TOKYO – Efter årtier som bænkevarmer har Japan kastet sig helhjertet ind i kampen om den næste generation af computerchips – med en hjælpende hånd fra sin holdkammerat USA. Det bliver ikke nemt, og de japanske ingeniører har meget at indhente.

Så det er bare om at komme i gang, for der står meget på spil.

”USA og Japan vil fremskynde samarbejdet opsat under det japansk-amerikanske Kommercielle og Industrielle Partnerskab samt andre aftaler for at styrke logistikkæderne i strategiske sektorer, inklusiv især computerchips, batterier og kritiske materialer,” udtalte USA’s og Japans udenrigsministre Anthony Blinken og Yoshimasa Hayashi i en fælleserklæring den 29. juli, da Blinken var i Tokyo for at tale om samarbejde og fælles sikkerhed.

Global forsyningskrise

Erklæringen omhandlede langt mere end blot det, men netop computerchips blev fremhævet flere gange. For de små, elektriske vidundere danner grundstenen i den moderne, digitaliserede verden, men der er ikke nok af dem – verden står stadig midt i en voldsom forsyningskrise.

Krisen begyndte allerede før corona-epidemien. Den blev sparket i gang, da daværende præsident Donald Trump med et pennestrøg erklærede handelskrig mod Kina og Det Kommunistiske Parti i Beijing. Vel vidende at computerchips let kunne blive en mangelvare, bestilte talløse kinesiske elektronikproducenter pludselig enorme mængder hjem, så der var et lager at tage af, hvis konflikten trak ud.

Så ramte covid-19, og det meste af den industrialiserede verdens befolkning blev sendt ind bag hjemmets lukkede døre – hvor mange millioner hurtigt begyndte at kede sig.

Derfor bestilte de enorme mængder af forbrugerelektronik. Alene salget af spillekonsoller – hvor japanske Sony dominerer med sin PlayStation – voksede med 36,5 pct. under pandemiens første halvår, ifølge tal fra analysefirmaet ProProgressio.

Erhvervslivet gjorde det samme, nu hvor hjemmekontoret pludselig var blevet standard. Efterspørgslen på computerchips steg voldsomt – og steg derefter endnu en gang, da pandemien endelig lakkede mod enden, og blandt andet bilindustrien igen kunne tænde for samlebåndene.

Desværre kan kun en lille håndfuld firmaer producere de mest avancerede computerchips, og deres forsyningskæder er plaget af en lang række flaskehalse. Den globale chip-mangel var pludselig en realitet – og det er den stadig i dag.

Derfor er der kun én udvej, lyder det samstemmigt fra både elektronikindustrien og lande som USA, Japan samt EU-landene: Sektoren må udvides – og det kan kun gå for langsomt.

Japan og USA vil derfor bygge en ny super-fabrik, opført på japansk jord, der skal producere computerchips med transistorer placeret blot 2 nanometer (nm) fra hinanden. Det er endnu ikke offentliggjort, hvilke firmaer der skal stå bag foretagendet – Canon og Japans gamle chipproducent Shin-Etsu er nævnt som kandidater – men planen er ekstremt ambitiøs. En sådan chip vil være to generationer længere fremme end selv de bedste af slagsen på markedet i dag.

Det er svært at beskrive præcis, hvor småt det er. Og dermed også den ingeniørmæssige super-snilde, der skal til for at bygge chips i den størrelsesorden. Samt hvor specialiserede maskiner, der skal til.

En nanometer er en million gange mindre end en millimeter. Et menneskehår er op til 100.000 nanometer i diameter, mens en rød blodcelle måler omkring 7.000 nanometer. Coronavirussen er omkring 100 nanometer i diameter, mens de mindste vira er på omkring 20 nanometer.

Et nålehoved er omkring en million nanometer bredt og har dermed plads til 500.000 transistorer af den størrelsesorden, Japan har ambitioner om at bygge, liggende på én række.

Verdens mest kompakte computerchips kan i skrivende stund dog ’kun’ presse deres transistorer ned 5nm fra hinanden. Og disse kan kun masseproduceres af to firmaer: Samsung i Sydkorea og taiwanske TSMC. Her sidder TSMC på størstedelen af det globale marked, hvilket igen har ført til flaskehalse.

For TSMC står bag mere end 50 pct. af verdens samlede chipproduktion og bygger blandt andet Apples mest avancerede af slagsen. Når det gælder de mest avancerede chiptyper, stiger dette til 90 pct., ifølge tal fra analysefirmaet Trendforce. Dermed scorer det taiwanske firma også 63 pct. af den globale chipindustris samlede indtjening.

En kage Japan også gerne vil have en bid af.

Men tidshorisonten for den japansk-amerikanske fabrik er lige så ambitiøs som selve chipproduktionen, ifølge kilder til den japanske finansavis Nikkei: Hele herligheden skal stå klar til både research og produktion i 2025. Går alt vel, kan masseproduktionen begynde i 2027.

Erfarne konkurrenter

Det er samme tidsrum, som både Samsung og TSMC’s har for selv at kunne bygge chips af samme størrelse – til trods for at de to sværvægtere har langt mere erfaring på området og dyster hårdnakket om at komme først. Men hvo intet vover, intet vinder, lyder det fra de japanske planlæggere. Man kommer ikke frem i feltet ved at tænke småt.

Her kan Japan igen nyde godt af det amerikanske samarbejde. For både IBM og Intel arbejder nu på deres egne 2nm chips. Det er endnu ikke klart, om de to vil arbejde direkte sammen med potentielle, japanske partnere – men Japan vil sandsynligvis få adgang til firmaernes skattekammer af research og produktionssnilde.

Ligesom en japansk chipfabrik i eliteklassen kunne hjælpe både IBM og Intel med at udvide deres egne produktions- og forsyningskæder.

Hvis planen lykkes, vil det med et trylleslag løfte Japan op blandt chip-industriens sværvægtere – en plads, landet ikke har siddet på siden de tidlige 90’ere. Dengang var japanske producenter blandt verdens bedste, men som lavvæksten satte ind, skrumpede investeringerne i de næste generationer af teknologien.

Først blev de før så stolte japanske chip-firmaer overhalet af Samsung. Snart efter spurtede også TSMC forbi. På research-siden måtte Japan se sig overhalet af amerikanske konkurrenter som IBM og Intel, mens et voksende Kina pustede det i nakken.

Intens konkurrence

Japan producerer ganske vist stadig chips, men de er som oftest af størrelsesordenen 10-20nm. Det er bestemt ikke en ubrugelig kategori – men langt fra den knivskarpe standard, som indgår i alt fra GPS-guidede missiler til Sonys nyeste PlayStation 5 og de seneste generationer af smartphones.

Og feltet står bestemt ikke stille. Både Samsung, TSMC og Intel konkurrerer intenst med hinanden for at blive den første til at masseproducere 2nm-chips og dermed sætte sig på en stor del af markedet ved at være den første til at åbne ordrebøgerne.

Den første 2nm chip er endda allerede skabt. Den ære gik til IBM, der offentliggjorde nano-vidunderet i maj sidste år – disse kan dog ikke masseproduceres endnu, og dermed er kapløbet stadig i gang. TSMC måtte endda se sig slået af ærkerivalen Samsung, da det sydkoreanske firma i juni fremviste den første, masseproducerede 3nm chip – TSMC vil først have sin fabrikslinje klar i sidste halvdel af 2022.

Det er let at se, hvorfor konkurrencen er så intens. Ifølge Samsungs egne tal betyder skridtet fra blot 5 nm til 3 nm en 16 pct. mindre chipoverflade, et 45 pct. mindre strømforbrug og en 23 pct. forøgelse af chippens computerkraft – tal, der kun vil blive endnu mere imponerende, når 2nm chipsene en dag står klar.

Ligesom Samsung har planer om at investere 132 milliarder dollars i sin chipproduktion frem til 2030, mens TSMC vil spytte 100 milliarder i sin chip-kasse frem til 2025. Japan selv vil investere 105 milliarder dollars inden for samme tidsramme.

Kina med i kapløbet

Også Kina er med i kapløbet. Men landet kæmper med ikke blot den ene, men begge hænder bundet på ryggen – for i december 2020 satte USA den kinesiske chipproducent SMIC på den sorte liste. SMIC har dermed ikke længere adgang til hverken amerikansk teknologi eller maskiner til avanceret chipproduktion.

Det har ikke helt sendt Kina ud af kampen. Analysefirmaet TechInsights, der specialiserer sig i chipindustrien, mener at have fundet SMIC-producerede chips helt ned til 7nm – et kvantespring fra firmaets tidligere modeller, men stadig langt fra den kommende standard på 2nm.

For SMIC har, ligesom Samsung, TSMC, Intel og IBM, ingen intentioner om at stå stille og lade andre snuppe chip-æren. Og det har Japan – efter årtiers tornerosesøvn – nu heller ikke længere.

Kinesiske militærøvelser skaber usikkerhed for verdens største chipproducent

USA: Ny chiplov venter kun på Bidens undeskrift

Alle skreg på mikrochips: Snart falder efterspørgslen på dem