Surge de IA pode desencadear escassez global de chips até 2026

Outra escassez global de chips pode estar iminente, com um novo relatório prevendo uma procura crescente por produtos e serviços relacionados com IA que os fornecedores poderão ter dificuldades em satisfazer.

As cargas de trabalho de IA poderão crescer entre 25% e 35% anualmente até 2027, de acordo com a consultoria Bain and Company. No entanto, um aumento na procura de apenas 20% tem uma grande probabilidade de perturbar o equilíbrio e mergulhar o mundo numa outra escassez de chips.

“A explosão da IA ​​na confluência dos grandes mercados finais poderia facilmente ultrapassar esse limiar, criando pontos de estrangulamento vulneráveis ​​em toda a cadeia de abastecimento”, escreveram os autores do Global Technology Report 2024.

A nossa fome de IA também exigirá a construção de centros de dados maiores, com mais de um gigawatt de capacidade. Os data centers existentes tendem a ter entre 50 e 200 megawatts.

Combinando a procura de infraestruturas de IA e de produtos habilitados para IA, espera-se que o mercado de software e hardware de IA cresça entre 40% e 55% anualmente durante os próximos três anos.

Se os grandes centros de dados custam atualmente entre mil milhões e quatro mil milhões de dólares, em cinco anos poderão atingir entre 10 mil milhões e 25 mil milhões de dólares, afirma o relatório. Isso resulta em uma previsão total do mercado de IA entre US$ 780 bilhões e US$ 990 bilhões (£ 584 bilhões e £ 741 bilhões) para 2027.

VEJA: Gartner prevê que a receita mundial de chips de IA aumentará 33% em 2024

A teia de aranha fornecedora e a pressão que ela sofre

Para sustentar esta procura crescente, a cadeia de abastecimento de componentes de IA deve ser capaz de crescer ao mesmo ritmo. Mas, na realidade, a cadeia assemelha-se mais a uma complexa teia de aranha, com as matérias-primas dos chips no centro.

Em uma direção estão as fábricas e a infraestrutura necessárias para aumentar a produção de chips, e em outra estão os data centers necessários para o funcionamento dos produtos de IA. Cada um tem um prazo de entrega de três anos e meio a mais de cinco anos, de acordo com Bain, o que representa um obstáculo significativo para acompanhar a demanda.

As fábricas de ponta que fabricam os chips mais avançados são o elo mais vulnerável, de acordo com o relatório. Terão de aumentar a sua produção entre 25% e 35% entre 2023 e 2026 para acompanhar o crescimento previsto de 31% e 15% nas vendas de PCs e smartphones, respetivamente.

Seria necessário construir até mais cinco fábricas de última geração para acompanhar o ritmo, custando cerca de US$ 40 bilhões a US$ 75 bilhões.

Há também a cadeia de fornecimento envolvida na transformação de chips em smartphones e PCs com funcionalidade de IA no dispositivo, como os dispositivos Apple Intelligence, cuja popularidade está a crescer à medida que os consumidores têm um maior desejo pela segurança dos dados.

VEJO: Gartner: PCs habilitados para IA dominarão as opções de laptops para empresas

Na verdade, a área de superfície de silício na unidade média de processamento do núcleo do notebook e no processador do smartphone já aumentou 5% e 16%, respectivamente, para acomodar os mecanismos de processamento neural no dispositivo. A Bain prevê que esses produtos poderão aumentar a demanda por componentes upstream em 30% ou mais até 2026.

A embalagem é outro braço da web e, se a procura de GPU duplicar até 2026, os fornecedores precisarão de triplicar a sua capacidade de produção. Além disso, vários requisitos de energia e refrigeração vinculam todas as partes do processo às empresas de serviços públicos, que também precisarão se adaptar à demanda.

A última escassez global de chips

Desde o início do atual boom generativo de IA, os fabricantes de chips prosperaram. A principal vendedora de unidades de processamento gráfico, NVIDIA, anunciou receitas recordes de US$ 30 bilhões (£ 24,7 bilhões) no segundo trimestre de 2024 e tem um valor de mercado de ações de mais de US$ 3 trilhões (£ 2,2 trilhões). A fabricante de switches Broadcom e a fabricante de chips de memória SK Hynix obtiveram sucesso semelhante.

VEJA: Quase 1 em cada 10 empresas gastará mais de US$ 25 milhões em iniciativas de IA em 2024, conclui o relatório Searce

Estes lucros recordes foram obtidos apenas por um punhado de empresas principais que controlam grandes porções da cadeia de abastecimento. A NVIDIA, uma empresa americana, projeta a maioria das GPUs usadas para treinar modelos de IA. No entanto, eles são fabricados pela TSMC de Taiwan. A TSMC e a Samsung Electronics também são as duas únicas empresas que podem fabricar os chips mais avançados em larga escala.

Mas nem sempre foi fácil na indústria. A escassez global de chips foi desencadeada no início de 2020 devido à pandemia de COVID-19. Os problemas de abastecimento entre este número relativamente pequeno de empresas continuaram durante mais de três anos, impactando indústrias como a electrónica de consumo e a IA.

Mesmo antes da pandemia, a cadeia de fornecimento de semicondutores estava em terreno instável devido a uma série de eventos, incluindo guerras comerciais entre os EUA e a China, e o Japão e a Coreia, que afetaram os preços e a distribuição dos produtos de base. Além disso, desastres naturais, como uma seca em Taiwan e três incêndios em fábricas no Japão entre 2019 e 2021, contribuíram para a escassez de matérias-primas.

“As condições climáticas extremas, os desastres naturais, os conflitos geopolíticos, uma pandemia e outras perturbações importantes ao longo da última década deixaram bem claro como os choques de oferta podem limitar severamente a capacidade da indústria de satisfazer a procura”, afirma o relatório da Bain and Company.

O desejo pela soberania da IA ​​pode agravar a escassez de chips

Não é apenas a falta de capacidade de produção que pode levar a uma segunda escassez global de chips.

“As tensões geopolíticas, as restrições comerciais e a dissociação das cadeias de abastecimento das empresas multinacionais de tecnologia da China continuam a representar sérios riscos para o fornecimento de semicondutores. Atrasos na construção de fábricas, escassez de materiais e outros fatores imprevisíveis também podem criar pontos de estrangulamento”, afirma o relatório.

Os EUA, por exemplo, aplicaram controlos de exportação relacionados com chips na venda de semicondutores à China, bem como aos Países Baixos e ao Japão. O Reino Unido também bloqueou a maioria dos pedidos de licença para empresas que pretendem exportar tecnologia de semicondutores para a China em 2023.

O Ministério do Comércio da China também anunciou que iria implementar controlos de exportação de produtos relacionados com gálio e germânio “para salvaguardar a segurança e os interesses nacionais”. Esses metais raros são essenciais na produção de chips, e a China produz 98% e 54% do fornecimento mundial de gálio e de germânio, respectivamente.

Os governos de todo o mundo também estão a gastar milhares de milhões de dólares para aumentar a sua própria capacidade de produção de semicondutores, sendo a principal razão a redução da sua dependência de outros países. No entanto, a segurança dos dados também desempenha um papel importante; ao manter a cadeia de abastecimento dentro das suas fronteiras, as autoridades podem proteger-se melhor contra a espionagem e os ataques cibernéticos.

Em 2022, os EUA aprovaram a Lei CHIPS, para fornecer os investimentos necessários em pesquisa de semicondutores e incentivos à fabricação, bem como reforçar a economia, a segurança nacional e as cadeias de abastecimento da América. A Casa Branca também lançou um modelo para uma Declaração de Direitos da IA ​​para ajudar a regular a IA a nível interno e investiu na prova de conceito para infraestruturas nacionais partilhadas de investigação em IA.

Intel, TSMC, Texas Instruments e Samsung – a maior fabricante mundial de chips de memória – anunciaram planos para construir fábricas nos EUA

Em agosto de 2023, foi anunciado que o governo do Reino Unido dedicará £ 100 milhões (US$ 126 milhões) para promover o desenvolvimento de hardware de IA e escorar possíveis escassez de chips de computador. Apenas neste mês, a Amazon Web Services anunciou planos de investir £ 8 bilhões em data centers no país nos próximos cinco anos.

VEJA: Governo do Reino Unido anuncia £ 32 milhões para projetos de IA após eliminar o financiamento para supercomputadores

A União Europeia ofereceu 43 mil milhões de euros (46 mil milhões de dólares) em subsídios para impulsionar o seu setor de semicondutores com a sua Lei Europeia dos Chips, que foi adotada em julho de 2023. O bloco também tem o objetivo ambicioso de produzir 20% dos semicondutores do mundo até 2030,

Mas Anne Hoecker, chefe da prática de Tecnologia Global da Bain, disse que a busca pela soberania dos dados será “demorada e incrivelmente cara”.

Ela disse num comunicado de imprensa: “Embora em alguns aspectos sejam menos complexos do que construir fábricas de semicondutores, estes projetos exigem mais do que garantir subsídios locais. Hyperscalers e outras grandes empresas de tecnologia podem continuar a investir em operações localizadas de IA que garantirão vantagens competitivas significativas.”

O relatório da Bain acrescenta que modelos de linguagem pequena com algoritmos que usam RAG, ou geração aumentada de recuperação, e incorporações de vetores, poderiam se beneficiar da soberania dos dados, já que lidam com muitas tarefas de computação, rede e armazenamento perto de onde a IA os dados são armazenados.

Orientação para executivos da cadeia de suprimentos de IA para resistir à escassez de chips

O relatório da Bain descreve algumas recomendações para empresas que utilizam semicondutores para sobreviver a outra escassez global de chips:

• Obtenha uma compreensão profunda e rastreie toda a cadeia de fornecimento de IA, incluindo componentes de data center, PCs e smartphones, além de dispositivos periféricos, como roteadores e equipamentos de rede.
• Assine acordos de compra de longo prazo para garantir o acesso aos chips em caso de possíveis interrupções.
• Projete produtos para usar semicondutores padrão da indústria em vez de chips específicos de aplicação para maximizar a compatibilidade com diferentes fornecedores e flexibilidade no fornecimento.
• Fortalecer a cadeia de abastecimento contra incertezas geopolíticas, como tarifas ou regulamentações, diversificando fornecedores e adquirindo componentes de múltiplas regiões.

Os autores do relatório escreveram: “Os executivos ainda podem sentir-se cansados ​​devido às interrupções no fornecimento de semicondutores provocadas pela pandemia, mas não há tempo para descansar porque o próximo grande choque no fornecimento se aproxima. Desta vez, porém, os sinais são claros e a indústria tem a oportunidade de se preparar.

“O caminho a seguir exige vigilância, previsão estratégica e ação rápida para reforçar as cadeias de abastecimento. Com medidas proativas, os líderes empresariais podem garantir a sua resiliência e sucesso num mundo cada vez mais habilitado para a IA.”