Bristen på kretsar har gått från ett problem bland teknikintresserade konsumenter till att diskuteras på högsta politiska nivå. Fenomenet uppmärksammades först när bilindustrin tidigare under året tvingades stänga ned delar av produktionen eller hela fabriker, vilket blev startskottet för att både EU och USA uppmärksammade att världen är helt beroende av kretstillverkning i Asien.
Medan fenomenet för var dag påverkar allt fler som konsumerar olika typer av varor är det färre som har koll på varför det händer. Varför vill stormakter som USA och EU flytta hem tillverkningen, och varför kan relationerna mellan Kina och Taiwan i värsta fall lamslå ekonomin? Det här är frågor som vi ska försöka besvara.
Kretsbristen började inte med bilindustrin
Bristen på kretsar uppmärksammades först i början av år 2021 när det påverkade den för många länder viktiga bilindustrin. Det är därför, inte alls orimligt, dit strålkastarljuset riktades. Det är trots allt först då världen insåg att bristen på den här annars perifera komponenten kunde få grava ekonomiska konsekvenser, men det var inte här det började. Redan innan coronapandemin rapporterades det om att tillverkningskapaciteten hos de stora jättarna var på bristningsgränsen. Bilindustrins trångmål blev dock den sista droppen, en tipping point, som väckte debatten.
Under 2019 års andra hälft var världens största kretstillverkare Taiwan Semiconductor Manufacturing Companys (TSMC) 7-nanometersteknik det mest moderna som fanns att tillgå. Snabbt om tillverkningstekniker och "nanometer" är i grova drag att en lägre siffra ger möjligheten att trycka in fler transistorer på en mindre yta, vilket för med sig många fördelar.
Först och främst innebär mindre kretsar att fler ryms på en kiselplatta (eng. wafer), det substrat som ledningskretsar etsas på genom litografiska tekniker. Resultatet efter hundratals processer över flera månader är ett rutnät av kretsar, som sedan skärs ut och paketeras för att i slutändan hamna i en färdig produkt. I regel medför ett teknikskifte runt en dubblering i transistordensitet och helt sonika att varje kiselplatta ger ett dubbelt antal av samma kretsdesign.
Den vanligaste anledningen att vilja använda en mer avancerad tillverkningsteknik handlar dock om möjligheten att göra mer avancerade kretsar med fler transistorer. Nya tekniker inbringar även fördelar som förbättrad energieffektivitet och möjligheten att nå högre klockfrekvenser. Det är till stor del dessa teknikskiften som gör att varje ny generation av exempelvis telefoner, processorer och grafikkort är bättre än sina föregångare.
Bland storkunderna hos TSMC som förlitade sig och än idag förlitar sig på 7-nanometerstekniken är AMD, Apple, Qualcomm och Mediatek. Tidigare var även kinesiska Huawei en betydande kund, men till följd av handelskriget USA–Kina och sanktioner upphörde tillverkningen hos TSMC. Det var i alla fall på den här högt eftertraktade tekniken det rapporterades om att TSMC hade svårt att möta efterfrågan, men bolaget klarade ändå med nöd och näppe att möta teknikjättarnas behov.
Det är dock långtifrån alla företag som använder den allra senaste tekniken. Faktum är att en betydande majoritet av alla kretsar tillverkas på äldre tekniker med alltifrån några år till ett antal decennier på nacken. Anledningen är att dessa är billigare, men också att de har förfinats och specialiserats för olika ändamål. Två konkreta exempel är kretsar anpassade för att klara mer extrema temperaturförhållanden och kretsar som bättre står emot olika former av strålning.
TSMC är världens i särklass största aktör utan tillverkning av egna kretsdesigner, en så kallad kontraktstillverkare, som uteslutande gör kretsar åt andra. Bolaget har idag en marknadsandel på 56 procent och på en avlägsen andra plats är sydkoreanska Samsung med 18 procent. TSMC är med andra ord helt centralt för världens tillgång på kretsar.
Coronapandemin och den ekonomiska härdsmältan som uteblev
I början av år 2020 började viruset SARS-CoV-2, det så kallade coronaviruset, sprida sig över världen och den 11 mars klassade Världshälsoorganisationen (WHO) spridningen som en pandemi. Det var i samband med detta som företag världen över drog i handbromsen – däribland tillverkarna.
I rädsla för en ekonomisk krasch garderade sig alla för det värsta och att efterfrågan på produkter skulle störtdyka. Många av företagen som tillverkade kretsar hos bland annat TSMC drog tillbaka stora delar av sina ordrar. Att pandemin till en början fick grava ekonomiska konsekvenser har inte undgått någon, men den stora kraschen som förutspåddes uteblev och efterfrågan på varor gick snabbt upp.
Nu blev det läge för alla företag som på något sätt är beroende av kretsar, mer eller mindre alla, att återuppta sina ordrar. För TSMC vars tillverkningskapacitet var begränsad redan innan pandemin blev orderböckerna åter snabbt fyllda och mer därtill, när de plötsligt skulle behöva ta igen månader av produktion. För att komplicera saker ytterligare tar det från början till slut runt tre månader att tillverka en krets och hela processen pågår under dygnets alla timmar.
► Bilindustrins kretsbrist tvingar branschen till nya insikter
I en tid där planeringsfilosofin vid tillverkning av produkter är just-in-time (JIT), att hålla lagernivåerna så låga som möjligt och förlita sig på att varor levereras i tid, blev bristande tillverkningskapacitet och långa ledtider vid produktion av kretsar ett problem. Extra problematiskt blev det av att avsaknaden av förståelse hos bland annat stora biltillverkare, som visade sig sakna förståelse för hur långa ledtiderna är för att tillverka kretsar från början till slut. En av biltillverkarna ska ha frågat varför kretstillverkare inte kastat nattskift på problemet.
Till en början påverkade inte kretsbristen, i alla fall inte utåt sett. Eftersläpningseffekter gjorde att tillverkningen av produkter fortgick under lång tid och det var först under hösten 2020 som bristen på kretsar blev uppenbar – och det med besked. Först blev det kännbart för teknikintresserade som ständigt jagar de senaste datorkomponenterna. Idag, över ett halvår efter lanseringarna av senaste generationens grafikkort från AMD och Nvidia, är de fortfarande praktiskt taget omöjliga att få tag på.
Det dröjde dock inte länge innan det blev tydligt utanför nördarnas datorsfär och bland gemene man. Det var nämligen under senhösten 2020 som Sony och Microsoft lanserade senaste generationens spelkonsoler, Playstation 5 respektive Xbox Series S/X. Framförallt Sonys spelkonsol blev omgående en bristvara och många som beställde långt i förväg fick ingen på lanseringsdagen. Än idag är det svårt att få tag på Playstation 5, eller för den delen ens boka en.
En annan stor faktor som påverkar är ökad efterfrågan till följd av att fler börjat jobba hemma under pandemin. Bland bedömare och förståsigpåare talas det om att den uppåtgående trenden med att jobba hemma skyndades på med 5–10 år. Det här har lett till att efterfrågan på datorer, då främst bärbara, men också kringutrustning som webbkameror skjutit i höjd. För första gången på många år vände en nedåtgående trend inom PC-försäljning. Det här är också en betydande faktor som skapat dagens situation.
Exakt hur bristen på bärbara datorer, till följd av kretsbristen, kommer utkristallisera sig är det för tidigt att svara på. Datortillverkare har valt att ställa om produktionen för att prioritera högmarginalprodukter, på bekostnad av de allra billigaste datorerna. Ett troligt scenario är att rikare länder som Sverige inte märker av effekterna lika väl, medan den blir betydligt mer påtaglig i fattigare länder där datorer för enstaka tusenlappar står för en större andel av försäljningen.
Det här är de grova penseldragen om utvecklingen under 2020. Den i särklass stora punkten att ta med sig är just att företag drog tillbaka stora delar av sina ordrar för att några månader senare vända kappan efter vinden, med en förväntan om att framförallt TSMC skulle kunna leverera kretsar som om ingenting hade hänt. Det finns mycket att ta igen och bolagets orderböcker, och produktionslinjer, är fyllda till brädden. Det kommer ta tid att komma ikapp – lång tid.
Varför byggs inte fler fabriker?
På många håll konstateras och frågas det självklara – varför inte bara bygga fler fabriker? Det är på gång. TSMC satsar inget mindre än 100 miljarder USD över en treårsperiod, Intel har nyligen gått ut med investeringar på 20 miljarder USD i en fabrik i Arizona, USA, och har flaggat för att mer är att vänta i närtid. Samsung väntas investera åtminstone 30 miljarder USD under år 2021.
Det investeras som aldrig förr i fabrikerna som "bara" är att bygga, men det tar tid innan de börjar producera kretsar och bidrar till att mildra bristen. De byggnationer som följer som direkt konsekvens av rådande kretsbrist kan väntas vara igång med tillverkning först år 2024. Det löser med andra ord ingenting på kort sikt, men ska hjälpa på längre sikt.
I väntan på nya fabriker uppges TSMC hjälpa sina kunder som är kvar på äldre tillverkningstekniker att gå över till mer moderna. Genom att ta ett tillverkningstekniskt kliv, från exempelvis 90 till 65 nanometer, går det att rymma runt dubbelt så många kretsar på en kiselplatta. Från 90 till 40 nanometer cirka fyra gånger fler. Det ska bidra till att mildra kretsbristen i stort, men det är på marginalen.
Bilbranschen och politikerna vaknar
Som tidigare nämnt blev kretsbristen uppenbar i och med att den började påverka den viktiga bilindustrin i USA och Tyskland. Från att ha varit en mindre komponent i ett handelskrig såg världen nu farorna om det värsta skulle hända – att flödet av kretsar på ett eller annat sätt skulle strypas. Det kan verka överdrivet, men då 80 procent av världens tillverkning sker i Asien är det långtifrån osannolikt. Inte minst då mycket är koncentrerat till den omtvistade önationen Taiwan.
Efter att Trump-administrationen uppvaktat TSMC stod det under i maj 2020 klart att kretstillverkaren skulle öppna en fabrik i delstaten Arizona. Det handlade dock om en förhållandevis liten satsning med en fabrik vars tillverkningskapacitet ska ligga på 20 000 kiselplattor (eng. wafers) per månad, så kallade wafer starts per month. Fabriker med en kapacitet om 100 000 kiselplattor eller mer per månad är vanliga.
Vid tillfället var det en perifer nyhet, men nu har det börjat röra på sig. I USA råder bred politisk enighet mellan Demokraterna och Republikanerna om att en större andel av kretstillverkningen behöver flytta hem. Den nuvarande Biden-administrationen har uttryckt en önskan om att investera 50 miljarder USD på området. Av allt att döma har de fått napp av ingen mindre än TSMC, som kan komma att bygga ytterligare fem fabriker i Arizona.
Från EU-håll är planerna mindre konkreta, men klart står att unionens medlemsländer också insett riskerna med att helt förlita sig på Asien. Det talas om en inhemsk kretsallians mellan befintliga aktörer, däribland ASML som är världens största leverantör av de litografiska verktyg som krävs vid tillverkning av kretsar. Huruvida det blir någonting av detta återstår att se, men om det blir av lär det ta väldigt många år innan den expertis, fabrikerna, utrustningen och andra delar i leveranskedjan som krävs finns på plats.
Med ett mål om att tillverka 20 procent av världens kretsar till år 2030 behöver EU vända sig till utländska aktörer. Framförallt har unionen med EU-kommisionären Thierry Breton i spetsen uppvaktat TSMC och Intel. TSMC har gett EU kalla handen och kallar planerna om att flytta hem produktionen "orealistiska". Intel har å sin sida visat intresse och verkar oblygt flagga för att de gärna ställer upp i utbyte mot betydande investeringar.
För att lösa den akuta kretsbristen för bilindustrin tog Tyskland, Japan och USA kontakt med Taiwans regering, för att förmå TSMC att prioritera tillverkningen av kretsar för bilar. Trots att bilkretsar under år 2020 stod för blott 3 procent av TSMC:s försäljning, att jämföra mot 48 procent för systemkretsar till telefoner, gick bolaget till slut med på att "optimera" tillverkningen.
Här tog bolaget till en av få kortsiktiga lösningar som finns för att utöka kapaciteten – super hot run. Genom en sådan process kan tillverkningstiden kapas med hälften, men förkortar samtidigt livslängden på utrustningen och i värsta fall skadar den. En annan nackdel är att antalet fungerande kretsar (eng. yield) per färdigställd kiselplatta blir lägre. Det är med andra ord en process som inte kan användas slentrianmässigt och någonting som bilindustrin givetvis får betala extra för.
Varför vill EU och USA flytta hem tillverkningen?
Det investeras hundratals miljarder USD i nya fabriker och en lättnad är därför att vänta, men inom vilken tidsram tvistas det om. Som tidigare nämnt tar det flera år att bygga en fabrik och ambitionerna från EU- och USA-håll om att ta hem större delar av tillverkningen bidrar således inte till någon lösning på dagens situation. Om stormakternas vilja att kasta pengar på Intel och TSMC inte bidrar till en lättnad på den omedelbara bristen, varför gör de det?
Det handlar om att säkra upp för framtida problem i leveransproblemen, att se till att de inhemska industrierna inte stöter på patrull för att ett fåtal eller en enskild leverantör får fyllda orderböcker. En annan del är tilltagande spänningar i omvärlden och i det sammanhanget är framförallt två nationer i fokus – Kina och Taiwan.
Relationerna mellan de båda länderna har varit ansträngda sedan år 1949, då kommunistpartiet under Mao Zedong tog makten i Kina och bildade Folkrepubliken Kina (PRC). Det fram till dess styrande nationalistpartiet Kuomintang med Chiang Kai-shek i spetsen flydde i exil till Taiwan och tog med sig namnet Republiken Kina (ROC). Under lång tid fanns "två Kina" där Republiken Kina, idag Taiwan, länge erkändes av västvärlden som det rättmätiga Kina.
Med tiden förflyttades stödet över till Folkrepubliken Kina (PRC), som efter en omröstning i Förenta nationerna (UN) den 25 oktober 1971 blev erkänt som Kinas enda representant i den organisationen. Sedan dess har Taiwan haft en kontroversiell politisk status. Det går att skriva hur mycket som helst om ämnet, som att båda länder länge gjort anspråk på varandras territorium, men idag är det endast Kina som driver frågan och det med emfas.
Kina vägrar politiska relationer med alla stater som erkänner Taiwan som nation och har inte uteslutit militärt ingripande om Taiwan utropar självständighet. Status quo idag är att Kina betraktar Taiwan som en utbrytarstat, medan Taiwan som uppfyller alla kriterier för att vara en egen nation och demokrati trippar på tå runt frågan.
Läget mellan länderna har i olika grad alltid varit spänt, men har på senare år trappats upp rejält. Bland orsakerna är att Democratic Progressive Party (DPP) vann valet i Taiwan 2016 och fick förnyat förtroende 2020, Kinas agerande och införande av en ny nationell säkerhetslag i Hong Kong, och att USA alltmer närmar sig Taiwan med förnyad försäkran om att önationen har fortsatt amerikanskt stöd vid en eventuell konflikt.
Det tvistas kring huruvida en militär konflikt mellan Kina och Taiwan är nära, och här är de flesta bedömare överens om att så inte är fallet. Däremot anses det möjligt på längre sikt om Kinas relationer med omvärlden fortsatt försämras och att de då skulle ha mindre att förlora på att, som Kina ser det, återförena utbrytarstaten Taiwan med fastlandet.
Det faktum att USA utlovat stöd vid en eventuell militär konflikt ses i dagsläget som en garant för att ett krig mellan Kina och Taiwan inte är nära förestående, men mycket kan hända inom politiken. För att ytterligare komplicera det hela "skyddas" Taiwan av något som populärt kallas silicon shield (sv. kiselskölden). Det här kan enkelt summeras med att resten av världen har för mycket att förlora på en eventuell konflikt, att det i sig avskräcker Kina och att omvärlden i värsta fall skulle komma till Taiwans undsättning.
Ett företag vi inte skrivit mycket om i denna artikel är världens näst största kontraktstillverkare av kretsar – Samsung. Företaget och merparten av dess tillverkning har också sitt säte i en annan politisk krutdurk – Sydkorea på Koreahalvön. Tekniskt sett är Sydkorea och Nordkorea sedan 1950 i krig med varandra, med ett vapenstillestånd sedan 1953.
Att flytta hem tillverkningen handlar helt enkelt om att sprida riskerna. Med en jämnare fördelning mellan Asien, USA och EU måste inte världens industrier nödvändigtvis behöva klappa ihop fullständigt om någonting allvarligt skulle inträffa i en av regionerna. Om detta skulle vara ett krig, en ny pandemi, en naturkatastrof eller något helt annat, är mindre relevant. Det viktiga är att coronapandemin som förvärrade TSMC:s kapacitetsbrist riktat strålkastarljuset mot att vi ligger helt i händerna på en enskild aktör och att ingenting allvarligt inträffar i Asien.
När är kretsbristen över?
Frågan alla ställer sig är när kretsbristen är över eller när vi åtminstone kan sluta beskriva den som en kris. Svaret är att inte ens de som sitter med korten i hand kan ge några bra svar. Flera försök och prognoser har gjorts, men slutdatumet har varje gång flyttats fram. Under slutet av 2020 talade optimisterna om en klar lättnad under andra kvartalet 2021.
Idag har flera framstående företag krasst konstaterat att de inte ser någon ljusning förrän tidigt 2022, men att tillgången då fortsatt blir svår. Likt tidigare kan denna prognos flyttas fram. Det finns mycket som talar för att så blir fallet och att den värsta delen av bristen fortsätter inpå år 2023. I en intervju med CBS News 60 Minutes talade Intels VD Pat Gelsinger om "ett par år".
När inte ens de stora jättarna förmår att göra vettiga prognoser är det svårt att ge sig på en kvalificerad gissning. Utifrån vad som är känt i skrivande stund sker en lättnad under andra kvartalet 2022 med en tydlig ljusning först i slutet av året. Det ska dock inte uteslutas att de där nya fabrikerna måste på plats innan vi är på andra sidan.
