Wojna o Moc Obliczeniową Trwa.

A Chiny zostają w tyle.

Wedle słów aktualnego prezesa Intela — Pata Gelsingera — półprzewodniki będą głównym czynnikiem kształtującym globalną politykę międzynarodową w nadchodzących dziesięcioleciach. Wtóruje mu Eric Schmmidt, ex-CEO firmy Google i były przewodniczący Narodowej Komisji ds. Bezpieczeństwa i Sztucznej Inteligencji, który stwierdza, że rozwój sztucznej inteligencji to dominująca siła kształtującą relacje międzynarodowe.

Niesamowity, i zarazem raptowny, rozwój sztucznej inteligencji jest wydarzeniem bezprecedensowym w dziejach świata. Nikogo nie trzeba przekonywać, że będzie miał kluczowy wpływ na życie nas wszystkich. Niechybnie w równie fundamentalny sposób wpłynie również na sytuację geopolityczną. Państwo, które uzyska supremację w dziedzinie AI, zdominuje technologicznie — zdaniem Schmmidta — także swoich oponentów. Jednak dominacji na polu Sztucznej Inteligencji, nie zdobędzie się bez hardware’u, na którym jest zbudowana. To szczególnie duży problem dla Chińskiej Republiki Ludowej.

Krzemowe Imperia

Stanisław Lem powiedział raz: „Technologia od trzystu lat łączy się dodatnim sprzężeniem zwrotnym z Nauką” - a więc nauka, poprzez swoje odkrycia i teorie, napędza postęp technologiczny, dzięki któremu powstają z kolei narzędzia wspomagające naukowe poznanie świata. W pętli takiego sprzężenia zwrotnego tuż po II Wojnie Światowej grupa naukowców w Bell Labs rozpoczęła badania takich substancji jak krzem i german. W wyniku tych badań powstaną tranzystory — półprzewodnikowe elementy elektroniczne, które są rodzajem przełączników regulujących przepływ prądu. Przy ich pomocy tworzymy fizyczne bramki logiczne — elementarny budulec współczesnych komputerów. W tym właśnie momencie rozpoczyna się książka Chrisa Millera „Wielka Wojna o Chipy”, na której bazie powstał ten odcinek. Początkowo mało kto rozumiał doniosłość odkryć Williama Shockley’a, Johna Bardeena i Waltera Brattain’a, dokonanych w laboratoriach firmy telekomunikacyjnej AT&T, do której należało Bell Labs.

W roku 1948 nikt nie przewidywał, że tranzystory połączone w układ scalony na krzemowej płytce, w przyszłości będą jednym z głównych czynników kształtujących globalną politykę największych mocarstw na świecie. Nikt wówczas nie mógł również przewidzieć, że miniaturowe układy scalone pozwolą na budowę komputerów osobistych, a później komputerów mieszczących się w naszych kieszeniach. Zanim powstały pierwsze maszyny liczące, komputerami byli ludzie, którzy sami dokonywali obliczeń niezbędnych przy realizacji rozmaitych celów. Obliczenia zawsze były i są niezbywalnym elementem potrzebnym do trwania i rozwoju ludzkich cywilizacji. Nawet gliniane tabliczki z pismem klinowym, pochodzące jeszcze z Cywilizacji Sumeryjskiej, zawierają obliczenia, jakie Sumerowie musieli prowadzić, aby zarządzać swoimi państwami. Jednak nigdy wcześniej kwestia autonomii obliczeniowej nie była przedmiotem sporu pomiędzy mocarstwami — a tak jest dzisiaj, bowiem rdzeniem obecnego konfliktu Stanów Zjednoczonych z Chinami jest zdolność do wykorzystania krzemu w zaawansowanych obliczeniach, potrzebnych do budowania modeli Sztucznej Inteligencji.

Powróćmy jednak do początków układów scalonych. Dolina Krzemowa wzięła swoją nazwę właśnie od pierwszych firm, które skupiły swoją działalność na tworzeniu tranzystorów, łączonych w układ na pojedynczej, krzemowej płytce. Firmy takie jak Fairchild Semiconductor, Texas Instruments, a później Intel zbudowały podwaliny systemu, w którym w późniejszych latach powstawały kolejne firmy zajmujące się przełomowymi, zaawansowanymi technologiami: Apple, Microsoft, Google, OpenAI. Dolina Krzemowa do dzisiaj jest miejscem, w którym swoje główne siedziby mają najpotężniejsze przedsiębiorstwa. W żadnym innym miejscu na świecie nie mamy do czynienia z taką akumulacją kapitału jak w północnej części doliny Santa Clara. Z drugiej strony proces wytwarzania układów scalonych był jednym z motorów napędzających zjawisko globalizacji. Już na początku lat sześćdziesiątych firma Fairchild Semiconductor zaczęła produkować swoje układy w Hongkongu, wówczas jeszcze administrowanym przez Wielką Brytanię. Był to proces, który znacząco przyczynił się do wzrostu znaczenia takich państw azjatyckich jak Japonia, Korea Południowa, czy Tajwan — wszystkie stały się ważnymi ośrodkami, w których wytwarzane są półprzewodniki, wymagające najbardziej złożonego procesu produkcji, jaki kiedykolwiek stworzyła ludzkość. Natomiast Chiny kontynentalne do półprzewodnikowego wyścigu dołączyły późno. Dopiero od lat dwutysięcznych dążą do tego, aby stać się istotnym, a nawet głównym graczem na arenie zaawansowanych układów scalonych.

Jednak obecna batalia to nie pierwsza wojna krzemowa, którą musiały stoczyć Stany Zjednoczone. Ta miała miejsce już w latach osiemdziesiątych dwudziestego wieku. Potęga przemysłowa, pomysłowość i pracowitość Japończyków sprawiły, że japońska elektronika, w tym układy wytwarzane w Państwie Kwitnącej Wiśni, stały się synonimem nowoczesności. Chris Miller opisuje np. jak, agenci FBI przyłapali japońską firmę Hitachi na szpiegostwie przemysłowym.

Nadejście lat dziewięćdziesiątych XX wieku, to z kolei epoka Intela. Upowszechnienie się urządzeń typu PC sprawiło, że procesory wytwarzane przez firmę Intel w zasadzie zmonopolizowały rynek układów logicznych. Ówczesny prezes Intela Andy Grove zawarł porozumienie z Billem Gatesem - CEO i założycielem rosnącego wówczas w siłę Microsoftu. Do dzisiejszego dnia oprogramowanie Microsoftu i układy w architekturze x86, produkowane przez Intel, dominują w branży komputerów osobistych.

Po dziś dzień, biorąc do ręki w zasadzie dowolny komputer osobisty, możemy być pewni, że jego centralny układ logiczny (CPU) został zaprojektowany przez jedną z amerykańskich firm: Intel, AMD (Advanced Micro Devices), bądź Apple. Intel produkuje nadal większość swoich układów na terenie Stanów Zjednoczonych, tymczasem AMD i Apple działają w tzw. systemie „fabless” - zajmują się badaniami i rozwojem oraz projektowaniem swoich układów, jednak produkcję zlecają tajwańskiemu gigantowi TSMC, który z kolei produkuje układy wyłącznie na zlecenie firm zewnętrznych.

Współcześnie bardzo ważnymi układami stały się również akceleratory graficzne (GPU), popularnie zwane „kartami graficznymi”. Początkowo, tego typu układy służyły wyłącznie do obliczeń związanych z grafiką w grach komputerowych, czy programach graficznych. Jednak ich specyficzna architektura około roku 2012 przyciągnęła uwagę badaczy sztucznej inteligencji, a w szczególności sieci neuronowych. Zespół badaczy skupionych wokół Geoffrey’a Hintona zaczął wykorzystywać układy GPU do trenowania sieci neuronowych, które dzięki prowadzeniu obliczeń na procesorach graficznych mogły stawać się coraz bardziej rozbudowane i wielowarstwowe. Tak, w roku 2012, powstało pojęcie uczenia głębokiego. Współcześnie rynek układów GPU jest zdominowany przez dwie amerykańskie firmy: Nvidia i AMD - ze zdecydowaną przewagą Nvidii, która wykorzystała moment formowania się nowej dziedziny, jaką było uczenie głębokie i zdominowała rynek układów niezbędnych do trenowania sztucznej inteligencji. Miller pisze, że zgodnie z szacunkami, nawet 95% układów GPU w chińskich serwerach wykonujących obliczenia pod kątem sztucznej inteligencji jest produkowanych przez Nvidię.

I to właśnie z tego powodu Chiny podjęły walkę o obliczeniową niezależność od Zachodu, a w szczególności od amerykańskich technologii wytwarzania układów scalonych. Jak powiedział sam Xi Jinping “Bez cyberbezpieczeństwa nie ma bezpieczeństwa narodowego, a bez informatyzacji nie ma modernizacji”. W roku 2015 Chiny ogłosiły program “Made in China 2025”, którego rdzeniem jest uniezależnienie państwa środka w dziedzinie półprzewodników od technologii amerykańskich. W kręgach chińskiej władzy technologie te określa się mianem technologii kluczowych.

Początkiem wojny krzemowej pomiędzy Chinami i USA był już rok 2016, gdy USA objęło sankcjami chińską firmę Jinhua, produkującą kości DRAM. Był to wynik śledztwa, które ujawniło kradzież własności intelektualnej z firmy Micron przez jednego z chińskich pracowników. Produkcja w Jinhua została wstrzymana. Następny kluczowy moment to kwieceń roku 2018, gdy Stany Zjednoczone nałożyły druzgocące sankcje — wzmocnione później jeszcze w roku 2020 - na wiodące, chińskie firmy telekomunikacyjne ZTE i Huawei. Był to też zdaniem wielu ekspertów decydujący moment dla kształtowania się chińskiej strategii wobec wyzwań związanych z półprzewodnikami. Dla decydentów w Państwie Środka stało się jasne, że gospodarka chińska jest bardzo narażona na sankcje w domenie zaawansowanych technologii. Od tego czasu wiele firm zaczęło skupować i gromadzić amerykańskie układy na wypadek zaostrzenia sankcji. Szybko okazało się, że potęga chińskich firm internetowych, takich jak Baidu czy Tencent nie wystarczy, aby zapewnić strategiczną i gospodarczą niezależność od Stanów Zjednoczonych.

Niepokojąca zależność

Z jednej strony „Pekin stworzył dwudziestopierwszowieczną fuzję sztucznej inteligencji i autorytaryzmu, maksymalizując w ten sposób wykorzystanie technologii do inwigilacji swoich obywateli”, a z drugiej w dziedzinie technologii kluczowych pozostał zależny od firm z Doliny Krzemowej. Jak wskazuje Miller “W napędzaniu wzrostu gospodarczego Chin wydajne chipy były równie ważne jak substancje ropopochodne [...] Problemem Chin jest nie tylko wytwarzanie chipów. Niemal na każdym etapie procesu produkcyjnego Chiny są zaskakująco zależne od zagranicznych technologii, z których prawie wszystkie są kontrolowane przez ich geopolitycznych rywali — Tajwan, Japonię, Koreę Południową i Stany Zjednoczone”. W książce znajdziemy również odwołanie do badań prowadzonych przez Uniwersytet Georgetown, z których wynika, że w całym łańcuchu dostaw układów scalonych, obejmujących projektowanie, własność intelektualną, urządzenia, produkcję i wszystkie pozostałe ogniwa, udział chińskich firm wynosi ledwie 6 procent, podczas gdy amerykańskich 39 procent, południowokoreańskich 16 procent, a tajwańskich 12 procent.

Jest tak między innymi dlatego, że najnowocześniejsze układy scalone można produkować jedynie przy wykorzystaniu maszyn EUV wytwarzanych przez holenderską firmę ASML. Jest ona absolutnym monopolistą na światowym rynku, jeżeli chodzi o konstruowanie i sprzedaż tego rodzaju urządzeń. Układy wytwarzane przy użyciu maszyn EUV przez tajwańskie TSMC trafiają do flagowych modeli telefonów firm takich jak Apple i Samsung oraz chińskich, takich jak Xiaomi, czy Oppo i do czasu nałożenia sankcji również Huawei. Układy te są produkowane głównie dla amerykańskich firm Qualcomm oraz Apple. Qualcomm sprzedaje później swoje procesory SnapDragon firmom produkującym urządzenia mobline.

Również najnowocześniejsze układy Nvidii, do trenowania sieci neuronowych, są produkowane przez tajwańskie TSMC przy użyciu maszyn od ASML. Oprócz tajwańskiego giganta z maszyn EUV korzystają Intel i Samsung. Niemniej holenderskie ASML również jest zależne od technologii pochodzących ze Stanów Zjednoczonych: w roku 2013 kupiło firmę Cymer z San Diego, która wytwarza zaawansowane emitery światła do maszyn EUV. To wąskie gardło w łańcuchu zależności przy produkcji układów scalonych również zostało wykorzystane przez Waszyngton, który zabronił sprzedaży Chinom maszyn EUV, a także całkiem niedawno, po negocjacjach z Holendrami, maszyn w starszej technologii DUV. Już w roku 2018, jeden z adwokatów pracujących dla ASML, w czasie procesu wytoczonego przez firmę chińskiemu pracownikowi oskarżonemu o szpiegostwo przemysłowe, powiedział, że pracownik ten brał udział w spisku zaplanowanym przez chiński rząd. Ten pogląd znalazł odzwierciedlenie w raporcie rocznym holenderskiej agencji wywiadu z 2023 roku, która nazwała Chiny „największym zagrożeniem dla bezpieczeństwa ekonomicznego Holandii".

Sankcje nałożone przez administrację Bidena, jesienią 2022 roku, na chiński przemysł półprzewodników i firmy zajmujące się sztuczną inteligencją w Chinach są jednak nieporównywalne z wcześniejszymi uderzeniami tego typu. Więcej na ten temat mówiliśmy w naszym odcinku z października 2022 roku. Z jednej strony w Chinach nadal bez problemu można kupić układy do zwykłych zastosowań użytkowych, ale już np. układy Nvidii A100 i H100, które to są wykorzystywane do trenowania takich modeli jak np. ChatGPT, są obecnie niedostępne dla chińskich Big-techów. Obywatele Stanów Zjednoczonych nie mogą również pracować dla chińskich firm zajmujących się produkcją układów scalonych. Z perspektywy kilku miesięcy można powiedzieć, że obecna strategia rządu USA jest obliczona na dwa cele: po pierwsze na upośledzenie możliwości wytwarzania nowoczesnych półprzewodników przez chińskie firmy i po drugie na ograniczenie zdolności Chin w dziedzinie sztucznej inteligencji.

Wedle słów aktualnego prezesa Intela — Pata Gelsingera — półprzewodniki będą głównym czynnikiem kształtującym globalną politykę międzynarodową w nadchodzących dziesięcioleciach. Tymczasem Eric Schmmidt, CEO firmy Google w latach 2011–2015 i były przewodniczący Narodowej Komisji ds. Bezpieczeństwa i Sztucznej Inteligencji, stwierdza, że rozwój AI już teraz jest dominującą siłą, kształtującą relacje międzynarodowe. Zdaniem Schmmidta, SI jest technologią autokatalityczną — jej rozwój sprawia, że sama jeszcze szybciej się rozwija, jak również stymuluje rozwój innych dziedzin. Państwo, które uzyska supremację w dziedzinie AI, zdominuje technologicznie — zdaniem Schmmidta — swoich oponentów.

Głównym problemem strategicznym, z którego Pekin zdaje sobie sprawę, jest to, że Zachód jest zależny od Chin w domenie dóbr konsumpcyjnych, ale żadne z tych dóbr nie są krytyczne dla trwania i rozwoju cywilizacyjnego. Zachód może kupować tanio AGD, telefony i inne dobra od chińskich firm, ale jednocześnie jest w stanie odtworzyć łańcuchy dostaw, gdyby doszło do jakiegoś radykalnego rozbicia sieci gospodarczych powiązań z Chinami.

Sytuacja inaczej wygląda po stronie chińskiej. Dobra o znaczeniu krytycznym, takie jak np. zaawansowane układy scalone, są zależne od Zachodu i jego azjatyckich sojuszników, takich jak Japonia, Korea Południowa i Tajwan. Zgodnie z niedawnym raportem CSIS (Center for Strategic and International Studies) Xi w swoich przemówieniach wielokrotnie podnosi kwestię samowystarczalności ekonomiczno-strategicznej Chin, do której droga wiedzie poprzez opanowanie technologii wytwarzania nowoczesnych układów scalonych w Chinach kontynentalnych. W tym samym raporcie możemy przeczytać, że kluczowymi elementami chińskiej strategii przeciwdziałania amerykańskim sankcjom są:

1. Unikanie nowych sankcji i kontynuowanie wykorzystania dostępu do technologii amerykańskich;
2. Dążenie do rozbijania jedności pomiędzy Stanami Zjednoczonymi i ich sojusznikami;
3. Pozyskiwanie zagranicznych technologii za pomocą szpiegostwa przemysłowego i rekrutacji zagranicznych talentów;
4. Wywieranie presji na chińskie firmy, aby kupowały chińskie produkty i eliminowały amerykańskich dostawców sprzętu do produkcji półprzewodników;
5. Odpowiadanie na sankcje ze strony USA i ich sojuszników symetrycznymi działaniami

I rzeczywiście w najbliższym czasie możemy się spodziewać chińskich sankcji na amerykańskiego producenta pamięci Micron.

Wyścig, który zdefiniuje losy świata

Ogromnym zagrożeniem, a jednocześnie wielką niewiadomą, o czym pisze również Chris Miller, jest jakiekolwiek militarne zamieszanie wokół Tajwanu. Nie musi to być bezpośrednia inwazja, ale np. blokada morska wyspy. W każdym z takich przypadków cały świat czekałaby technologiczna epoka lodowcowa trwająca kilka lat. Nie odbywałby się coroczne premiery nowych modeli telefonów, a badania nad sztuczną inteligencją utraciłyby zapewne swój impet.

Apple, najwyżej wyceniana firma na świecie, wytwarza wszystkie procesory stosowane w swoich urządzeniach właśnie w tajwańskim TSMC, a montaż urządzeń Apple odbywa się w montowniach należących do Foxconn, który, mimo że jest firmą tajwańską, jest jednocześnie największym pracodawcą w Chińskiej Republice Ludowej. Zatem rozerwanie łańcuchów dostaw w sieci powiązań USA-Chiny-Tajwan doprowadziłoby do drastycznej utraty wartości firmy, która jednocześnie jest największym motorem amerykańskiej gospodarki. Nvidia również wytwarza układy do sztucznej inteligencji w fabrykach TSMC i czekałby ją podobny los jak Apple. Za nimi zanurkowałaby wartość wszystkich pozostałych gigantów Doliny Krzemowej. Dla Zachodu taka sytuacja oznaczałaby zapewne lata niesamowicie głębokiego kryzysu gospodarczego. Z drugiej jednak strony każde z ogniw tego łańcucha jest odtwarzalne na Zachodzie — przy oczywiście niebotycznych kosztach.

Z punktu widzenia Chin sytuacja wygląda inaczej: w przypadku konfrontacji zbrojnej w Cieśninie Tajwańskiej nastąpiłaby zapewne blokada dostaw nawet konsumpcyjnych układów scalonych do komputerów i telefonów. Również dostęp do oprogramowania takich firm jak Microsoft, Google i Apple zostałby odcięty dla Państwa Środka. Chiny byłby w stanie samodzielnie wyprodukować swoimi wewnętrznymi środkami jedynie układy o kilka generacji starsze od tych wykorzystywanych na Zachodzie. To nie byłby kryzys gospodarczy, tylko zapaść cywilizacyjna. Z tych powodów wielu obserwatorów uważa, że do inwazji czy blokady Tajwanu nigdy nie dojdzie.

To wszystko sprawia, że pewnym jest, że w nadchodzących latach Chiny będą inwestowały ogromne sumy pieniędzy w swój rodzimy przemysł półprzewodnikowy, gdy tymczasem Stany Zjednoczone będą dążyły do dywersyfikacji łańcuchów dostaw układów scalonych, przy jednoczesnym izolowaniu Chin. Obecne wąskie gardła w produkcji półprzewodników — takie jak TSMC — z jednej strony umożliwiają USA blokowanie Chinom dostępu do zaawansowanych technologii, a z drugiej wystawiają same Stany Zjednoczone i światową gospodarkę na niebezpieczeństwo w przypadku zablokowania, któregoś z tych wąskich gardeł. Strategia Waszyngtonu jest więc obliczona na zagęszczenie sieci węzłów niezbędnych w produkcji półprzewodników, przy jednoczesnym odcięciu od tej sieci Chin.

Jedno jest pewne - wojna o samowystarczalność obliczeniową będzie kształtowała sytuację międzynarodową w najbliższym dziesięcioleciu, a pewnie i dłużej. A ten kto zdobędzie przewagę w mocy obliczeniowej będzie faworytem w wyścigu Sztucznej Inteligencji, której pełen potencjał jest niemożliwy do oszacowania.

Mimo niesamowitego rozwoju Chin w ostatnich latach, dekady budowania technologicznej przewagi wysuwają Zachód, a w szczególności Stany Zjednoczone, na czoło, tego być może najważniejszego wyścigu współczesnego świata.

Autor: Leszek Bukowski
na podstawie książki “Wielka Wojna o Chipy” Chrisa Millera