Multi-crisis in de productie van computerchips (deel 1)

(Foto Tim Reckmann, Flickr CC2.0)

Zie hier een Engelse vertaling (English translation) En er zijn wat correcties aangebracht die werden aangedragen door oplettende lezers, waarvoor hartelijk dank!)

Inleiding

In de meeste debatten komt de hype rond zogenaamde “kunstmatige intelligentie” (AI) tot ons in een puur virtuele vorm; als de belofte van een vrijwel onvoorwaardelijke automatisering van bijna alle gebieden van het leven door een ingrijpende reorganisatie van de interactie tussen mens en machine op basis van menselijke taal. We hebben de politieke en economische gevolgen van deze technologische sprong al besproken, in het bijzonder de toename van sociale ongelijkheid en de afhankelijkheid van een technocratisch oligopolie (= de weinige hoeders van de grote taalmodellen) in Die Goldgräber der Künstlichen Intelligenz (de goudgravers van Kunstmatige Intelligentie).

In ChatGPT als Hegemonieverstärker (ChatGPT als hegemonieversterker) analyseerden we een politiek relevante vernauwing van algemenere discoursen door een verheerlijking van de mainstream in combinatie met een te verwachten verschuiving naar rechts. De interactie van sociale media met taalgeneratoren zoals ChatGPT vermindert aantoonbaar discursieve diversiteit en bevordert sociale fragmentatie.

Deze tekst zal zich bewust richten op de materiële kant van kunstmatige intelligentie in de context van meerdere met elkaar verweven crises – in het bijzonder de ecologische crisis in samenhang met de crisis van nieuwe oorlogen over een multipolaire wereldorde. Onze eerste tekst Klima – das grüne Vehikel der KI-Offensive (Klimaat – het groene vehikel van het AI-offensief) heeft dit onderwerp al aangesneden. Op het gebied van klimaatvernietiging blijkt AI een brandversneller te zijn en niet, zoals vaak wordt gefantaseerd, een centraal oplossingsinstrument voor een optimalisatieprobleem dat te complex is voor mensen.

De enorme uitbreiding van AI-datacenters verbruikt een enorme hoeveelheid energie, en niet alleen voor het trainen en bedienen van de grote taalmodellen (een enkele trainingsrun van het huidige GPT-4 taalmodel kost 64 miljoen dollar aan elektriciteit). De ontwikkeling en productie van chips kost enorme hoeveelheden energie en water – er zijn ook zeldzame metalen nodig zoals germanium en gallium. De meeste computerhardware heeft dus al een grote impact op het klimaat voordat deze voor het eerst wordt ingeschakeld (*1). Naast de energie-intensieve werking van de datacenters (toegevoegd stroomverbruik van de processors + hun actieve koeling) draagt ook het weggooien van de krachtige hardware, die soms maar twee jaar wordt gebruikt, bij aan de enorme ecologische voetafdruk.

De VS en de EU investeren momenteel veel geld en andere middelen in de wederopbouw van een “binnenlandse” halfgeleiderindustrie – met als doel hun door crisis geteisterde technologische dominantie ten opzichte van hun verklaarde “systeemrivaal” China veilig te stellen. Kunstmatige intelligentie in het bijzonder is geïdentificeerd als een sleuteltechnologie: een technologie die ondenkbaar zou zijn zonder de nieuwste microchips – ontworpen door Nvidia in Silicon Valley, VS en geproduceerd door TSMC in Taiwan met wereldwijd unieke belichtingsmachines van ASML in Eindhoven, Nederland. Ondertussen heeft China een ongekend snelle economische en technologische opkomst gekend – waarvan het einde nog niet in zicht is, ook al is de Chinese economische groei de laatste jaren wat vertraagd. Op sommige kerngebieden zoals elektromobiliteit, hogesnelheidstreinen, hernieuwbare energie en 5G laten Chinese bedrijven hun westerse concurrenten nu achter zich. Als geen van beide partijen in staat is om zijn belangen op andere manieren te laten gelden, dreigt de huidige escalerende handelsoorlog uit te draaien op een hete oorlog. Dit roept de praktische vraag op of en hoe oorlog en de verdere militarisering van de samenleving een halt kan worden toegeroepen.

Chips zijn vanaf het begin een belangrijke militaire technologie geweest. We interpreteren de geplande chipfabrieken ook als onderdeel van de noodzakelijke economische ontvlechting ter voorbereiding op oorlog. Deze chipfabrieken die nu ook hier in Duitsland worden gebouwd (bijv. Intel in Maagdenburg of TSMC en Infineon in Dresden) zijn daarom punten waar verzet kan en moet beginnen om een linkse kritiek te formuleren op zowel de voortschrijdende ecologische vernietiging als de normalisering van de oorlogslogica in de huidige meervoudige crisis. De chipindustrie is zowel zeer gespecialiseerd als wereldwijd geïntegreerd: hele toeleveringsketens zijn daarom afhankelijk van de producten en kennis van individuele bedrijven en locaties.

Deze tekst is een uitnodiging tot debat voor degenen die kritisch staan tegenover overheersing, deelnemers aan ecologische en antimilitaristische bewegingen. We willen een discussie en een praktijk die zich verzet tegen verdere militarisering en vernietiging van het milieu. Laten we nu uit deze toekomst breken – Keep the future unwritten!

Chipboom met ecologische gevolgen

De “chipfabrikant” Nvidia is momenteel de grootste begunstigde van de AI-hausse. De productie van high-end grafische chips voldoet al lang niet meer aan de vraag. Sinds het uitbrengen van ChatGPT eind 2022 is de waarde van het bedrijf ongeveer verzesvoudigd tot meer dan twee biljoen dollar – en dat terwijl Nvidia zelf geen chips produceert, maar ze alleen ontwerpt en laat maken. Nvidia ontwerpt speciale krachtige chips die zijn ontworpen voor machinaal leren van zogenaamde kunstmatige neurale netwerken, die eenvoudige rekenbewerkingen in parallelle werking van vele onderling verbonden “processorkernen” bijzonder effectief kunnen verwerken.

Volgens een empirische voorspelling uit de jaren ’60 (“Wet van Moore”) verdubbelt door de verdere ontwikkeling van lithografische methoden in de chipproductie het aantal schakelingen op hetzelfde oppervlak uiterlijk elke twee jaar. Dit komt ruwweg overeen met een verdubbeling van de chipprestaties. Dit resulteert in een quasi-cyclische vervanging van computerhardware door nieuwere, krachtigere hardware in veel toepassingsgebieden.

Deze voortdurende vervanging veroorzaakt enorme milieuschade. In het bijzonder in een door technocraten nagestreefde wereld van permanent groei van dataficering en netwerken, waarin alles met alles geacht wordt te communiceren (smartificatie via 5G-netwerken / Industrie 4.0), neemt deze (cyclische vervangings-)productie van computerchips exponentieel toe.

Bovendien neemt de omvang van de milieuvernietiging voor de productie van één enkele chip toe naarmate de vermogensdichtheid toeneemt. Het duurt drie tot vier maanden voordat een siliciumwafer de verschillende verwerkingsstadia heeft doorlopen om een eindproduct te worden. De wafers worden uitgebreid verwerkt in een groeiend aantal processtappen waarin microscopisch kleine lagen worden aangebracht, patronen worden ingebrand en overbodige onderdelen worden afgeschraapt in volledig geautomatiseerde processen. Het spoelen met enorme hoeveelheden ultrazuiver water is een belangrijk onderdeel van dit proces.

Als we uitgaan van een stuk siliciumschijf (wafer) van dezelfde grootte voor een computerchip, dan vereist de modernste 2nm-procestechnologie aanzienlijk meer elektriciteit (x3,5) en ultrazuiver water (x2,3) voor de productie in vergelijking met de oudere 28nm-technologie. De uitstoot van broeikasgassen (in CO2-equivalenten) neemt toe met een factor 2,5 (per computerchip).(*2)

Voor de Taiwanese chipfabrikant TSMC, de grootste contractfabrikant ter wereld, die onder andere ook aan Apple levert, betekent dit momenteel dat TSMC verantwoordelijk is voor zes procent van het nationale elektriciteitsverbruik. De ecologische voetafdruk is catastrofaal, aangezien bijna de helft van de elektriciteit in Taiwan afkomstig is van vuile kolencentrales. Het bedrijf gebruikt 150 miljoen liter water per dag om de wafers te reinigen met ultrapuur water. Dit ondanks het feit dat Taiwan al jaren te kampen heeft met een tekort aan drinkwater. Door een gebrek aan regen en perioden van droogte is het niveau van de waterreservoirs aanzienlijk gedaald. In sommige steden in Taiwan moest het drinkwater al gerantsoeneerd worden en de waterdruk verlaagd om de wereldwijde toeleveringsketens van belangrijke halfgeleiders niet te verstoren. De regering laat in het hele land putten slaan en probeert boze rijstboeren te sussen met compensatiebetalingen.(*3)

In een paper dat in oktober 2020 werd gepubliceerd, gebruikten onderzoekers van de Harvard University (*4) openbaar beschikbare duurzaamheidsrapporten van bedrijven als TSMC, Intel en Apple om aan te tonen hoe het gebruik van computers toeneemt en daarmee ook de milieuschade. Verwacht wordt dat informatie- en computertechnologie in 2030 goed zal zijn voor 20% van de wereldwijde vraag naar energie, waarbij hardware verantwoordelijk is voor een groter deel van deze ecologische voetafdruk dan de werking van een systeem, aldus de onderzoekers: “Het grootste deel van de koolstofvoetafdruk is afkomstig van chipfabricage, niet van hardwaregebruik en energieverbruik.”

Het resultaat is dat de meest geavanceerde chipfabrikanten al een grotere ecologische voetafdruk hebben dan sommige traditioneel vervuilende industrieën, zoals de auto-industrie. Uit bedrijfsgegevens blijkt bijvoorbeeld dat de fabrieken van Intel in 2019 al meer dan drie keer zoveel water verbruikten als de fabrieken van autofabrikant General Motors en meer dan twee keer zoveel gevaarlijk afval produceerden.

Halfgeleiders zijn de materiële kant van de informatietechnologische aanval

Het concept van technologische aanval dient ons om een kritiek op technologie te ontwikkelen als een kritiek op macht en samenleving. Om te begrijpen waarom we innovaties en technologische ‘vooruitgang’ als een aanval karakteriseren,

“Moeten we ons realiseren dat het juist de kapitalistische innovatietheoretici en -strategen zijn die innovatie opvatten als een alomvattend offensief, als een alomvattende schok. Een schok die niet alleen gericht is op de vernietiging en reorganisatie van het werk, maar van de hele maatschappij op alle gebieden, van werk tot vervoer, gezin, onderwijs en cultuur. Ze zien innovaties niet simpelweg als ‘uitvindingen’. Ze vatten ze op als het gebruik van basistechnologieën die het potentieel hebben voor alomvattende vernietiging of zelfs ‘ontwrichting’ en reorganiserende onderwerping en reorganisatie.” (*5)

De informatietechnologische aanval waar we het hier over hebben is niet de eerste aanval van innovatie:

“In de zogenaamde ‘industriële revolutie’ bijvoorbeeld, dienden nieuwe machines (stoommachines, automatische weefgetouwen, enz.) niet alleen om verouderde vormen van arbeid en de daarop gebaseerde levensgewoonten te vernietigen, maar eerder om de hele bevolking ‘op te schudden’. […] [Een] daaropvolgende golf van geweld werd gelanceerd rond de elektrische en chemische industrie. Het was nauw verbonden met de vormen van gedragsdiscipline en mentale conditionering door het Taylorisme en het Fordisme. De materiële kern lag in de aanval van de technologie van de elektrisch aangedreven lopende band en haar utopie op de maatschappij als geheel. Als de centrale ‘uitvinder’ of ‘innovator’ noemde de Amerikaan Frederick Taylor zijn systeem zelf expliciet een ‘oorlog’ tegen de autonomie van arbeiders (meestal migrerende landarbeiders) en hun ongereguleerde manier van leven.” (*6)

Informatietechnologie als overheersingstechniek

Zowel in China als in de VS en Europa vormen informatietechnologieën tegenwoordig een centrale pijler in de stabilisatie en handhaving van de kapitalistische heerschappij – zowel civiel als militair/politioneel. Ubiquitous computing (voor de alomtegenwoordige verzameling en beschikbaarheid van alle alledaagse gegevens, bijv. via smartphones) en kunstmatige intelligente modellering van deze gegevens (bijv. voor gedragsvoorspelling), vooral met technieken voor machinaal leren, zijn alleen mogelijk geworden door de enorme toename van de opslag- en rekencapaciteit van microchips in de afgelopen twee decennia.

De economische productiviteit is al lang afhankelijk van de kwaliteit en beschikbaarheid van IT-toepassingen en hun hardware, vooral daar waar arbeid duur is. Zo kon de auto-industrie in Duitsland tijdens de pandemie van het coronavirus tijdelijk niet produceren omdat de benodigde chips en eenvoudige micro-elektronica niet beschikbaar waren vanuit het Verre Oosten.

Het repertoire van regeringstechnieken die uiteindelijk gebaseerd zijn op informatietechnologieën en de computerkracht die daarvoor nodig is, ook bekend als “digitalisering”, is behoorlijk divers. Nudging bijvoorbeeld lijkt goed te passen in het (post)democratische zelfbeeld van de EU. Deze technologie maakt het immers zeer waarschijnlijk dat gewenst gedrag kan worden gegenereerd zonder dwang te hoeven gebruiken. Een ander voorbeeld zijn de sociale kredietsystemen van de Chinese overheid, die een hoge druk uitoefenen op individuen om zich sociaal conform te gedragen.

Deze verschillende en complementaire overheersingstechnieken betekenen een diepgaande transformatie van de samenleving. Ze zijn daarom een aanval op het leven en de arbeid van mensen. De regeringen van beide – zogenaamd totaal verschillende politieke systemen – erkennen de mogelijkheden die voortkomen uit de ontwikkeling van digitale technologieën en stimuleren de implementatie ervan. Een centraal effect van de technologische aanval is de creatieve vernietiging (Schumpeter) van bestaande sociale structuren en vormen van socialiteit. Dit heeft twee belangrijke doelen. Enerzijds worden door de aanval voortdurend nieuwe gebieden van het menselijk leven gevaloriseerd in de zin van een oorspronkelijk accumulatie voor het kapitaal.Ten tweede maakt de technologische aanval het mogelijk om sociaal gedrag (bij benadering) te voorspellen en te controleren. Met andere woorden, het doel is om een voorspellende controlemaatschappij te creëren.

Computerchips zijn een cruciale bron voor de oorlogsindustrie

Kort nadat ze in 1933 aan de macht waren gekomen, begonnen de nazi’s de Duitse economie voor te bereiden op de oorlog. Het aandeel van de bewapeningskosten in het BBP steeg tussen 1933 en 1938 van 1% naar 20%. De genomen maatregelen omvatten ook de bouw van staalfabrieken, die zeer oneconomisch waren omdat ze niet konden concurreren met goedkoop (bijv. Sovjet) staal op de wereldmarkt. De nazi-staat subsidieerde de industrie massaal en rechtvaardigde dit met de noodzaak van economische “zelfvoorziening”. Vandaag de dag subsidiëren degenen die hun nationale economie “onafhankelijk” willen maken van buitenlandse goederen en dus klaar voor oorlog, niet langer in de eerste plaats staal-, aluminium- of rubberfabrieken, maar vooral chipfabrieken en energiebedrijven. De enorme stijging van de bewapeningsuitgaven in veel landen sinds het begin van de oorlog in Oekraïne, gekoppeld aan het streven naar economische “onafhankelijkheid” in sleutelsectoren zoals de halfgeleiderproductie en de energievoorziening, en de gelijktijdige ideologische bewapening (“Rusland ruïneren”) dienen een gemeenschappelijk doel: “klaar zijn voor oorlog”. Zo noemde de Duitse minister van Oorlog het tenminste. Als dit voorbereidende doel is bereikt, is het nog maar een kleine stap naar het daadwerkelijk voeren van oorlog. Rusland heeft onlangs laten zien hoe snel dit kan gaan.

Computerchips zijn vanaf het begin een belangrijke militaire technologie geweest. Het startpunt voor de ontwikkeling van de eerste computers was de Tweede Wereldoorlog. De eerste decennia werden sterk gekenmerkt door investeringen en eisen van het leger. Hoewel de verspreiding van pc’s, laptops en uiteindelijk mobiele apparaten in de civiele sector sinds de jaren 1970 heeft geleid tot de ontwikkeling van een steeds uitgebreidere digitale samenleving, blijft het gebruik voor militaire doeleinden een belangrijke drijfveer voor de ontwikkeling van halfgeleiders. Enorme onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten hebben decennialang militair relevante computertechnologieën bevorderd.

Zelfs conventionele wapens zoals raketten, bommen, enz. worden al lang uitgerust met chips. Naar verluidt moest Rusland tijdens de oorlog in Oekraïne vanwege gebrek aan microchips deze uit witgoed (wasmachines, enz.) halen en ze in eigen wapensystemen inbouwen om zo exportverboden te omzeilen.(*7) Naarmate wapensystemen steeds meer genetwerkt en autonoom worden, zullen de prestaties van IT-systemen en dus de beschikbaarheid van microchips die de nodige rekenkracht leveren een steeds belangrijkere rol spelen bij het bepalen van de militaire sterkte. Steeds meer AI-toepassingen vinden hun weg naar militaire IT-systemen: chatbots à la Chat-GPT worden geïmplementeerd in gevechtsmanagementsystemen (bijv. “AIP for Defence” van Palantir Inc.(*8) en in simulatiesystemen voor de strijdkrachten) en in simulatiesystemen voor de ontwikkeling van complexe besluitvormingsprocessen, bijv. bij de verdediging tegen vijandelijke droneaanvallen (bijv. “Ghostplay” van het Bundeswehr Centrum voor Digitalisering en Technologisch Onderzoek (*9)) of voor propagandadoeleinden en gerichte desinformatiecampagnes met behulp van door AI gegenereerde nepbeelden en -teksten. De belangrijkste taalmodellen zijn dual-use (civiel+militair) geworden, zelfs voordat het bedrijf OpenAI de civiele clausule over het gebruik van ChatGPT in januari 2024 heeft opgezegd.

Geavanceerde halfgeleiders in het middelpunt van de strijd om technologische superioriteit tussen de VS en China

In maart 2023 kondigde de Nederlandse regering onder druk van de Amerikaanse regering nieuwe beperkingen aan op de export van lithografische machines, d.w.z. de belichtingsmachines die centraal staan bij de productie van steeds krachtigere chips. De machines van ASML, de grootste producent van apparatuur voor chipfabricage met een marktaandeel van bijna 90%, mogen nu alleen met een speciale vergunning naar China worden geëxporteerd. Het doel van deze maatregel is om het moeilijker te maken voor China om zijn eigen chipproductie op te bouwen. China is al de grootste chipproducent ter wereld voor verouderde productietechnologieën vanaf 80nm en heeft dus een zeer relevante eigen industrie in deze sector. Het is echter niet in staat om de cruciale high-performance chips te produceren die nodig zijn voor bijvoorbeeld moderne servers, laptops, smartphones en grafische kaarten. Het Taiwanese bedrijf TSMC heeft een marktaandeel van meer dan 90%, vooral voor halfgeleiders in productietechnologieën onder 14nm, hoewel Chinese bedrijven de afgelopen maanden herhaaldelijk melding hebben gemaakt van beslissende doorbraken (*10). De outsourcing van de halfgeleiderproductie van de kapitalistische centra naar Taiwan aan de andere kant van de Stille Oceaan is een product van de neoliberale globalisering en de daarmee gepaard gaande deïndustrialisering in veel van de centra zelf.

In het algemeen kan worden gesteld dat de halfgeleiderindustrie zeer gespecialiseerd is en dat (wereldwijde) toeleveringsketens afhankelijk zijn van individuele bedrijven of fabrieken op veel plaatsen. Het is bijvoorbeeld niet alleen het Nederlandse bedrijf ASML waarvan de levering van nieuwe productiesystemen afhangt. ASML is zelf afhankelijk van andere leveranciers. De krachtige laser die wordt gebruikt om de wafers te belichten, is ontwikkeld door het in Ditzingen gevestigde machinebouwbedrijf Trumpf. Het spiegelsysteem dat wordt gebruikt om deze lasers naar het doel te leiden, is ontwikkeld door Zeiss uit Oberkochen. Zeiss gaat er ook prat op dat 80% van alle microchips die wereldwijd geproduceerd worden, geproduceerd worden met behulp van haar eigen optische systemen.(*11). Maar dat is niet alles – bij de productie van halfgeleiders zelf zijn honderden chemicaliën nodig. Sommige daarvan kunnen ook maar door een paar bedrijven worden geproduceerd. In Duitsland zijn dat BASF en Merck. En – je raadt het al – Merck beweert ook dat de chemicaliën die het produceert in bijna elke microchip ter wereld zitten. Vanwege hun belang voor de productie van halfgeleiders heeft de Duitse regering ook gesproken over exportbeperkingen voor in Duitsland geproduceerde chemicaliën naar China in april 2023.(*12)

China reageerde op zijn beurt in augustus 2023 met een exportbeperking voor gallium en germanium naar de EU. Deze grondstoffen zijn essentieel voor de productie van microchips. China is ’s werelds grootste producent van de mineralen gallium en germanium. De EU betrekt hiervan respectievelijk 71 en 45 procent uit China. De EU en haar belangrijkste westerse bondgenoot, de VS, werken er hard aan om hun eigen grondstoffenbasis op te bouwen.

Noten:

1 Dat geldt overigens ook voor standaardkomponenten als laptops en smartphones.

2 The environmental footprint of logic CMOS technologies, IMEC Studie, M.Bardon, B. Parvais (2020), https://www.imec-int.com/en/articles/environmental-footprint-logic-cmos-technologies

3 https://taz.de/Oekologischer-Fussabdruck-von-KI/!5946576/

4U. Gupta et. al. (2020), Chasing Carbon: The Elusive Environmental Footprint of Computing, http://arxiv.org/pdf/2011.02839

5 IT – Der technologische Angriﬀ des 21. Jahrhunderts“ in DISRUPT, https://capulcu.blackblogs.org/wp-content/uploads/sites/54/2018/10/Disrupt2018-11web.pdf

6 ibid

7 https://www.forbes.com/sites/erictegler/2023/01/20/is-russia-really-buying-home-appliances-to-harvest-computer-chips-for-ukraine-bound-weapons-systems/

8 „AIP for Defense“, Palantir, https://www.palantir.com/platforms/aip/defense/ .

9 „Ghostplay“, dtec.bw, https://www.ghostplay.ai/ .

10 https://www.ecns.cn/news/sci-tech/2023-11-29/detail-ihcvixpi0428703.shtml en https://www.reuters.com/technology/huaweis-new-chip-breakthrough-likely-trigger-closer-us-scrutiny-analysts-2023-09-05/

11 https://www.handelsblatt.com/unternehmen/industrie/industrie-chipherstellung-eine-frage-der-chemie/24995018.html

12 https://archive.is/https://www.bloomberg.com/news/articles/2023-04-27/berlin-erwagt-exportbeschrankung-von-chip-chemikalien-nach-china