Consolidarea producției de cipuri din SUA – Cheia pentru leadershipul în inteligența artificială

Pentru ultimele câteva săptămâni, titlurile au strigat despre amenințarea iminentă și impactul potențial al tarifelor de import ale SUA impuse pe semiconductoare. Sincer, nu cred că implementarea acestor tarife va avea loc vreodată, deoarece ar duce la o perturbare semnificativă a lanțului de aprovizionare, ale cărui efecte nefaste sunt încă foarte proaspete în memoria noastră din cauza COVID-19. Cine poate uita zecile de mii de mașini nefinalizate lăsate strânse în parcurile producătorilor de automobile. Cu siguranță, nimeni nu dorește o repetare a acestei situații!

Spun, totuși, că încă este în interesul afacerilor și al economiei SUA în general să devină mai rezistente și autosuficiente în domeniul producției de semiconductoare, și salut aceste eforturi. Aici, vom examina de ce această autosuficiență este atât de importantă, în special în ceea ce privește capacitatea SUA de a-și menține (încă îngustă) poziția de lider în inteligența artificială de ultimă generație (AI).

Cursa pentru inteligența artificială este, în esență, o cursă pentru cipuri

Semiconductoarele sunt esențiale pentru alimentarea serverelor care antrenează modelele de inteligență artificială, deoarece antrenarea acestor modele necesită o forță specializată pe care numai semiconductoarele (și nu procesoarele tradiționale) o pot oferi. Se estimează că până la sfârșitul acestui an, semiconductoarele legate de inteligența artificială vor reprezenta 19 procente din piața globală de semiconductoare, o creștere semnificativă față de cele șapte procente deținute în 2017.

O dependență crescută de semiconductoare pentru inteligența artificială înseamnă că cu cât SUA se bazează mai puțin pe entități străine pentru aprovizionarea cu semiconductoare, cu atât mai bine. Pe măsură ce cursa globală pentru inteligența artificială se întețește, producția de semiconductoare la nivel național oferă beneficii semnificative, cum ar fi securitatea economică și națională consolidată, precum și independența tehnologică. În prezent, există un proiect de lege care trece prin Congres, numit “Legea pentru securizarea lanțurilor de aprovizionare cu semiconductoare din 2025“, care are sprijin bipartizan și este destinat să reducă dependența de lanțurile de aprovizionare străine imprevizibile.

Cum facem acest lucru?

Ca răspuns la amenințarea tarifelor de import ale SUA, mulți au exprimat îngrijorări că, în starea sa actuală, SUA este neechipată pentru a face față cererii explozive de semiconductoare, determinată de inteligența artificială generativă și de construcția de centre de date pentru inteligență artificială. Utilizările comerciale ale inteligenței artificiale, cum ar fi programarea și dezvoltarea de software, sunt în special riscante. Oricare perturbare a accesului la semiconductoare ar putea induce un efect de undă peste domeniile de aplicații dependente, inclusiv inteligența artificială și piețele în aval, cum ar fi vehiculele autonome, calculul de margine și robotica.

Capacitatea SUA de a stimula inovația în industriile dependente de semiconductoare, inclusiv inteligența artificială, va necesita o accelerare a descoperirii de materiale. “Vechea cale” de descoperire și adoptare a materialelor era de obicei concentrată în foundry-uri din străinătate și implica procese cu mai multe etape, cum ar fi fotolitografia, etchingul, depunerea și curățarea camerelor. Acesta poate fi un proces lent și costisitor, care duce la cicluri lungi de proiectare și la o cantitate semnificativă de deșeuri de materiale.

Pentru a satisface mai bine cererea de semiconductoare la nivel național, SUA trebuie să profite de progresele înregistrate în proiectarea cipului, una dintre tehnici fiind procesarea atomică locală directă. Acesta este un proces de fabricație digital, precis la nivel atomic, care construiește dispozitive direct din atomi, eliminând necesitatea multor etape implicate în procesul de fabricație tradițional, reducând complexitatea și deșeurile. Oferează o flexibilitate și o precizie fără precedent pentru proiectarea și prototiparea unei game largi de microdispozitive, inclusiv semiconductoare pentru inteligență artificială.

Prin permiterea preciziei la nivel atomic și a controlului asupra procesării materialelor, tehnologii precum procesarea atomică locală directă pot accelera semnificativ ciclurile de proiectare și prototipare, ajutând la descoperirea de noi materiale sau combinații de materiale care pot satisface nevoile tot mai mari de calcul ale inteligenței artificiale.

Creșterea producției interne în timp ce rămânem angajați în sănătatea mediului și a oamenilor

Ca un beneficiu suplimentar (și nu neglijabil), noile tehnologii pot reduce, de asemenea, semnificativ impactul asupra mediului al producției de semiconductoare. Până în prezent, această industrie a fost confruntată cu o dilemă gravă din cauza amprentei sale ecologice exagerate, contribuind semnificativ la emisiile de gaze cu efect de seră, consumul de apă și deșeurile chimice, în special la substanțele chimice toxice “pentru totdeauna” cunoscute sub numele de PFAS. Acestea sunt substanțe care poluează apa, nu se descompun și rămân în mediu (și în oameni!) timp de decenii.

Nu este de mirare că acțiunile recente ale guvernului federal, cum ar fi Legea pentru construirea de cipuri în America și Legea CHIPS, au ridicat preocupări semnificative legate de mediu. Prin reducerea timpului necesar pentru proiectarea, prototiparea și fabricarea cipurilor – și prin eliminarea nevoii de medii de curățare a camerelor chimice – noile tehnologii pot fi răspunsul pentru satisfacerea cererii și scalarea responsabilă utilizând resurse naționale, fără a compromite sănătatea mediului și a oamenilor.

Utilizarea resurselor colective ale SUA

În plus față de implementarea noilor tehnologii de fabricație, SUA trebuie să-și actualizeze abordarea generală. Acest lucru înseamnă abandonarea modelului care se bazează puternic pe externalizarea producției către o mână de foundry-uri de miliarde de dolari și utilizarea arsenalului cuprinzător și bogat de universități de top, start-up-uri și firme de cercetare și dezvoltare industrială pentru a colabora, a accelera descoperirile și a sprijini întregul proces “de la laborator la fabrică” (cercetare, prototipare și fabricație). Toate acestea pot fi realizate menținând costurile sub control și integrând tehnologiile de facilitare direct în infrastructurile acestor organizații.

Privind spre viitor

Relația dintre inteligența artificială și semiconductoare este cu adevărat simbiotică. Așa cum am menționat, semiconductoarele sunt esențiale pentru alimentarea serverelor care antrenează modelele de inteligență artificială; pe de altă parte, inteligența artificială accelerează semnificativ descoperirea de materiale pentru semiconductoare prin utilizarea învățării automate pentru a prezice proprietățile noilor materiale și a accelera procesul de proiectare. Acest abordare, cunoscut sub numele de proiectare inversă a materialelor, permite cercetătorilor să proiecteze materiale cu proprietăți țintite, cum ar fi conductivitate îmbunătățită, eficiență energetică și durabilitate.

Accelerarea descoperirii de noi materiale rămâne una dintre cele mai dificile provocări în producția de semiconductoare, deși este în special exigentă pentru semiconductoarele de inteligență artificială, pe măsură ce industria își propune să crească în mod constant puterea de calcul, eficiența și viteza, reducând în același timp dimensiunea cipului.

Deși inteligența artificială poate fi utilizată pentru a prezice proprietățile noilor materiale teoretice, aceste descoperiri au fost în mod tradițional limitate de ritmul lent de validare fizică. Noile tehnologii pot fi utilizate pentru a sprijini experimentarea la flux ridicat, ajutând la închiderea gap-ului; permițând o dezvoltare mai rapidă și mai țintită a materialelor, și, în cele din urmă, deblocând următoarea generație de materiale. Combinarea noilor tehnologii, cum ar fi procesarea atomică directă, cu puterea inteligenței artificiale are puterea de a face “magie”, accelerând dramatic dezvoltarea de descoperiri care nu au fost niciodată gândite a fi posibile, toate centralizate în interiorul granițelor naționale ale SUA.