Uma leitura instrutiva sobre microcondutores e inteligência artificial é o livro Chip War, the Fight for the world’s most critical technology, de Chris Miller (2022). Em portguês “A Guerra dos Chips: a batalha pela tecnologia que move o mundo”. Os chips ou microcondutores se tornaram um recurso tecnológico estratégico, econômica e militarmente. Ao mesmo tempo, a complexa cadeia produtiva de chips revela a interdependência entre países, sugerindo tensões em regiões produtivas, como em Taiwan. A importância dos chips se torna ainda mais evidente considerando sua incorporação em sistemas de inteligência artificial. Este artigo resume o retrospecto histórico e consideraçoes feitas por Miller (2022).
Palavras-chave: tecnologia; microcondutores ou chips; inteligência artificial; modelo de negócio fabless, geopolítica.
A indústria de microcondutores
Chris Miller (2022) apresenta em seu livro uma retrospectiva histórica da indústria de microcondutores, desde o pós-Segunda Guerra até a atualidade. Embora enfatize a importância econômica desse recurso, revela porque os chips são um recurso militar estratégico para inúmeros países.
O livro sugere como os fatores conhecimento (engenharia, física, computação), instituições (governo, regulação) e ambiente cultural ajudam a explicar o domínio de certos países. Outro aspecto notável é a interdependência entre os diferentes agentes nessa cadeia produtiva, que projetam e/ou produzem microcondutores e avançadas tecnologias fotolitográficas. Miller (2022) não deixa de alertar para um possível conflito na região de Taiwan, uma das mais monitoradas militarmente.
O autor narra o desenvolvimento dos microcondutores e dos principais países, empresas, empresários e cientistas envolvidos. As ações desses agentes entrelaçam questões políticas, econômicas, científicas e militares. Mostra como essas tecnologias (microchips, fotolitografia e GPUs)1 são importantes para os países, para análise de dados, comunicação e inteligência artificial.
A demanda por esses microcomponentes foi bastante notada durante a pandemia. Em meados de 2021, várias indústrias automotivas interromperam a produção porque não havia chips disponíveis. A pandemia provocou um aumento na venda de computadores e outros aparelhos eletrônicos, que consumiram muitos chips, e diversas cadeias produtivas foram paralisadas. Hoje, a produção dos chips mais avançados se concentra em Taiwan, particularmente na empresa Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC).
Contexto histórico da produção de chips
Nos 80 anos pós-Segunda Guerra ocorreram mudanças interessantes nos EUA, o qual sempre procurou se manter à frente dos demais países em domínio tecnológico. Ao mesmo tempo que colaborava com outros países, utilizava certos mecanismos de política econômica para superá-los. Contudo, não apenas mecanismos econômicos explicam a perda de influência de um país (como no Japão nos anos 90). Há fatores internos e externos relacionados com a cultura, o governo, a economia e a inovação que podem ajudar a compreender o curso dos acontecimentos.
Os chips são considerados por alguns como o novo petróleo dos países (Miller, 2022, p. 97). Existem chips de processamento lógico (37% deles produzidos em Taiwan), chips de memória (44% em duas empresas coreanas) e chips analógicos (Japão). Além disso, são necessárias máquinas capazes de produzir tais chips em escala nanométrica (até 3 nanômetros). Até então apenas uma empresa fabrica máquinas de litografia ultravioleta para a fabricação de chips: a holandesa ASML.
Para o autor, os semicondutores podem moldar a política internacional, a estrutura da economia global e o equilíbrio das forças militares (Miller, 2022, p. xxvii). A Segunda Guerra Mundial foi marcada pela utilização do carvão e do aço, na produção de tanques, aviões, uso de foguetes e radares, além das bombas atômicas. Contudo, demandava de cálculos mais precisos para o alcance dos alvos militares. Naquela época, os primeiros computadores elétricos usavam tubos de vácuo. Um tubo conectado correspondia a “1” e um tubo desconectado correspondia a “0”. Mas seu uso era lento e pouco confiável. Para melhor conduzir a eletricidade, o físico teórico William Shockley, criado na Califórnia, sugeriu o uso de materiais semicondutores, como silício e germânio, combinados com fósforo e antimônio. Dois de seus colegas colocaram sua teoria à prova e conseguiram controlar a corrente elétrica em dezembro de 1947, criando os primeiros transistores. Esses transistores substituíram os tubos de vácuo, mas a fiação de milhares de transistores era complexa.
Pouco depois, Jack Kilby, da Texas Instruments, pensou em reunir múltiplos componentes em uma única peça de material semicondutor, criando o primeiro circuito integrado, mais conhecido como chip. A primeira empresa de semicondutores foi a Fairchild Semiconductor, formada por oito pesquisadores vindos do laboratório de Shockley. Entre eles estava Gordon Moore, que mais tarde cunharia o conceito de “Lei de Moore”, que explica o crescimento exponencial do poder da computação.
A produção de semicondutores avançou quando a empresa se tornou fornecedora do programa Apollo da NASA, coincidindo com a busca por uma resposta norte-americana ao programa espacial soviético. O desafio da produção em massa foi superado com a chegada de outros atores, como Morris Chang, em 1958. Em meados da década de 60, o setor militar dos EUA já utilizava os primeiros chips em todos os tipos de armas, como satélites, sonares, torpedos e sistemas. O Pentágono foi uma agência importante no reconhecimento da importância estratégica destas tecnologias e no financiamento da investigação, com a sua agência DARPA.
Essa utilização pelo exército garantiu a supremacia militar dos Estados Unidos sobre os russos, no final da Guerra Fria. A Rússia não conseguia desenvolver a produção de microcondutores porque não tinha capacidade instalada e mão de obra industrial. O governo russo estava consciente da necessidade de acompanhar este desenvolvimento tecnológico, a ponto de criar uma cidade, Zelenograd, como centro de microcondutores. A estratégia dos russos era copiar microcondutores. Mas cada passo na fabricação de um chip envolvia conhecimento especializado, raramente compartilhado fora da empresa, uma espécie de know-how. Portanto, o sistema norte-americano ditava o ritmo e era difícil de copiar.
No Japão, físicos empreendedores como Morita, da Sony, permitiram ao país adicionar o seu modelo de negócio à indústria de chips. Eles desenvolveram produtos eletrônicos atendendo às demandas de consumidores finais. Sua experiência em design e marketing permitiu ao país comercializar em massa produtos eletrônicos contendo chips, como rádios, calculadoras e walkmans. Não tardou para que empresas norte-americanas instalassem fábricas em Hong Kong, Taiwan, Malásia e Coreia do Sul.
Entre os países que estabeleceram associações com os Estados Unidos, o caso mais significativo é o da ilha de Taiwan. Seu Ministro das Finanças, K.T. Li, viu a produção de microcondutores para os Estados Unidos como uma forma de ganhar segurança e estabilidade política face às tensões com a China. Naquela época, muitos asiáticos formados em engenharia e física esperavam oportunidades de emprego na região, uma vez que a China de Mao limitava o desenvolvimento tecnológico. Sabendo disso, Li, também físico, convidou Morris Chang, da Texas Instrument, para liderar o processo em Taiwan. Foi assim que nasceu a empresa TSMC, que se tornaria a mais importante fabricante de chips da atualidade.
Nos Estados Unidos, dois engenheiros da FairChild fundam a Intel, empresa que se tornaria uma das principais fornecedoras de microprocessadores para computadores e data centers. Ou seja, com o fim da Guerra Fria, os fabricantes de chips voltaram-se para o mercado consumidor como foco de fornecimento. Na década de 1980, o Japão ultrapassou os Estados Unidos em eletrônica. Diante da entrada massiva de produtos japoneses, empresas do Vale do Silício recorrem ao governo, considerando impostos e custos de produção internos. O governo dos EUA tomou medidas sobre o assunto e pressionou até que o governo japonês limitou suas exportações aos EUA. Em retrospectiva, na década de 60 o Vale do Silício era muito dependente do Pentágono. Ao focar nos consumidores, tornou-se menos dependente do governo e gradualmente cresceu a ponto de o país ultrapassar novamente o Japão.
O modelo de negócios fabless
Miller (2022) descreve uma mudança na produção de microcondutores para o modelo de negócios fabless: o design de chips foi separado do processo de fabricação. Empresas norte-americanas se encarregam do design, enquanto a produção cabe a indústrias no exterior. Particularmente, o Vale do Silício concentra o design de novos microcomponentes, enquanto vários países asiáticos os fabricam. A China foi a última a entrar nesta corrida, apenas no governo de Xi Ji Ping, mas com enormes investimentos e buscando superar o domínio estadunidense.
Com os serviços oferecidos por Taiwan, especialmente pela TSMC, o modelo de negócios fabless entra em operação (design e fabricação separados geograficamente). Produzir os tipos mais complexos de chips é atualmente um desafio para a maioria dos países. Além disso, uma fábrica que produz chips lógicos avançados custa cerca de 20 bilhões de dólares.
No caso da Intel, na década de 90 em diante ela obteve resultados impressionantes com o fornecimento de computadores pessoais e construção de data centers. Porém, a empresa perdeu a oportunidade de fornecer para uma pequena empresa na época, chamada Apple, recusando o convite para fornecer microprocessadores para smartphones. Atualmente, componentes insubstituíveis dos iPhones são projetados na Califórnia, montados na China e fabricados em Taiwan (Miller, 2022, p. 224).
Importância do conhecimento e do ambiente cultural
Na colaboração entre os países o conhecimento científico foi crucial para o desenvolvimento do setor e de tecnologias. Por exemplo, o Ministro da Economia de Taiwan é físico nuclear formado em Cambridge; Morita, da Sony, era formado em física, como muitos outros. Sem esta formação científica e a aproximação entre as empresas, era quase impossível ter acesso a esse conhecimento tácito. Além disso, o ambiente de negócios de um país e a cultura empresarial e de inovação são pontos relevantes.
No entanto, a influência dos governos na cadeia produtiva dos chips não pode ser negada. Os Estados Unidos, em 2020, por exemplo, impediram a venda de chips para a China, numa ação chamada “chip choke” (Miller, 2022, p. 327). Nas últimas décadas, foram as unidades de processamento gráfico, ou GPUs, que ganharam mais valor. Eles permitem, entre outras utilizações, o treinamento em inteligência artificial e seu principal desenvolvedor é a americana Nvidia. Para produzi-los, por sua vez, são necessárias máquinas de leitura fotolitográfica, produzidas apenas pela empresa holandesa ASML. TSMC é o principal fabricante de placas Nvidia. Além disso, o governo dos EUA impediu recentemente que placas de vídeo produzidas pela Nvidia chegassem à China. Por fim, tem apoiado a empresa holandesa, sugerindo como esses recursos tecnológicos são estratégicos para o país.
Para concluir
A “guerra” pelos chips mostra que estes recursos não são apenas relevantes para os resultados econômicos, mas também para a segurança militar. Novas questões, como a cibersegurança e ciberataques, têm demandado uma governança redobrada sobre conflitos baseados na informação e no digital. O livro de Miller (2022) mostra a concentração do design no contexto norte-americano e dos processos fabris em países asiáticos. O governo chinês por sua vez prefere não depender de outros países. Mas em geral concordam que tecnologias avançadas são importantes para a gestão da informação, segurança e comunicação.
- A fotolitografia permite o acesso a laser aos chips mais complexos, que ao longo dos anos reduziram drasticamente o seu tamanho e aumentaram exponencialmente a sua capacidade de processamento. GPUs são unidades de processamento gráfico, capazes de lidar com gráficos 3D, e diferem das CPUs, unidades de processamento de computador.
Referências
Miller, C. (2022). Chip War: the fight for the world’s most critical technology. New York: Scribner.