Semicondutores:
O Novo Petróleo

Como a falta de um componente tão essencial afeta de videogames
até carros e aviões

Victor Ferreira | @ovictorferreira Repórter

O PlayStation 5 e o Xbox Series X estão em falta

Mesmo que você tenha dinheiro para comprá-los — e, pelo menos no Brasil, isso já é um desafio —, tanto a Sony quanto a Microsoft não estão conseguindo fabricar os consoles de nova geração de forma suficiente para atender à demanda global.

Isso, porém, é apenas um reflexo mais claro de uma crise que já dura um ano, que parece estar longe de acabar — e que, muito provavelmente, vai mudar as relações entre países, companhias e centros de distribuição pelo mundo.

A pandemia de COVID-19 acelerou ou escancarou diversos conflitos, crises e fragilidades em nossos sistemas econômicos e de distribuição que, se não eram tão claros, certamente já tinham sementes plantadas. Com exceção da distribuição mundial de vacinas contra o coronavírus, talvez nada demonstre isso mais claramente do que a crise de escassez de semicondutores pelo mundo.

Fabricado majoritariamente em uma única região do mundo, esse material é essencial para o funcionamento de… quase tudo o que consumimos e, em muitos casos, dependemos para várias coisas, de necessidades básicas até entretenimento. De consoles de videogame, smartphones e placas gráficas, passando por carros e maquinário industrial, até o funcionamento de painéis solares e moinhos de vento para energia eólica.

A crise de abastecimento está longe de acabar, com novos desdobramentos surgindo a cada dia e trazendo questões sobre distribuição, conflitos econômicos e impacto ambiental. Tudo isso, logicamente acabou virando pauta para os principais veículos econômicos, como a Fortune e o Financial Review. E eles até começam a chamar — e vender — os semicondutores como o “novo petróleo”.

O controle sobre a fabricação de semicondutores por empresas e os países que as sediam/financiam deve se tornar, nos próximos anos, um assunto central para a geopolítica e economia globalizada — especialmente se as tendências de desglobalização aumentarem com o tempo.

E, ao que tudo indica, o Brasil não está preparado para isso.

Revolução do silício

O fim dos anos 50 trouxe uma mudança de paradigmas sem precedentes no mundo da computação.

Em 12 de setembro de 1958, o engenheiro elétrico (e ex-agente da OSS, precursora da CIA) Jack Kilby, na época um contratado recente da companhia Texas Instruments, realizou um dos experimentos mais importantes do Século XX. Utilizando uma placa de germânio colada a um pedaço de vidro, junto de circuitos montados à mão, ele conectou a geringonça a um osciloscópio, passou uma corrente elétrica por ela, e uma onda surgiu na tela do dispositivo. Este dispositivo, mais tarde chamado de circuito integrado híbrido, visava resolver o problema da “tirania dos números” que tornava os computadores da época tão grandes e frágeis de se utilizar, com milhares de circuitos conectados a fios soldados à mão.

No ano seguinte, em uma pesquisa independente, o engenheiro Robert Noyce, que na época trabalhava para a Fairchild Semiconductor, fez um experimento semelhante, mas colocando todos os componentes normalmente separados em uma única placa de silício. Este seria o circuito integrado monolítico, que era significativamente mais fácil de ser reproduzido do que a invenção de Kilby, e que levou à grande revolução cibernética das décadas seguintes.

Por meio desses experimentos, e de dispositivos futuros como o microprocessador, a chamada Terceira Revolução Industrial foi capaz de reduzir o tamanho dos computadores, ao mesmo tempo em que sua potência e poder de processamento só aumentavam. E a razão disso foi justamente pelas propriedades semicondutoras desses elementos químicos — não à toa, o pólo de desenvolvimento de computadores nos EUA logo ficou conhecido como o “Vale do Silício”.

"Materiais semicondutores são aqueles que são de fato isolantes, mas possuem uma energia para que eles possam se tornar mais condutores de uma forma relativamente pequena”, explica o professor Helder Galeti, do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). “Esses materiais semicondutores são utilizados na eletrônica justamente porque têm a capacidade de serem adequados, ajustados ou modulados na sua condutividade [...] controlada por meio de uma voltagem externa, uma tensão elétrica externa.”

Nas décadas seguintes, o processo de fabricação, refinamento e especialização desses componentes evoluiu, especialmente com o uso de microchips em cada vez mais tipos de produtos de consumo e industrial.

E, durante esse processo, a localização das principais fábricas foi mudando de lugar: primeiro com a Samsung e a Coreia do Sul a partir dos anos 1970; e no fim da década de 1980 com a Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) — fundada, curiosamente, por outro veterano da Texas Instruments, Morris Chang

Após décadas de investimento, essas são as duas maiores companhias da área e, em 2020, 54% da receita de toda a indústria de semicondutores pertencia à TSMC; a Samsung, segunda colocada, ficava com 17% de market share (via CNBC).

Ambas são empresas asiáticas. E outras companhias desse segmento, como UMC e SMIC, também são sediadas nesse continente. Apesar de tanto a Samsung quanto a TSMC contarem com fábricas em outros países, as grandes forjas encontram-se principalmente nos países-sede, pelo baixo custo relativo de produção.

Apoiada pela cadeia de suprimentos global e a chamada metodologia “just in time” — em que produtos, componentes e suprimentos são enviados, alocados e vendidos no momento esperado pelas fabricantes, distribuidoras e comerciantes — este equilíbrio de poder se manteve relativamente estável nestes anos.

Apenas algo como uma catástrofe global poderia impactar e alterar radicalmente esta estrutura.

COVID e Crise

Há dois fatores centrais que definem a atual crise de semicondutores.

O primeiro, e mais proeminente, é relacionado à pandemia de COVID-19, que trouxe problemas tanto na cadeia de abastecimento mundial quanto na questão de oferta e demanda de eletrônicos. A cadeia de suprimentos foi a primeira a sofrer o baque: como medida preventiva para mitigar a transmissão do coronavírus, fábricas e locais de trabalho foram fechados ou tiveram seu ritmo de produção reduzido em nível local.

Naturalmente, o impacto criou um efeito-dominó — e a indústria de eletrônicos está longe de ser a única afetada.

“Não são só componentes eletrônicos que têm faltado no mercado: vemos desde materiais básicos como aço para construção civil até papelão para embalagens”, diz Galeti. “Várias dessas indústrias e agentes que compõem a cadeia produtiva interromperam suas atividades.”

Ironicamente, um artigo do blog The Next Recession datado de abril de 2019, ao citar a retração econômica da Coreia do Sul, diz que a queda em investimentos no país fez empresas como a Samsung Electronics diminuir sua capacidade por “uma demanda menor por semicondutores”. Em menos de um ano, as coisas mudaram radicalmente de figura.

“A procura muito alta e a escassez de componentes levam a um aumento de preço. E não bastasse o preço estar alto, a quantidade disponível se torna menor do que era anteriormente”, diz Galeti.

Não só isso: a escassez desequilibra a alocação de recursos para diversas indústrias. Afinal, não são apenas computadores, celulares, videogames que precisam de semicondutores para funcionar.

A verdade é que, especialmente como reflexo da adoção da chamada Internet das Coisas, quase tudo o que utilizamos tem algum tipo de componente eletrônico, que para funcionar precisa de microprocessadores — que não existem sem materiais semicondutores.

De Smart TVs a refrigeradores, de máquinas de lavar a escovas de dente elétricas, de automóveis até energia renovável: todos esses produtos tiveram sua produção afetada pela crise de suprimento gerada pela falta de semicondutores. “A escassez não é mais apenas relacionada aos chips de alta qualidade”, disse CW Chung, chefe de pesquisa da corporação Nomura, ao Financial Times em julho de 2021. “O déficit agora afeta chips de todos os tamanhos e níveis de sofisticação”.

A matéria cita como exemplo os desafios na fabricação de telas OLED causados pela falta de semicondutores, o que por consequência pode acarretar em entraves para a fabricação de TVs e smartphones — que também precisam de seus próprios microchips para funcionamento interno. Outro texto do FT, datado de abril deste ano, cita problemas na fabricação até mesmo de torradeiras por empresas como a LG.

Já no Japão, a Panasonic interrompeu a produção de um componente essencial para o funcionamento de painéis solares por falta de materiais (via Nikkei Asia), exacerbados pelo incêndio em uma fabricante local, a Renesas Electronics. O incêndio, aliás, potencializou os problemas de produção em outro setor, o automotivo, com a Ford (uma de suas principais clientes) tendo que temporariamente interromper mesmo as linhas de alguns de seus principais veículos, como o F-150. A Toyota, por sua vez, vai cortar a produção global de seus carros em 40% no mês de setembro (via BBC).

Em meio a isso tudo, a indústria de games, assim como a de PCs, encontra-se em um ponto relativamente menos complicado, já que tendem a ser clientes preferenciais das grandes forjas.

A Sony, por exemplo, já garantiu que terá chips suficientes para alcançar a demanda estimada de PS5 até o fim do ano fiscal. A questão, é claro, fica com o que acontece depois do atual ano fiscal, que termina em março de 2022.

E mesmo assim, como visitantes do nosso site devem estar bem cientes, a enorme demanda por estes consoles, GPUs e CPUs fez com que esses produtos fossem virtualmente impossíveis de serem encontrados no varejo — ou vendidos a preços absurdos em revendedores.

Afinal, as fabricantes de semicondutores encontram-se na posição delicada de tentar manter sua principal clientela — as gigantes de tecnologia como Apple, Nvidia e AMD — satisfeitas, enquanto tentam não alienar empresas que não sejam tão prioritárias, mas que necessitam de seus circuitos integrados.

E falando em alienação, o outro fator central para a crise está na geopolítica.

“No meio disso tudo há uma guerra comercial entre a China e os Estados Unidos”, diz Helder Galeti.

A guerra comercial entre as duas potências mundiais é uma que reverbera há muitos anos (para não dizer décadas), mas foi declarada abertamente em 2017, no início da administração de Donald Trump. Logo, empresas chinesas de tecnologia como a Huawei começaram a ser alvos de sanções e incluídas em uma lista específica para impedir relações comerciais com empresas dos EUA.

Em 2020, foi a vez da Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC) sofrer restrições comerciais. Embora não tenha um market share no nível da Samsung e da TSMC, a fabricante chinesa ainda é uma das maiores empresas do ramo e, sem seus serviços, empresas precisaram fazer acordos com as companhias coreana e taiwanesa, ou ainda outras também já saturadas.

“A indústria de chips não pode mais fazer negócios como podia no passado, quando nações eram ‘abertas’ umas com as outras”, explicou Abishur Prakash, da instituição canadense Center for Innovating the Future, ao site TRT World. “Agora, as companhias precisam de licenças ou aprovação do governo antes de dar qualquer passo.”

É claro, porém, que lideranças chinesas têm uma visão a longo prazo, e há planos de estabelecer autossuficiência no setor até 2030. E, até lá, também conta com uma reserva significativa destes produtos, o que certamente traz um impacto à quantidade disponível no mercado.

“A China — de forma precavida — procura aumentar seus recursos e estoques de todos os tipos de materiais da qual é dependente, e isso inclui semicondutores”, diz o professor Galeti ao The Enemy.

Os Estados Unidos, mesmo sob um novo governo com o presidente Joe Biden, ainda não tem o mínimo interesse em dar vantagens a um rival geopolítico, particularmente a ascendente nação chinesa, que já aparenta tomar o posto de principal economia do mundo em múltiplos níveis enquanto os estadunidenses indicam declínio em seu poder hegemônico.

Talvez a questão mais preocupante em tudo isso envolva justamente o território de Taiwan, um tema extremamente espinhoso que causa tensões culturais, políticas e até militares entre China, os habitantes da região, e o governo dos EUA.

Agora, caso semicondutores sejam de fato considerados um “novo petróleo”, o local onde mais de metade desses componentes é fabricado ganha mais proeminência. “Taiwan tem um papel gigante por seu lugar dentro da tecnologia global. É o talento taiwanês, de IA a chips, que está sendo buscado para projetos tecnológicos”, explicou Prakash ao TRT World. “Há uma iniciativa enorme por parte da China em adquirir talento e tecnologia taiwaneses, e há uma iniciativa igualmente enorme por parte de Taiwan para impedir a China de adquirir esse talento.”

Os EUA querem que mais forjas sejam estabelecidas no país para diminuir a dependência na cadeia de suprimentos vinda do continente asiático, com a própria TSMC estabelecendo planos para novas fábricas em seu território (via Reuters).

Tudo isso indica que um novo paradigma na cadeia de suprimentos mundial está para surgir - por mais que grandes corporações queiram ao máximo manter o status quo, e ao menos a aparência de boas relações entre EUA e China.

“Precisamos continuar a fazer negócios com a China”, disse o CEO da Intel, Pat Gelsinger, à BBC. “Se não fizermos, eles serão forçados a construir alternativas nativas.”

Ao mesmo tempo, é possível ver que a Intel também tem planos de expandir e reestabelecer seu nome como potência no setor ao se envolver nos planos da União Europeia de fabricar e estabelecer autonomia de seus próprios semicondutores especializados e de alta qualidade.

Em uma matéria do Financial Times (via Folha de S.Paulo) detalhando os planos da Comissão Europeia de se firmar no setor de semicondutores, apesar de diversas críticas levantadas quanto ao possível desperdício de dinheiro público e problemas de gerenciamento e planejamento, o presidente da fabricante holandesa ASML, Peter Winnick, chega ao cerne da questão.

“Se você estudar as projeções para o setor, seu movimento vai facilmente dobrar nesta década, ou seja, estamos falando de um negócio de trilhões de dólares”, ele diz. “Que esse negócio só produza em três partes do mundo — Taiwan, Coreia e China — seria meio tolo”.

O que leva à pergunta: no caso de a fabricação de semicondutores perder o foco central no território asiático, e as regiões do planeta tentarem alcançar uma autonomia maior no setor, quais são as perspectivas do Brasil nisso tudo?

… Não muito boas.

Brasil sem chip

O Brasil encontra diversos desafios extremamente complexos e que levariam décadas para serem resolvidos para ter um nível de fabricação de materiais semicondutores sequer comparável com o de outros territórios do mundo. Isso, é claro, se houvesse um mínimo de interesse em desenvolver este setor por parte de governantes, o que — levando em conta ações recentes — certamente não há.

“Primeiro é preciso um investimento muito forte na área de tecnologia e educação tecnológica que, infelizmente, nosso nível é extremamente baixo em relação a outras nações — e mesmo nações mais desenvolvidas que tenham um alto investimento ainda tem dificuldade para encontrar mão de obra massiva nessa frente”, disse o professor Helder Galeti em entrevista com The Enemy.

“E outro fator que impede são os custos. O Brasil tem custos que não privilegiam a montagem desse tipo de indústria aqui”, continua. “Muitos dos recursos que a gente demandaria para fazer esse tipo de plataforma são cotados em dólar, e o Brasil sofre essa oscilação forte do dólar frente ao real.”

Outros fatores como alta carga tributária, insegurança jurídica, marcos regulatórios e mais também não tornam o país uma região particularmente propícia para um investimento externo massivo.

Contudo, em condições ideais (na qual o país certamente não se encontra), até seria possível começar de algum lugar. Em 2019, por exemplo, a Qualcomm fechou um acordo com o governo do Estado de São Paulo para abrir uma fábrica de semicondutores do tipo SiP (System in Chip) para celulares e produtos que utilizassem da Internet das Coisas (via Showmetech).

Infelizmente, a construção da fábrica localizada em Jaguariúna, em São Paulo, foi suspensa no fim de 2020. Procurada pelo The Enemy, a Qualcomm justificou o fim da iniciativa com a seguinte declaração: “Com o mundo evoluindo rapidamente para a tecnologia 5G, as oportunidades para o SiP baseado em 4G tornaram-se mais limitadas. Por esse motivo, a Qualcomm decidiu se concentrar em soluções SIP 5G globais que podem ser utilizadas em todo o mundo e em soluções QSiPs 4G específicas para mercados adjacentes, como computação.”

Ao Radar Econômico da Veja, a companhia disse que “Não há planos de retomada do projeto no Brasil."

Ainda mais trágico é o exemplo do Centro de Excelência em Tecnologia Eletrônica Avançada (Ceitec), estatal brasileira considerada única fábrica de semicondutores na América Latina (e até do Hemisfério Sul), que foi oficialmente fechada pelo governo do Presidente Jair Bolsonaro (sem partido) em junho. Ao fabricar chips para rastreamento de bois e do tipo encontrado em passaportes, a Ceitec estava muito longe de criar o tipo de circuito integrado de alta qualidade, especialização e nanômetros mínimos que se vê de forjas como a TSMC e a Samsung.

Mas seu fechamento em nada ajuda o desenvolvimento científico e tecnológico que um país como o Brasil deveria aspirar a ter.

“É a única fábrica de semicondutores do Hemisfério Sul do planeta, com instalações de ponta”, disse o professor de engenharia da UFRGS e ex-diretor da Ceitec, Tiago Balen, ao site Metrópoles. “A detenção da tecnologia de fabricação de circuitos integrados é crucial no processo de desenvolvimento científico e tecnológico de qualquer país”

O argumento para o fechamento da fábrica é de que ela seria deficitária para as contas públicas, embora projeções avaliassem equilíbrio econômico até 2025 na visão mais otimista, e 2029 na mais pessimista.

“A solução de extinção é fruto de uma análise imediatista e simplista”, diz uma carta da Federação Nacional de Engenheiros ao presidente Bolsonaro contra o fechamento da Ceitec. “Ela afeta não só a empresa, mas condena todo o país a continuar no atraso e na dependência de tecnologia importada, abrindo mão de participar de um mercado de alto valor agregado, com os óbvios reflexos negativos, em longo prazo, para a economia e a soberania nacionais.”

Sendo assim, a não ser que ocorra uma virada radical no plano nacional de desenvolvimento do país, o Brasil não deve se estabelecer como um nome sequer coadjuvante nesse mercado.

O que, considerando a possível mudança de paradigmas nessa cadeia de distribuição, pode trazer consequências problemáticas, como opina o professor Helder Galeti. “Eu vejo que o Brasil se coloca numa posição muito prejudicial tanto pela dificuldade dos próprios fornecedores se manterem aqui sem vendas por um período tão longo — seja porque a economia derrapa por conta do mau combate com relação à pandemia, seja por fatores externos da falta de materiais.”

Inconclusões

A crise não deve terminar tão cedo. Pat Gelsinger disse à BBC que “vai levar um ano — até dois anos — para voltarmos a algum tipo de equilíbrio de oferta e demanda razoável.” Richard Barnett, da firma de análise da indústria de eletrônicos Supplyframe, indica ao Business Insider que a escassez deve durar até 2023 mas em ondas, com fatores como demanda e ciclos de produção pautando a quantidade e limitações de produtos.

A Toshiba, responsável pela fabricação de transistores para consoles, já pediu desculpas às companhias por não poder suprir suas necessidades até o fim de 2022.

A TSMC, por sua vez, aumentou o preço de seus produtos em até 20%, com alguns casos imediatos, e outros mais a longo prazo. E, vale notar, há outro fator escondido em tudo isso: o aquecimento global. Graças a uma seca histórica em Taiwan (via Estadão), a produção de semicondutores foi afetada ainda mais negativamente, já que a fabricação desses componentes exige quantidades significativas de água.

Sim, há ainda um impacto ecológico a se considerar para o futuro, fazendo ainda mais jus ao suposto título de “novo petróleo”. Sendo assim, é importante saber que a crise de escassez de semicondutores não se limita apenas à falta de unidades do PlayStation 5 e Xbox Series X e S nas prateleiras das lojas ou em armazéns do varejo digital.

Seu verdadeiro impacto talvez só seja verdadeiramente compreendido anos no futuro, com mudanças irreversíveis na cadeia de produção e distribuição global de produtos eletrônicos, e um novo equilíbrio de poder entre quem conseguiu se adaptar às circunstâncias ou não.

E o Brasil, por ora, não parece estar entre os potenciais vencedores.

Publicado 17 de Setembro de 2021
Reportagem Victor Campos Ferreira
Edição Rodrigo Guerra
Projeto gráfico: Kaique Vieira | @kaicovieira
Colaboração Diego Lima
Tecnologia Igor Esteves, Eliabe Castro e Thays Santos