Marta Postuła: USA kontra Chiny: półprzewodniki jako pole bitwy?

Te mikroskopijne struktury, mierzone w nanometrach, decydują o potencjale obronnym państw, innowacyjności przemysłu i tempie rozwoju sztucznej inteligencji. W tej perspektywie rywalizacja między Stanami Zjednoczonymi a Chinami o kontrolę nad światowym łańcuchem technologicznej wartości nabiera wymiaru strategicznego. Stawką jest nie tylko wymiana dóbr, , ale gra o kształt porządku technologicznego, który zdefiniuje kolejne dekady.

Początki współczesnej rywalizacji sięgają 2015 r. i ogłoszonego chińskiego strategicznego planu rozwoju przemysłowego „Made in China 2025”. Jego ambicją było przekształcenie Państwa Środka w światowego lidera zaawansowanych technologii, w tym sektora półprzewodników. Chiny, które dotychczas pełniły rolę światowej montowni, postanowiły zbudować własne kompetencje w najbardziej skomplikowanych ogniwach łańcucha – od projektowania układów scalonych po litografię. Waszyngton uznał to działanie za bezpośrednie wyzwanie dla dotychczasowego ładu, w którym dominacja amerykańskich firm projektowych oraz systemu finansowania badań gwarantowała USA przewagę technologiczną. W odpowiedzi, w 2018 r. administracja Donalda Trumpa wprowadziła pierwsze ograniczenia eksportowe wobec Chin, zapoczątkowując nową epokę – erę „nacjonalizmu technologicznego”.

Architektura dominacji: przewagi USA

Stany Zjednoczone utrzymują kontrolę nad najbardziej strategicznymi elementami globalnego ekosystemu półprzewodników, co daje im przewagę trudną obecnie do podważenia. Fundamentem tej dominacji jest projektowanie układów scalonych – obszar, w którym amerykańskie firmy takie jak Nvidia, AMD czy Qualcomm wyznaczają standardy w zakresie procesorów (CPU), procesorów graficznych (GPU) oraz układów specjalistycznych (ASIC). Te komponenty są kluczowe dla rozwoju sztucznej inteligencji, superkomputerów i infrastruktury chmurowej.

Drugim filarem jest oprogramowanie do automatyzacji projektowania układów scalonych (EDA). Bez niego stworzenie nowoczesnych chipów jest po prostu niemożliwe. W tym obszarze dominują amerykańskie firmy Synopsys i Cadence, które razem kontrolują ponad 61 proc. globalnego rynku. Jeśli doliczyć firmy Siemens EDA i Ansys, udział przekracza 80 proc. Brak dostępu do tych narzędzi oznacza dla konkurentów – w tym Chin – praktyczne zatrzymanie rozwoju technologii.

Choć większość chipów wciąż powstaje w Azji – głównie w fabrykach TSMC na Tajwanie i Samsunga w Korei Południowej – Stany Zjednoczone konsekwentnie wzmacniają swoją pozycję w fizycznej produkcji. TSMC uruchomiło już pierwszą fabrykę w Arizonie (Fab 21), produkującą układy w technologii 4 nm dla klientów takich jak Apple. Drugi zakład został ukończony, a trzeci – w trakcie budowy – będzie wytwarzał chipy w procesach 3 nm i 2 nm. Łączna wartość inwestycji w USA sięga około 165 mld dol. i obejmuje trzy fabryki, dwa zakłady zaawansowanego pakowania oraz centrum R&D.

Docelowo kompleks w Arizonie ma osiągnąć zdolność produkcji 100 tys. wafli miesięcznie (czyli ok. 1,2 mln rocznie), obejmując cały cykl od produkcji po pakowanie i testowanie chipów. Te inwestycje, wspierane przez amerykański CHIPS and Science Act, nie tylko zmniejszają ryzyko geopolityczne związane z Tajwanem, ale także wzmacniają zdolność USA do kontroli nad najbardziej zaawansowanymi procesami produkcji. W praktyce oznacza to, że USA nie tylko dominują w projektowaniu i oprogramowaniu EDA, lecz także zaczynają budować realną bazę produkcyjną, która może stać się kluczowym elementem w rywalizacji o sztuczną inteligencję i bezpieczeństwo technologiczne.

Dodatkowym narzędziem utrzymania tej przewagi są naciski dyplomatyczne. Stany Zjednoczone skutecznie wykorzystują swoje relacje z sojusznikami, zwłaszcza z Holandią (ASML), jedynym producentem maszyn do litografii w ultrafiolecie ekstremalnym (EUV), oraz z Japonią (Tokyo Electron), dostawcą sprzętu do obróbki wafli krzemowych. Technologie EUV są niezbędne do produkcji chipów o litografii poniżej 7 nm, a ich kontrola oznacza blokowanie chińskich ambicji w najbardziej zaawansowanych segmentach.

Przykładem wykorzystania tej strategii są wydarzenia z października 2025 r., kiedy rząd Holandii, powołując się na ustawę o dostępności dóbr (Goods Availability Act z 1952 r.), przejął nadzór nad działalnością Nexperii – firmy z siedzibą w Nimwegen, należącej do chińskiego holdingu Wingtech Technology. Oficjalnym powodem interwencji były „poważne naruszenia zarządzania” oraz ryzyko dla „kontynuacji i zabezpieczenia kluczowych technologicznych kompetencji” w Europie. Jednak dokumenty rządowe ujawniają, że decyzja była efektem nacisku ze strony USA, które wcześniej ostrzegły, iż firma może zostać objęta restrykcjami eksportowymi, jeśli utrzyma się chińskie kierownictwo.

Czytaj więcej

Biznes

Świat rusza na „czipowy” wyścig zbrojeń. Europa bije się o suwerenność

Londyn i Berlin zablokowały przejęcie fabryk półprzewodników przez firmy z Chin, a Litwa ściąga i...

Faktycznie oznaczało to więc częściową utratę kontroli właścicielskiej przez Wingtech oraz włączenie Nexperii do europejskiego reżimu nadzoru technologicznego. Ten przypadek pokazuje, że tzw. neonacjonalizm technologiczny i kontrola nad bazowymi układami półprzewodnikowymi nie dotyczą wyłącznie najbardziej zaawansowanych węzłów, lecz obejmują każdy segment łańcucha wartości – od produkcji masowej aż po montaż.

Chińska strategia nadrabiania: miliardy w badania i lokalne alternatywy

Chiny odpowiadają na amerykańskie restrykcje własną strategią, której celem jest uniezależnienie się od zachodnich technologii. Kluczowym narzędziem tej strategii jest Krajowy Fundusz Inwestycyjny Przemysłu Układów Scalonych, znany jako Big Fund. W trzech rundach finansowania przeznaczył on ponad 100 mld dol. na rozwój krajowego sektora półprzewodników. Pieniądze trafiły do dziesiątek firm, w tym do trzech filarów chińskiego ekosystemu półprzewodników.

Pierwszym z nich jest SMIC – największy producent chipów w Chinach, który mimo braku dostępu do najbardziej zaawansowanych maszyn konsekwentnie stara się dogonić światową czołówkę. Drugim jest YMTC, wyspecjalizowana w produkcji pamięci firma rozwijająca autorskie rozwiązania, by konkurować z globalnymi gigantami. Trzecim filarem pozostaje HiSilicon, projektująca procesory spółka zależna Huawei, która po amerykańskich sankcjach musiała korzystać z mniej zaawansowanych technologii, ale nie zrezygnowała ze swoich ambicji.

Każda z tych firm szybko napotkała poważne przeszkody. W październiku 2022 r. Stany Zjednoczone wprowadziły zakaz sprzedaży do Chin najbardziej zaawansowanych chipów Nvidii, używanych w sztucznej inteligencji. To odcięło chińskie firmy od kluczowych narzędzi. Równocześnie zablokowano dostęp do specjalistycznego oprogramowania potrzebnego do projektowania nowoczesnych układów, co praktycznie zatrzymało rozwój.

W odpowiedzi na amerykańskie ograniczenia Chiny próbują budować własne alternatywy dla zachodnich technologii. Lokalne firmy intensyfikują prace nad oprogramowaniem do projektowania układów scalonych, choć tworzone przez nie narzędzia wciąż pozostają znacznie mniej zaawansowane niż ich zachodnie odpowiedniki. Równolegle chińscy producenci eksperymentują z alternatywnymi metodami wytwarzania chipów, jednak osiągane rezultaty są nadal ograniczone i trudne do skalowania. Wreszcie, w obszarze projektowania procesorów i akceleratorów sztucznej inteligencji pojawiają się nowe konstrukcje, takie jak seria Ascend od Huawei, które dowodzą postępu technologicznego, choć ich możliwości wciąż ustępują produktom Nvidii o kilka generacji.

Czytaj więcej

Biznes

Jak tajwańskie chipy znalazły się w sprzęcie Huawei. TSMC bada kto złamał amerykańskie sankcje

Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) wstrzymał dostawy do chińskiego projektanta chi...

Pomimo ograniczeń, chińska ścieżka rozwoju jasno wskazuje na dążenie do samowystarczalności. Chiny traktują półprzewodniki jako fundament bezpieczeństwa narodowego i gospodarki cyfrowej, a strategia „Made in China 2025” została rozszerzona o cele długoterminowe – osiągnięcie pełnej kontroli nad projektowaniem, produkcją i pakowaniem chipów do 2035 r.

Europa w cieniu gigantów, ale też ma swoje karty

Choć Europa formalnie pozostaje poza głównym polem bitwy technologicznej między USA a Chinami, jej znaczenie w globalnym ekosystemie półprzewodników jest kluczowe. Najważniejszym atutem kontynentu jest ASML, holenderska firma posiadająca monopol na maszyny do litografii Extreme Ultraviolet (EUV) – jedyną technologię umożliwiającą produkcję chipów poniżej 7 nm.

Każda maszyna EUV to złożony system składający się z ponad 100 tys. komponentów, a jej cena przekracza 150 mln dol. Bez EUV nie powstanie żaden chip w najbardziej zaawansowanych procesach, co czyni ASML punktem krytycznym w globalnym łańcuchu wartości.

Kluczowym partnerem ASML jest Carl Zeiss SMT (Niemcy), który dostarcza ultraprecyzyjne układy optyczne do maszyn EUV. To właśnie Zeiss opracowuje lustra o dokładności na poziomie atomowym, bez których skupienie promieniowania EUV byłoby niemożliwe. W praktyce oznacza to, że Europa ma nie tylko monopol na EUV, ale także know-how w najbardziej zaawansowanej optyce na świecie. Równocześnie Niemcy stają się centrum nowych inwestycji w produkcję chipów. TSMC buduje fabrykę w Dreźnie, a Intel – w Magdeburgu, co ma wzmocnić europejską bazę produkcyjną. Te projekty są wspierane przez European Chips Act (2023), który zakłada zwiększenie udziału Europy w globalnej produkcji chipów do 20 proc. (z obecnych ok. 10 proc.) do 2030 r.

Tak silna pozycja w kluczowych segmentach sprawia, że Europa nie może pozostać biernym obserwatorem globalnej rywalizacji. Właśnie dlatego Unia Europejska stara się wypracować własną strategię – balansując między współpracą z USA a budowaniem autonomii. Z jednej strony wspiera amerykańskie inicjatywy bezpieczeństwa technologicznego (np. kontrolę eksportu do Chin), z drugiej – dąży do strategicznej niezależności, aby uniknąć pełnej zależności od USA i Azji. Pozostaje jednak pytanie: czy neutralność w wojnie technologicznej jest w ogóle możliwa w długiej perspektywie?

AI jako katalizator napięć

W ostatnich latach katalizatorem tej rywalizacji stała się sztuczna inteligencja. Układy GPU i TPU stały się instrumentem dominacji: kontrola nad ich produkcją oznacza kontrolę nad zdolnością uczenia maszynowego. Waszyngton postrzega ograniczenie chińskiego dostępu do chipów AI jako element polityki bezpieczeństwa narodowego. Dla Pekinu to z kolei dowód „technologicznej blokady”. Jak stwierdził Xi Jinping w 2023 r., „Zachód chce powstrzymać rozwój Chin przez kontrolę nad kluczowymi technologiami”.

Jednak w obliczu rosnących ograniczeń w rozwoju AI, gra o dominację technologiczną może wkrótce zacząć się od nowa. Wraz z miniaturyzacją chipów do granicy 1,6 nm, świat zbliża się do fizycznych ograniczeń krzemowej litografii. Efekty kwantowe, rosnące koszty i malejące zyski skali powodują, że innowacje przesuwają się z obszaru dalszej miniaturyzacji w stronę nowej architektury. Przekroczenie bariery 1,6 nm jest utrudnione przez efekt tunelowy, problemy z odprowadzaniem ciepła oraz granice materiałowe krzemu. Dlatego pojawiają się alternatywne kierunki rozwoju, obejmujące zastosowanie nowych materiałów, takich jak grafen czy półprzewodniki dwuwymiarowe, które ograniczają zjawiska kwantowe i poprawiają przewodnictwo, umożliwiając tworzenie tranzystorów o mniejszych wymiarach i niższym zużyciu energii.

Równolegle rozwijane są fotoniczne układy obliczeniowe, wykorzystujące przesyłanie fotonów zamiast elektronów, co pozwala znacząco zmniejszyć straty energii i zwiększyć szybkość transmisji danych – kluczowe w trenowaniu dużych modeli AI. Kolejnym obszarem innowacji jest spintronika, bazująca na spinie elektronów, a nie na ich ładunku, co otwiera drogę do bardziej energooszczędnych i skalowalnych rozwiązań, idealnych dla obliczeń równoległych w sieciach neuronowych.

Dodatkowo, poza zmianami stricte technologicznymi, w obliczu rosnących wymagań AI pojawiają się nowe koncepcje logiczne, które mogą zrewolucjonizować sposób przetwarzania informacji. Wśród nich warto wymienić trinary computing, quantum computing oraz stochastic computing. Trinary computing, czyli logika trójwartościowa po raz pierwszy sprawdzona w praktyce w ZSRR w latach 50. XX wieku, zwiększa gęstość informacji w sieciach neuronowych, co może znacząco zmniejszyć zużycie energii i rozmiar modeli.

Quantum computing oraz obliczenia neuromorficzne odchodzą od klasycznej architektury binarnej, wykorzystując zjawiska kwantowe lub struktury inspirowane mózgiem, co otwiera drogę do obliczeń równoległych. Z kolei stochastic computing reprezentuje liczby jako prawdopodobieństwa w strumieniach bitów, istotnie obniżając koszty energetyczne, co czyni tę metodę szczególnie atrakcyjną dla obliczeń probabilistycznych w AI. Te podejścia wskazują, że przyszłość AI może zależeć nie od dalszej miniaturyzacji, lecz od przebudowy fundamentów obliczeń – w stronę architektur inspirowanych biologią, probabilistyką i fizyką kwantową.

O tym, kto wygra ten wyścig, w dużej mierze zdecydują nakłady na badania i rozwój (R&D), które są kluczowym czynnikiem w budowaniu przewagi technologicznej. W 2024 r. Stany Zjednoczone przeznaczyły na R&D około 3,4 proc. PKB, utrzymując pozycję globalnego lidera. Chiny, z wydatkami rzędu 2,7 proc. PKB, starają się szybko zmniejszać dystans. Nieco w tyle pozostaje Unia Europejska, z nakładami na poziomie około 2,2 proc. PKB. Te różnice pokazują, że przewaga w AI i technologiach przyszłości będzie w coraz większym stopniu zależeć od zdolności do finansowania badań podstawowych, rozwoju nowych architektur i wdrażania innowacji na skalę przemysłową.

Globalne reperkusje podziału świata technologii

Rywalizacja USA–Chiny przyspieszyła proces, który ekonomiści nazywają „fragmentacją technologiczną”. Firmy coraz częściej dzielą swoje łańcuchy dostaw na dwie ścieżki – jedną dla Chin, drugą dla reszty świata. Sojusznicy USA, tacy jak Korea Południowa, Japonia czy Holandia, wprowadzają kontrolę eksportu zgodną z amerykańskimi zasadami. Tymczasem kraje Azji Południowo-Wschodniej oraz Indie korzystają na przenoszeniu części produkcji.

Jak pokazali Filippucci, Gal i Schief (2024) w pracy „Miracle or Myth? Assessing the macroeconomic productivity gains from Artificial Intelligence” (OECD Artificial Intelligence Papers, No. 29), sztuczna inteligencja może podnieść roczny wzrost TFP (Total Factor Productivity – red.) w USA o 0,25-0,6 punktu procentowego, co w perspektywie dekady oznacza 0,4-0,9 pkt proc. wzrostu produktywności pracy. Jednak w dłuższym horyzoncie pojawia się ryzyko, że rozdzielenie standardów i infrastruktury na świecie obniży efektywność i zwiększy koszty.

Zgodnie z analizą Diego A. Cerdeiro, Johannes Eugster, Rui C. Mano, Dirk Muir i Shanaka J. Peiris („Sizing Up the Effects of Technological Decoupling”, IMF Working Paper WP/21/69, 2021), w scenariuszu głębokiego „decouplingu” spadek potencjalnego PKB – będący skutkiem niższej produktywności – może sięgnąć 3-4 proc. dla Chin, 2-3 proc. dla Korei, a w przypadku USA około 0,5-0,7 proc. W skali globalnej straty mogą wynieść nawet 5 proc. PKB. Mechanizmy tego spadku obejmują trzy główne kanały, czyli ograniczenie handlu w sektorach high-tech, nieefektywną alokację zasobów między branżami oraz utratę międzynarodowych przepływów wiedzy, które w normalnych warunkach podnoszą roczny wzrost produktywności pracy o 0,4-0,5 pkt proc. Odcięcie tych powiązań oznacza trwałe obniżenie poziomu produktywności i dobrobytu, nawet jeśli tempo wzrostu w późniejszym okresie wraca do normy.