de fantasia minha.