Så blev halvledare avgörande för världsekonomin

En mikroskopisk bit ultrarent kisel, alternativt germanium eller något annat specialmaterial, i tre ytterst tunna lager. Svårare än så är inte receptet för den viktigaste beståndsdelen i alla datorer, mobiler, rymdraketer, vapensystem och annat. Samtidigt är var och en av dem ofattbart små, snart ned till två nanometersklassen, och många miljarder av dem kan rymmas på ett enda mikrochip.

– För att sätta det i ett sammanhang så är det mindre än motsvarande ett covid-19-virus, säger Jonas Klar, halvledarexpert och redaktör på den oberoende svenska nyhetssajten Semi14 som följer halvledarsektorn.

Jonas Klar har även bott några år i Taiwan, som sedan lång tid tillbaka är världsledande inom halvledare. Särskilt ett taiwanesiskt företag – TSMC [se faktaruta] – är avgörande för produktionen av dem, och TSMC:s anläggning Fab 18 i Tainan City i södra Taiwan anses idag vara världens genom tiderna dyraste fabrik.

– TSMC ensamt har idag 60 procent av världens foundrymarknad* räknat i omsättning.

Handplockade affärsman

Det som TSMC och Taiwan insåg var hur uppdragsframställning av mikrochip på beställning från världens stora teknikföretag skulle kunna bli en ekonomisk framgångssaga för det lilla nyblivna och geopolitiskt utsatta landet utanför det mäktiga Fastlandskinas sydostkust.

Av avgörande betydelse var att Taiwan lät handplocka den briljante affärsmannen och elektroingenjören Morris Chang från USA, där han hade gjort en raketkarriär inom utveckling och tillverkning av halvledare. Till det kom strategiska satsningar såsom forskningscentret ITRI, Industrial Technology Research Institute.

– Tänk dig typ som RISE i Sverige, fast på steroider, säger Jonas Klar.

Där Taiwan växlade upp växlade USA parallellt ned, och lade ut halvledartillverkningen i just Sydostasien. Båda sidor tjänade enorma pengar på den nyfunna symbiosen, i en tid långt innan dagens diskussioner om att hämta hem produktion, skapa egen förmåga och bygga upp säkerhetspolitiken igen.

Lätta att frakta

Att halvledare är helt avgörande för den moderna världsekonomin råder det idag inget tvivel om. Eller omvänt, att störningar i produktionskedjan får stora skadeeffekter. Ett tydligt exempel på det var mikrochipkrisen i samband med coronapandemin 2020.

Det som då hände var att efterfrågan på datorer och nätverkselektronik växte i samband med att hemarbete ökade. Samtidigt sattes tillverkande fabriker i lockdown. Parallellt bedrev USA ett handelskrig med Kina, och amerikanska företag styrde om sina inköp från kinesiska tillverkare till chips framställda i Taiwan och på andra håll – vilket ytterligare satte tryck på efterfrågesidan.

Lägg till det torka i Taiwan, vars halvledarindustri använder mängder av ultrarent vatten, och några plötsliga bränder på japanska chipfabriker, och den ”perfekta stormen” var ett faktum.

– Halvledare väger ingenting, så de är lätta att frakta. Därför har du också fått en globaliserad värdekedja, förklarar Jonas Klar över sin kaffe och smörgås på fiket på Östermalm i Stockholm som vi träffas på.

Chip-ingenjörer behövs

En och en halv mil därifrån, vid KTH:s Electrumlaboratorium i Kista, forskar Mikael Östling på just halvledare. Här, på platsen för Sveriges egen mobil- och elektronikrevolution en gång i tiden, ligger sedan länge Ericsson och många andra klassiska svenska teknikföretag samlade i ett nationellt viktigt kluster.

Electrumlabbet anlades redan 1987 med syfte att locka ledande forskare till Kista för att utveckla nya innovationer och bana väg för morgondagens företag.

– Ericsson Microelectronics hade produktion här tidigare, och de som jobbade där fick en jättebra grund i att förstå vad chip är. Men de lade ned i början av 2000-talet, berättar Mikael Östling, som är professor i fasta tillståndets elektronik.

Idag menar Mikael Östling att Sverige halkar efter på halvledarområdet, trots att sektorn just nu bedöms vara den kanske viktigaste framtidsindustrin globalt.

– 90 procent av våra studenter är utländska. De är toppstudenter och tycker Sverige är bra, men de får bättre erbjudanden utomlands, säger han.

Mikael Östling menar att det krävs fler inhemska studenter eftersom de flesta branscher i Sverige kommer att behöva chip-ingenjörer framöver. Bara inom EU och USA uppskattas bristen uppgå till mer än 100 000 ingenjörer år 2030.

Flera länder satsar

Vi går ned och tittar på Electrums avancerade labb i samma byggnad. Här arbetar flera forskare i renrumsmiljö med att framställa och studera olika halvledarlösningar.

Ett komplext fläktsystem suger igenom luften vertikalt, för att förhindra att dammpartiklar lägger sig och fördärvar halvledarna. För att inte reagera med omgivande luft omges kiselbitarna i stället med olika sorters gaser, varav vissa är explosiva eller giftiga för människor.

– KTH har tagit ett beslut om att geografiskt inte fortsätta här i Kista. Vårt renrum kommer att vara kvar, men grundutbildningen som finns här tror jag KTH vill flytta härifrån, beklagar Mikael Östling. Detta är en unik miljö som fostrar studenter i nära sammanhang med startups och storföretag.

Samtidigt satsar numera USA och EU stort för att ånyo bygga upp en inhemsk halvledarkompetens. Under den så kallade CHIPS and Science Act anslår USA 52,7 miljarder dollar i offentligt stöd för forskning och tillverkning av halvledare i landet. EU kontrar å sin sida med sin egen European Chips Act.

Men där USA och EU har börjat gå framåt i maklig takt på halvledarområdet springer Kina och Taiwan i rasande tempo inom samma fält. Jonas Klar på Semi14 ger ett exempel:

– EU vill fördubbla sin halvledarförsäljning mätt i omsättning till 2030. För det satsar de 40 miljarder euro från 2022 till 2027. Men de 40 miljarder eurona motsvarar vad TSMC har i capex-budget [kapitalinvesteringar, reds. anm.] för ett enda år.

........................

Om TSMC

TSMC står för Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited, och är världens största tillverkare av halvledare. Företaget grundades 1987 av forskaren och entreprenören Morris Chang, som vuxit upp i Kina och Hongkong och sedan byggt en karriär inom akademi och näringsliv i USA.

TSMC är ett så kallat ”pure play foundry”, det vill säga helt inriktade på uppdragsbeställningar från andra företag. Detta till skillnad från exempelvis Samsung som både tillverkar halvledare åt andra företag och sätter dem i sina egna produkter.

Idag uppskattas TSMC:s börsvärde till motsvarande över 6 100 miljarder svenska kronor, vilket gör det till världens elfte högst värderade företag. Deras nya flaggskeppsfabrik Fab 18 i Tainan City beräknas kosta cirka 200 miljarder svenska kronor att bygga.

* Foundrymarknaden handlar om halvledare som tillverkas på uppdrag av andra företag.