מה שהיה עד לא מזמן דיון מקצועי־נישתי של מהנדסי חומרה ואנשי מחשוב, הפך לשיחת סלון רווחת ולפקטור מרכזי בכלכלה. משבר השבבים העולמי גורם לשיבושים קשים במגוון רחב של סקטורים — מאספקת סמארטפונים, דרך יבוא מכוניות ועד לחקלאות, עם השפעה ישירה על יוקר המחיה. בתעשייה יש כבר קונצנזוס כי המצוקה תימשך גם ב–2023; הוויכוח הוא רק על כמה עמוק לתוכה.
איך הגענו עד הלום? צריך להבין כי צ'יפים הם הבסיס לטכנולוגיה באשר היא. לאן שלא נפנה, מה שלא נבקש לעשות בעזרת כוח חישוב מכל סוג, אנחנו תלויים לחלוטין בסנסורים. ומשנה לשנה — ככל שהיישומים נעשים מורכבים יותר, הדאטה שנצבר נעשה עשיר ומגוון יותר והמהירות הנדרשת לעיבוד, שליפה וביצוע נעשית רבה יותר — כך גם הצ'יפים הופכים למסובכים יותר לפיתוח.
התפרצות הקורונה הזניקה את הביקוש לשבבים להיקפים חסרי תקדים. המעבר הגורף למרחב הדיגיטלי — לעבודה, למידה, צריכת חיי חברה, צרכנות ותרבות מקוונות — פירושו צורך גובר בזיכרון, עיבוד מהיר ויכולות שליטה מרחוק. לכך מתווספות תעשיות צומחות כמו שירותי ענן ודאטה סנטרים, שירותי רפואה מתקדמים, יישומי ה"אינטרנט של הדברים" (IoT) בדגש על ערים, תחבורה ובתים חכמים, Smart Mobility ובתוכו תעשיית הרכב האוטונומי, נגזרות הבינה המלאכותית וטכנולוגיות הדור החמישי.
תופעה כלכלית מוכרת ששיחקה תפקיד בקורונה היא ה-Bullwhip effect — השפעה נגררת של הביקוש הגובר לכל אורך שרשרת הערך: מהצרכן לקמעונאי, מהקמעונאי לסיטונאי, משם ליצרני המוצרים והשירותים, ומהם — ליצרניות הצ'יפים. כל אלה תרמו לפקק חסר תקדים במפעלי הייצור, שממילא אינם רבים בשל עלויות ההקמה האסטרונומיות המהוות חסם כניסה. מה שמיוחד במשבר הנוכחי הוא שהמחסור ניכר לאורך ולרוחב התעשייה, ובכלל זה בשבבים הפשוטים והגנריים יחסית.
"מוליכים למחצה הם הטכנולוגיה הבסיסית שמניעה את הדיגיטציה העולמית", אומר ניב גרטי, מנכ"ל אינטל ישראל. "הטרנספורמציה הדיגיטלית הובילה לביקוש חסר תקדים לשבבים, והמצב עוד החמיר עקב השיבושים בשרשרת האספקה. מחשבים הפכו למוצר הכרחי לכל מי שעבר לעבוד מהבית. מסכים, מצלמות רשת, ציוד רשת ביתי או מקלדות ועכברים — כל אלה דורשים שבבים להפעלתם, וכך גם מרכזי נתונים שמפעילים את כל שירותי הענן. אבל גם טלוויזיות, שואבי אבק ומכונות כביסה. ובעוד שחברות הביג־טק מדברות על מטאברס, בלוקצ'יין ו–5G, מישהו צריך לייצר עבורן את התשתית הטכנולוגית לכך. לכן אנחנו נכנסים לתור הזהב של עולם השבבים".
מחזור של חצי טריליון דולר
כמו תמיד, מה שלאחד הוא משבר, לאחר הוא רווח נאה. 2021 היתה השנה הטובה בתולדות ענף המוליכים למחצה, עם מכירות שחצו לראשונה את סף טריליון הדולר: 1.15 טריליון שבבים גילגלו לקופת היצרניות 555.9 מיליארדי דולרים, סכום שצפוי לגדול לטריליון כבר ב–2025. בראש מצעד המכירות התייצבה סמסונג הדרום קוריאנית ואחריה אינטל האמריקאית, TSMC הטייוואנית, SK Hynix, מיקרון, קוואלקום ואנבידיה, כשהאחרונה עולה על קודמותיה בשיעורי הצמיחה (57%) — מה שמסביר את ההובלה שלה בשווי השוק נכון לאפריל 2022. מדיהטק (מקום 9 במכירות) זינקה ב–2021 ב–60% ו-AMD (מקום 11) ב–65%.
על פי הנתון העדכני ביותר של איגוד תעשיית השבבים האמריקאי (SIA), גם השנה הנוכחית נפתחה בסערה: בפברואר 2022 המכירות הגלובליות בענף המוליכים למחצה היו 52.5 מיליארד דולר — עלייה של 3.4% ביחס לינואר (Month-to-Month) ושל 32.4% לעומת פברואר אשתקד (Year-to-Year).
עוד נתון מעניין הוא קצב הצמיחה המהיר של החברות הפועלות ללא מתקני ייצור (Fabless), העולה באופן ניכר על זה של היצרניות המסורתיות (IDM) — מה שמביא את חברות הפאבלס להגדיל את השקעתן בתשתיות. דוגמאות לחברות פאבלס הן אנבידיה, אפל, ברודקום, AMD ,ARM וכן מארוול הישראלית. אלו מתמקדות במחקר ובפיתוח של רכיבי החומרה, ומותירות את תהליך הייצור עצמו לקבלן ייצור (Foundry) במיקור חוץ — בעיקר ל-TSMC, שנהנית מסוג של מונופול במודל הזה.
עמק הסיליקון ישוב לייצר סיליקון?
הפלישה הרוסית לאוקראינה גרמה לכל הפעמונים במערב לצלצל, ולא רק בו. אם תרצו — הפילה את הצ'יפ. לכולם ברור כי מצב של תלות אירופית בגז הרוסי — בדומה למה שהיתה בעבר סעודיה בשביל ארצות הברית והמערב בשוק הנפט — איננו בר קיימא. לצד החתירה לעצמאות אנרגטית התעורר הצורך בהורדת התלות גם בתחום השבבים — המנוע של החדשנות הטכנולוגית, של הכלכלה המודרנית ושל אינספור פעולות יומיומיות בחיים של כולנו.
הקשר בין המלחמה במזרח אירופה לבין עולם השבבים כפול: ראשית, רוסיה ואוקראינה הן יצואניות מובילות של ניאון, החיוני לתעשיית השבבים. לא מעט לבבות החסירו פעימה כאשר קייב הודיעה, בשבוע השלישי למלחמה, על השבתת שני מפעלים גדולים שהלחימה התקרבה אליהם. שנית, עם ריכוזיות רבה כל כך של ייצור צ'יפים בטייוואן ובדרום קוריאה, שמעל שתיהן מרחפים איומים תמידיים מצפון — התקדים האוקראיני מטריד מאוד את צרכניות השבבים הגדולות.
הממשל האמריקאי יזם השקעה של יותר מ–50 מיליארד דולר להקמת מתקני ייצור על אדמת ארצות הברית. אחת המרוויחות המסתמנות היא אינטל, אך גם ענקיות השבבים של מזרח אסיה תוכלנה לקצור את הפירות — ובלבד שמפעליהן יוקמו באמריקה. בהקשר זה, ניב גרטי מציין כי ב–1990 היתה ארה"ב אחראית ל–37% מייצור השבבים בעולם, ב–2000 ל–19% ואילו היום ל–13% בלבד, עם מוטרדוּת הולכת וגוברת מהתלות במזרח אסיה. נתח הייצור האירופי ירד מ–44% ב–1990 ל–9% כיום. סין, ככל הידוע, משקיעה סכום כפול מהסכום שמשקיעה ארצות הברית, וגם הודו מנסה לצמצם את הפער.
הקמת מפעל ייצור כרוכה בהשקעות עתק של 10–15 מיליארד דולר. אבל מרגע שהוא פועל, הוא משחרר מיליוני סלוטים של ייצור שבבים בבת אחת. בתעשיות שואבים עידוד ביחס לאפשרות שהפקק יוסר לקראת אמצע 2023. על פי חלק מהניתוחים, הקלה מסוימת, שתבוא לביטוי בקיצור זמני ההמתנה, תורגש כבר בסוף השנה הנוכחית. ייתכן שעד אז עמק הסיליקון של קליפורניה יצדיק שוב את שמו המקורי.
סוף עידן במזעור
הדרך אל השבב המודרני מתחילה כבר באמצע המאה הקודמת, עם המצאת הטרנזיסטור במסגרת סדרת מחקרים על חומרים מוליכים למחצה (Semiconductors). עם השנים הטרנזיסטורים הלכו והשתכללו, נעשו יותר ויותר זעירים והחלו לשמש ליותר ויותר יישומים. מעגל משולב, הלוא הוא השבב, מכיל עשרות מיליארדי טרנזיסטורים שמצטופפים יחד בגודל בלתי נתפס: גודלו של שבב סטנדרטי כיום בשוק המובייל, המחשבים והענן הוא 7 ננומטר — 7 מיליארדית המטר. לאחרונה, IBM הציגה אבטיפוס לשבב זעיר של 2 ננומטר ובו 50 מיליארדי טרנזיסטורים.
האם הגענו לתקרת הזכוכית של מזעור הסיליקון? תלוי את מי שואלים. ב–1965 הגה המהנדס האמריקאי גורדון מור (Moore), לימים ממייסדי אינטל, את חוק מור המפורסם, שלפיו צפיפות הטרנזיסטורים במעגלים המשולבים תוכפל מדי שנה וחצי עד שנתיים. בשנה שבה נוסח הכלל הזה השבבים המורכבים ביותר כללו 64 טרנזיסטורים בסך הכול. מאז, ייתכן שכנבואה המגשימה את עצמה, יצרניות השבבים משקיעות מאמצים עילאיים כדי לעמוד במה שהפך למפת הדרכים של התעשייה. הן אכן עומדות בקצב הגידול המעריכי, בעיקר הודות לגידול בגודל הליבה, הקטנה של גודל הרכיבים וניצול אפקטיבי יותר של השטח המעובד. כעת ייתכן שהעיקרון מתקרב למיצוי, ובתעשייה יש כבר מי שמדבר על העידן של פוסט חוק מור וצורך בפתרונות מכיוונים אחרים.
אחת הגישות החשובות כיום היא שימוש בכלי בינה מלאכותית ואוטומציה, הן לשם עיבוד מהיר יותר וחיסכון באנרגיה והן לתכנון השבבים. כל הכלים הללו מנסים להשיג PPA אופטימלי, כלומר: למתוח ככל שניתן את הגבול שבין המתח (צריכת החשמל), הביצועים (מהירות העיבוד) ושטח הסיליקון. כל זאת, כמובן, תוך ניסיון מתמיד להוזיל את מחיר הייצור, המשפיע בסופו של דבר על מחיר המוצר.
קרב על כל טאלנט
ישראל ממלאת תפקיד מרכזי בתעשיית השבבים העולמית, שמצדה תורמת תרומה משמעותית ליצוא הישראלי ולתעסוקה המקומית. החלוצה היתה אינטל, שפתחה בחיפה ב–1974 את מרכז הפיתוח הראשון שלה מחוץ לארצות הברית. מאז הקימו ענקיות שבבים נוספות מרכזי חדשנות, מחקר ופיתוח בארץ, והענף אף היה עד לרכישות הגדולות בתולדות ההיי־טק הישראלי: מובילאיי, הבאנה לאבס וטאואר נרכשו על ידי אינטל, ואילו את מלאנוקס מיקנעם רכשה אנבידיה.
מבחינת מספר הסטארט־אפים הפועלים באקוסיסטם של המוליכים למחצה, ישראל שנייה רק לארצות הברית. בתעשייה שבה מחיר הטעות עלול להיות כבד במיוחד — השבתה של פס ייצור המוני ואפילו ליין מוצרים פגום — המובילות הישראלית באלגוריתמיקה, רובוטיקה, יישומי AI ולמידת מכונה היא נכס של ממש עבור היצרניות בתהליכי התכנון, החישוב, המדידה והבקרה.
אין פלא שענקיות הטכנולוגיה הגלובליות מנהלות קרב על כל טאלנט מקומי, עם הצעות חלומיות לשכר, אופציות ותנאים. נראה כי מלחמת הכול בכול בשדות הסיליקון של ישראל, שגם גוגל, אמזון, מטא־פייסבוק ומיקרוסופט משתלבות בה, נמצאת רק בראשיתה.
