☃️ A Guerra Fria dos Semicondutores
Por que Taiwan tornou um polo de tensão entre Trump e Xi Jinping, e como os EUA podem ficar pra trás numa tecnologia-chave para as próximas décadas.
Controlar a manufatura de chips no século 21 é algo tão estratégico, geopoliticamente, quanto controlar a produção de petróleo no século 20. A nação que o fizer pode subjugar o poder militar e econômico dos seus inimigos.
Uma guerra fria em torno deste controle está acontecendo enquanto você lê.
🧠 Um Chip é Como um Cérebro (ou uma Cidade)
Um chip é uma placa de material semicondutor entalhada com circuitos integrados. Vamos por partes.
Semicondutores são elementos que podem tanto conduzir eletricidade eficientemente, quanto se tornarem insulantes rapidamente. Podem deixar passar corrente, ou barrá-la. Carregam a capacidade de transmitir dois tipos de sinais: sim, e não. Ligado e desligado. 0 e 1.
Silício, óxido de gálio e nanotubos de carbono são semicondutores.
Na sua forma mais simples, estes sinais binários são interpretados por uma porta lógica. Dá pra pensar numa porta lógica como um interruptor. Em chips, portas lógicas são implementadas na forma de transístores. Recebem um input binário (interruptor pra cima ou baixo), e cospem um output binário (luz acesa ou desligada).
Circuitos integrados - no jargão popular, “chips” - conectam várias destas portas, além de lhes acoplar unidades de memória/armazenamento, em uma arquitetura que permite usar as simples operações lógicas para criar programas complexos.
Um chip desenhado pela AMD (e fabricado pela TSMC), com bilhões de transístores.
Se um transístor é uma rua de mão única, um circuito integrado é uma malha rodoviária inteira.
Colocar milhões ou bilhões de transístores numa placa é o de menos. Complicado é interligá-los. Usa-se múltiplas camadas de metal (usualmente, cobre). E é preciso mais delas conforme são menores os transístores (menos superfície requer mais profundidade para acomodar todos “os fios”).
Os processadores de 5 nanômetros (cada transístor mede 5nm) mais recentes da TSMC têm 15 camadas nanoscópicas de "fios”!
A precisão e escala tão minúsculas dão uma ideia do quão complexa é a manufatura desse tipo de hardware.
7 camadas de metal entalhadas em material semicondutor. Os cilindros metálicos são vias para jogar a corrente para uma camada superior ou inferior.
Não existe um design para chips universalmente reconhecido como ótimo - assim como não existe algo como “a arquitetura perfeita” para uma cidade.
Há objetivos diferentes, e caminhos para se otimizá-los. Dá pra distinguir 4 tipos principais de chips:
- Uma CPU contém poucas unidades centrais, extremamente rápidas, que podem fazer um bocado de coisas (são flexíveis).
- Uma GPU contém mais unidades centrais, mas mais devagares. São boas para se fazer coisas simples repetitivamente (como multiplicar enormes matrizes) - reconhecidas pelo seu paralelismo; capacidade de quebrar problemas em partes menores para acelerar a resolução deles.
- Uma FPGA é silício “moldável”. Em vez de criada para fazer algo específico, pode ser configurada para fazer exatamente uma coisa, extremamente bem. Pode até ser reconfigurada, mas é custoso e laboroso.
- Um ASIC é um chip “fixo”. Em vez de reconfigurável, é pre-desenhada para cumprir uma tarefa específica com a máxima eficiência, para sempre. Não tem a flexibilidade de uma CPU, GPU ou FPGA.
Nº de transístores no chip de ponta, em cada ano VS. a previsão da Lei de Moore para o ano. Em rosa, a previsão de Moore. Em azul, CPUs. Em verde, GPUs.
A maioria das empresas tem abundância de desenvolvedores de software para CPUs, por isso miram programas executáveis nesse tipo de plataforma. Talento para GPUs é raro; para FPGAs e ASICs, mais ainda. Você entenderá o porquê adiante.
☃️ A Guerra Fria dos Semicondutores
Existem 2 tipos de empresas na indústria de chips. Aquelas que desenham e fabricam seus próprios produtos (Intel, Samsung, Micron) e aquelas que atendem a clientes industriais e militares, caso-a-caso (a TSMC, em Taiwan, é a maior do gênero).
A oferta de circuitos integrados se concentra em Taiwan e na Coreia (esquerda); a demanda é dominada pela China, maior mercado consumidor do planeta.
Os chips da TSMC estão em quase todo lugar: smartphones (e.g. iPhones), PCs, tablets, servidores, consoles de videogame, wearables, carros, e praticamente todo sistema bélico construído no século 21. Perto de 60% dos chips que a TSMC faz são para companhias americanas. Boa parte do restante vai para a China.
A demanda pela produção da empresa taiwanesa não pára de crescer, e é central à guerra comercial sino-americana que já envolveu ameaças, prisões e deportações de altos executivos da Huawei (chinesa), da Samsung (coreana) e da Apple (americana).
A China já proibiu fornecedoras de chips americanas de acessarem seu mercado doméstico. Os EUA há pouco limitaram a habilidade da Huawei de contratar a TSMC para fabricar seus designs.
Enquanto as tensões se manterem no nível corporativo, a batata segue fria. Quando cruzarem uma linha tênue entre ameaças a empresas específicas e risco à soberania chinesa, o clima pode esquentar.
Quando as negociações entre Trump e Jinping azedarem, a China pode escalar o tom de suas respostas. Há distintos caminhos pelos quais Pequim pode coagir a TSMC a cessar o fornecimento de chips para clientes americanos - virando o jogo.
Sem conflito bélico, é improvável que os EUA consiga acesso a estas fábricas de volta. Sem elas, as indústrias militar e de consumo doméstico americanas retroagiriam pelo menos uns 5 anos “no tempo” - janela que pode se revelar fatal no longo prazo.
O meio mais óbvio pelo qual a China pode "capturar” a governança da TSMC é anexando Taiwan. Para apimentar a situação, a Foxconn, que produz componentes menos sofisticados, também é taiwanesa.
A pandemia foi providencial para enjaular o povo de Hong Kong em suas casas, apaziguar a efervescência civil, e garantir o domínio chinês no legislativo. Taiwan está a só mais alguns quilômetros de distância.
A ilha se tornará polo de tensão ao longo dos próximos meses. As vésperas da eleição americana soam como um período propício para uma investida chinesa - o custo político da retaliação por parte de Washington pode ser alto demais.
🔬 Onde o Bitcoin se Encaixa
O papel do Bitcoin nesse embate secular é de relevância emergente. Alguns dos melhores cérebros desse campo do conhecimento orbitam a invenção de Satoshi.
Normalmente, na construção de equipamentos de mineração de criptomoedas, um(a) engenheiro(a) prefere não usar uma biblioteca ou compilador que já exista, e ir direto ao conjunto de instruções nativas do hardware. Estas instruções são os comandos de um programa que mora no processador, e dita a maneira como as partes do chip se comunicam, assim como as operações que suportam.
As mentes mais afiadas da mineração rascunham seus próprios circuitos e “editam geneticamente” seus chips. Esse labor é árduo, frustrante e oferece um payoff baixíssimo no mundo real.
Na verdade, oferecia, até alguns anos atrás. Criptomoedas transformaram a cena.
GPUs para mineração de várias criptomoedas espalhadas numa garagem.
É o único campo que dá a engenheiros(as) com tais habilidades - obcecados com performance e detalhes - um caminho para a rentabilização imediata, sem que seja preciso esperar por um produto, marketing e distribuição. Customize o seu chip, monte um equipamento de mineração, e receba sua recompensa a cada bloco. Voilá.
Este talento pode levar alguém a qualquer indústria de tecnologia avançada: criar bibliotecas para visão computadorizada; otimizar modelos para deep learning; refinar firmware para reduzir a latência da renderização em videogames…
É tão valioso (por ser escasso) que há tempos o governo americano se esforça para criá-lo dentro de casa, eliminando o calcanhar de Aquiles que é a sua dependência de um fornecedor avizinhado ao seu maior inimigo.
A política industrial de Trump é nacionalista, há pacotes de estímulo a produção doméstica de chips, e tudo o mais; mas as décadas de especialização que aperfeiçoaram o processo no oriente não se replicam do dia pra noite.
Ainda por cima, como mencionamos, esta não costumava ser uma indústria convidativa para empreendedores. O Bitcoin desponta como um “aliado” importante dos EUA no fomento doméstico ao talento especializado.
GPUs saindo da linha de produção em uma fábrica.
🔋 O Bitcoin Como Bateria Virtual Global
O Bitcoin é um monopsônio decentralizado de eletricidade.
Ele significa demanda por energia a um mesmo custo-base em qualquer lugar do planeta - mesmo aqueles nos quais não há outro uso economicamente viável.
Criptomoedas ainda dão a oportunidade para que qualquer engenheiro de circuitos se especialize em um determinado algoritmo e monetize suas horas de trabalho quase imediatamente, bastando um acesso à tomada. São uma bênção para o empreendedorismo na indústria.
Investidores de risco já notaram a oportunidade. Vêm se envolvendo em negócios que almejam trazer até um terço da hashrate para solo americano nos próximos 5 anos - e, com ela, operações verticalizada de P&D e fabricação de chips proprietários.
➡ Para entender como enxergamos essa tendência se desenrolando, leia o relatório "🔋 Bateria Virtual: o Caso de Uso Mais Óbvio do Bitcoin em Escala Industrial".