Por dentro da nova fábrica de chips da TSMC, onde a Apple produzirá chips nos EUA

Um edifício recém-concluído de 3,5 milhões de pés quadrados em 1.100 acres no deserto do Arizona, ao norte de Phoenix, apresenta um logotipo gigante feito de um wafer de microchip e as letras TSMC.

Empresa de fabricação de semicondutores de Taiwan A primeira fábrica de chips, ou fab, no Arizona está fazendo história porque é a fábrica de chips mais avançada em solo dos EUA Maçã se comprometeu a ser o maior cliente do site.

A CNBC visitou a fábrica pela primeira vez em 2021, pouco depois do início das obras da TSMC. A empresa anunciou inicialmente que a instalação custaria US$ 12 bilhões e produziria chips de 5 nanômetros até o final de 2024. Três anos depois, o preço subiu para 20 mil milhões de dólares e a produção total foi adiada até 2025.

Em vez disso, a fábrica está em produção piloto, produzindo amostras de wafers e enviando-as aos clientes para revisão. A TSMC comprometeu-se a construir mais duas fábricas no local até ao final da década, representando um investimento total de 65 mil milhões de dólares.

O projeto está “muito atrasado em relação ao cronograma original”, disse o presidente da TSMC Arizona, Rick Cassidy, à CNBC durante uma primeira olhada exclusiva na fábrica concluída em novembro.

“Quando viemos para os Estados Unidos, sabíamos que passaríamos por um processo de aprendizagem”, disse Cassidy. “Sejam as licenças, aprender a trabalhar com os comerciantes, aprender a trabalhar com os sindicatos, as leis trabalhistas locais. Houve muitas realizações no futuro. Agora superamos isso.”

Com a ajuda de cerca de 2.000 funcionários, a fábrica produzirá chips mais avançados do que o planejado originalmente. De acordo com a TSMC, os chips de 4 nanômetros são fabricados a uma taxa de 20.000 wafers por mês.

De acordo com um relatório do Morgan Stanley, os wafers custam mais de US$ 18.000. O preço continuou a subir e a TSMC assumiu Compartilhe valor com ele nos últimos anos.

“Vimos que a TSMC é capaz de definir o seu preço e todos o pagarão porque neste momento a fiabilidade e a qualidade são procuradas”, disse Daniel Newman, CEO do Grupo Futurum.

Espera-se que os rendimentos da fábrica estejam “ao nível dos nossos compatriotas taiwaneses”, disse Cassidy. Ainda assim, cerca de 92% dos chips mais avançados do mundo são atualmente fabricados nas fábricas da TSMC em Taiwan, o que torna os EUA longe de serem independentes.

“É difícil ou impossível para os Estados Unidos ou qualquer outro país ser completamente autossuficiente em tudo o que é necessário para construir semicondutores”, disse Stacy Rasgon, da Bernstein Research. “É uma quimera.”

Embora os Estados Unidos tenham sido o berço dos microchips na década de 1950 e continuem a ser um centro líder no design de chips, agora produzem apenas 10% dos chips do mundo e não estão entre os mais avançados. À medida que o caos na cadeia de abastecimento colidiu com a crescente procura de produtos eletrónicos de consumo durante a pandemia, a resultante escassez de chips expôs os graves riscos de depender de terceiros para obter esta tecnologia crítica.

No caso de agressão entre a China e Taiwan, um terremoto ou outro evento que afete Taiwan por um período de tempo, “todo o mercado, o mundo inteiro poderá sofrer com a falta de disponibilidade de nós principais”, disse Newman.

Um terremoto mortal de magnitude 7,4 em abril interrompeu brevemente a produção em Taiwan e resultou em uma perda de US$ 92 milhões para a TSMC. Os edifícios do Arizona estão “bem preparados para terremotos”, disse Cassidy.

Outras preocupações surgiram quando o presidente eleito Donald Trump expressou oposição à Lei CHIPS de 52 mil milhões de dólares durante a sua campanha em Outubro. Semanas depois, o Departamento de Comércio dos EUA finalmente determinou que a TSMC havia apropriado US$ 6,6 bilhões do projeto bipartidário.

“A revogação da Lei CHIPS teria impacto na segurança dos americanos”, disse a secretária do Comércio, Gina Raimondo, numa entrevista à CNBC, acrescentando que não acreditava que a nova administração a revogasse.

“Simplesmente não acho que eles farão isso”, disse Raimondo.

As negociações com a TSMC sobre a transferência da produção de chips avançados para os EUA começaram em 2018, durante o primeiro mandato de Trump.

“Organizei um telefonema entre o presidente da TSMC e o chefe da Apple”, disse Wilbur Ross, que era então secretário de Comércio. “A Apple tem apoiado muito a ideia da vinda do TSMC.”

Rose Castanares, veterana de 26 anos na empresa e atual presidente da TSMC Arizona, também esteve envolvida nas discussões iniciais. Os clientes “queriam um fornecimento estável”, disse Castanares.

A dependência de chips da Ásia também complicou a busca dos EUA pelo domínio tecnológico. É por isso que o presidente Joe Biden atacou a indústria de chips com uma complexa rede de controlos de exportação destinada a impedir a China de avançar com tecnologia avançada.

Em outubro, alguns chips TSMC foram descobertos em dispositivos Huawei, apesar das proibições de vendas para a empresa chinesa.

“Este problema é tão antigo quanto o tempo”, disse Newman. “Existem muitos desvios complexos de mercadorias para movimentar o mercado paralelo para diferentes países que têm acesso limitado à tecnologia mais moderna ou avançada.”

Perto dali, em Chandler, Arizona, Informações também constrói duas enormes fábricas.

A empresa norte-americana tem um modelo de negócio completamente diferente e desenvolve e fabrica os seus próprios chips, enquanto a TSMC só fabrica chips para terceiros. A relação entre as duas empresas é sólida, disse Cassidy.

“Vamos nos encontrar [Intel] semanalmente e o feedback é que os estamos ajudando a melhorar suas classificações”, disse Cassidy. “Nós os ajudamos a treinar as coisas mais avançadas, então acho que eles estão muito felizes com o que estamos fazendo.”

Ambas as empresas adiaram os cronogramas de produção total em suas novas fábricas no Arizona. Mas embora a TSMC continue a ser a líder indiscutível em chips avançados, a Intel continua a tropeçar.

Os dois também competirão por um recurso escasso na indústria de chips dos EUA: mão de obra.

“Quando concluímos a construção desta fábrica, ela foi realmente a primeira fábrica de manufatura avançada construída nos Estados Unidos em pelo menos uma década. Os semicondutores são uma tecnologia muito, muito sofisticada”, disse Castanares da TSMC. “Essa experiência simplesmente não existe aqui nos Estados Unidos.”

No início do projeto, a TSMC enviou cerca de 600 engenheiros a Taiwan para treinamento. O engenheiro de integração de processos Jeff Patz passou 18 meses lá em 2021.

“O objetivo era realmente fazer coisas, certo? E aprendendo como eles são feitos”, disse Patz. “Você precisa ter uma cozinha para cozinhar.”

A TSMC também trouxe especialistas de Taiwan para missões temporárias de três anos. A empresa planeja contratar pelo menos 6.000 funcionários quando as três fábricas estiverem concluídas.

“Estamos recrutando ativamente engenheiros de universidades do Arizona e de todos os EUA”, disse Castanares. A Arizona State University “tem até algo chamado dia TSMC”.

A água é outro recurso escasso e necessário em abundância.

Com Taiwan enfrentando recentemente sua pior seca em quase um século, a TSMC conhece bem a reciclagem das enormes quantidades de água necessárias para fazer chips. A TSMC precisará de 4,7 milhões de galões de água por dia para operar sua primeira fábrica no Arizona, mas reduzirá essa necessidade para 1 milhão de galões por dia, inclusive reciclando cerca de 65% dela, disse a empresa.

A produção de chips também requer uma enorme quantidade de energia.

A TSMC construiu painéis solares no local, mas isso não é suficiente para cobrir os 2,85 gigawatts-hora por dia necessários para operar sua primeira fábrica. Isto equivale ao consumo de eletricidade de aproximadamente 100.000 residências nos EUA. A TSMC disse que está comprando créditos de energia renovável para compensar isso. Mas no meio do boom dos centros de dados alimentado pela inteligência artificial, a maior empresa de serviços públicos do Arizona alertou que poderá ficar sem capacidade de transmissão antes do final da década.

Neste ponto, a TSMC também planeja iniciar a produção em sua terceira fábrica no Arizona, que Cassidy disse que “provavelmente terá 2 nanômetros e mais avançada”.

A TSMC também está expandindo sua presença global. A empresa abriu sua primeira fábrica no Japão em fevereiro e inaugurou uma fábrica de US$ 11 bilhões na Alemanha em agosto.

Nos EUA, a TSMC provavelmente continuará a se expandir nos EUA, disse Cassidy.

“Há espaço para muitos Fabs”, disse Cassidy.

Assista ao vídeo completo para ver imagens nunca antes vistas dentro da fábrica da TSMC no Arizona: https://cnbc.com/video/2024/12/12/inside-tsmcs-new-chip-fab-where-apple-will-make -chips-in-the-us