В мире наступил очередной кризис. На автомобильных заводах сокращаются рабочие смены; чтобы купить PS5, вышедший полгода назад, надо неплохо постараться, ведь количество производимого товара и его цена обратно пропорциональны друг другу; Apple откладывает старт продаж iPhone12 на несколько месяцев вперед. Неужели все дело в новых вакцинах? Неужели производимых микрочипов хватает только для прививок? Кхм… извините.

Почему возник такой парадокс, когда потребители столкнулись с ростом цен и нехваткой товаров в самых различных сферах (от мобильных телефонов до автомобилей и игровых приставок), а производители сокращают штат и время работы сотрудников? Да, вы прочитали заголовок и, конечно же, понимаете, о чем идет речь. Современный рынок испытывает довольно тяжелые технологические времена. Количество перспективных идей растет, а вот минимальных структурных единиц, составляющих основу настоящих и будущих устройств, в должной мере не хватает. С чем связан взрывной спрос на микрочипы и недостаточно высокое предложение? Кто от этого страдает, а кто, наоборот, выигрывает? Как, по мнению игроков крупного бизнеса, можно исправить сложившуюся ситуацию? Обо всем по порядку.

Распоряжение президента Джо Байдена, призывающее к пересмотру цепочек поставок критически важных продуктов, проливает свет на продолжавшееся десятилетия сокращение американских мощностей по производству полупроводников. По данным Ассоциации полупроводниковой промышленности, доля США в мировом производстве полупроводников составляет всего 12% по сравнению с 37% в 1990 году. Ситуация, когда 88% полупроводниковых чипов, используемых в промышленности США, включая автомобилестроение и оборонную промышленность, производятся за пределами США может на первый взгляд не вызывать тревогу. Однако три проблемы делают ее критически острой для США как еще сохраняющих статус мирового лидера в области электроники: высокий мировой спрос, отсутствие средств производства и ограниченные инвестиции.

Мировой спрос

Ford F150 — один из наиболее продаваемых автомобилей на протяжении последних 30 лет. По данным исследования Automotive News Data Center, компания продает по одному пикапу каждые 30 секунд. За год у машин появляется около одного миллиона новых хозяев. Точнее сказать – появлялось. До начала пандемии. С ее приходом все довольно сильно поменялось. Любому автомобилю для функционирования необходимы те же самые микрочипы, которые используются и в любой другой технике. А что произошло с переходом людей на удаленный режим работы? Правильно. Спрос на ноутбуки, мобильные телефоны, роутеры и различное иное оборудование колоссально возрос. Например, на 1 квартал 2021 года по всему миру было продано[1] 119 млн графических процессоров, из которых 90 млн были предназначены для ноутбуков (исторический максимум); к слову сказать, в 4 квартале 2018 года все довольно сильно радовались, ведь получились продать 94 млн GPU.

Интернет-провайдеры устали отвечать на бесчисленные запросы пользователей (по крайней мере в начале пандемии) на тему: «а почему у меня ничего не работает? Как это так?». Так почему же? Потому что серверы перестали справляться с возросшей нагрузкой на сеть. Сервер – это что? Это та же самая машина, для стабильной работы которой при увеличивающейся нагрузке необходимы новые запчасти.

Вот и получается замкнутый круг. Таким образом, выстраивается определенная очередь из потребителями микрочипов, их потребителей и их потребителей, где каждый имеет свое место. Например, вышеупомянутая автомобильная промышленность, как выяснилось, находится далеко не в начале. Поставки сокращаются, спрос увеличивается, цены растут. Экономика, одним словом.

Так сложилось, что рынок производства микрочипов вращается вокруг монополиста. Им является тайваньская компания TSMC, имеющая долю рынка — 56%[2]. Наверное, название компании не у каждого на слуху, но этот гигант снабжает микрочипами огромное количество потребителей рынка, в которые входят производители не только вычислительной техники, но и бытовой, транспортной, оборонной промышленности и т.д.

Отсутствие средств производства

Полупроводниковые компании США занимают 47% мирового рынка продаж микросхем, но только 12% из них локализованы в США. Для удовлетворения ожиданий в отношении все более быстрой и интеллектуальной электроники требуются инновации в конструкции микросхем, которые, в свою очередь, зависят от самых передовых производственных технологий, доступных на локальном уровне. Достижения в производстве полупроводников основаны на количестве транзисторов, приходящихся на квадратный миллиметр. Самые передовые технологии и оборудование для производства полупроводников, располагаемые в так называемых фабах, имеют маркировку 5 нанометров, что равно одной миллионной доли миллиметра. Число относится к процессу, а не к какой-либо конкретной характеристике чипа. Как правило, чем меньше номинал в нанометре, тем больше транзисторов на квадратный миллиметр, хотя не все так просто. Наивысшая плотность транзисторов составляет около 100 миллионов на квадратный миллиметр.

Тайвань и Samsung в Южной Корее разрабатывают 3-нанометровые фабы, в то время как в США еще нет и 7-нанометровых. Intel объявила, что ее 7-нанометровая фабрика не будет готова к производству до конца 2022 или начала 2023 года. Это оставляет США без средств производства самых передовых микросхем.

Недостаток инвестиций

Правительства Тайваня, Южной Кореи, Сингапура и Китая ежегодно инвестируют десятки миллиардов долларов в свою полупроводниковую промышленность. Эти инвестиции включают не только сами объекты, но также исследования и разработки технологий, необходимых для перехода к фабам следующего поколения. Подобные стимулы в США остаются незначительными.

По словам генерального директора тайваньского монополиста, Си Си Вэя, в настоящее время TSMC планируют инвестировать 30 млрд долларов в модернизацию и расширение своих производственных мощностей. Сейчас в активной стадии находится строительство завода в Аризоне стоимостью 12 млрд долларов, который сможет производить 20 000 кремниевых пластин в месяц. Для сравнения — основные мощности компании в Тайване выпускают 1 млн пластин в месяц, то есть за такие деньги дополнительный завод поднимет производительность всего лишь на 2%!

Слухи

По словам[3] генерального директора Cisco Systems, Чака Роббинса, уже к осени этого года проблема с недостатком микрочипов должна сгладится благодаря наращиванию мощностей рядом предприятий. При этом TSMC[4] и NVIDIA[5] считают, что уравновешивания товарного рынка потребуется не менее нескольких лет.

Полупроводники — центральное место битвы США и Китая за технологическое превосходство. Битвы, которая грозит дальнейшим дроблением глобальных цепочек поставок и нарушением международной торговли. «Никто не является неприкасаемым», — заявил Абишур Пракаш — автор и консультант Центра инноваций будущего в Торонто. «Индустрия микрочипов больше не может вести бизнес, как в прошлом, когда страны были «открыты» друг для друга. Теперь компаниям, производящим микрочипы, нужны лицензии правительств, прежде чем они смогут предпринять какие-либо шаги».

В сентябре прошлого года правительство США наложило санкции на крупнейшего китайского производителя микросхем, Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC), сославшись на военное использование их продукции в Китае.

Двумя месяцами позже Китай опубликовал свой 14-й пятилетний план, повышающий автономию производства полупроводников, чтобы помочь достичь технологической самостоятельности. 5 марта премьер-министр Китая Ли Кэцян согласно принятого плана партии выделил инвестиции на развитие полупроводниковых технологий.