Производство чипов: собрать все звенья в одну цепочку » Элитный трейдер
Элитный трейдер


Производство чипов: собрать все звенья в одну цепочку

Америка стремится создать независимое от внешних поставщиков производство
13 декабря 2022 Открытие | Открытый журнал Скворцов Дмитрий
Санкции США против китайской микропроцессорной отрасли имеют две цели. Официальная состоит в том, что Соединённые Штаты хотят законсервировать технологическое отставание Китая и помешать ему наладить производство передовых полупроводников по технологическому процессу 3–14 нм. Неофициальная — стремление закрепить за собой перспективные рынки и не допустить на них КНР.

Каким будет эффект от санкций США против Китая
Новые правила Вашингтона запрещают Китаю доступ к технологиям, необходимым для производства передовых чипов. Продажа этих чипов и оборудования, необходимого для их производства, китайским компаниям без лицензии также запрещена.

Это не первый случай, когда США пытаются затормозить развитие КНР в сфере высоких технологий, но нынешняя попытка наиболее комплексная и последовательная, а потому, по мнению многих аналитиков, может стать эффективным средством контроля за прогрессом Китая в критически важной сфере. Санкции затруднят работу ряда китайских технологических компаний — от производителей микросхем до компаний, которые занимаются созданием искусственного интеллекта.

Исходная посылка санкций США состоит в том, что чипы, произведённые по технологии с меньшим числом нанометров, имеют больше транзисторов, плотно расположенных на одной и той же площади поверхности, и это обеспечивает более высокую скорость обработки сигналов. Учитывая, что размер чипа за последние годы существенно не изменился, каждое новое поколение обладает гораздо большей производительностью.

Полупроводники, которые маркированы как использующие 7-нм и более мелкие процессы, имеют решающее значение для новейших потребительских товаров. В телефонах Apple iPhone, MacBook и Samsung Galaxy используются 5-нм чипы, в игровых приставках Sony — 6-нм.

Лидеры мировой полупроводниковой отрасли и место США среди них
В 1990 г. микропроцессоры производились только в Европе, США и Японии.

Распределение производства чипов по странам и регионам в 1990 году

Производство чипов: собрать все звенья в одну цепочку


Тридцать лет спустя количество стран-производителей чипов увеличилось, а их доли в глобальном производстве поменялись.

Распределение производства чипов по странам и регионам в 2020 году



Сегодня только две страны, Тайвань и Южная Корея, обладают передовыми технологиями для производства высококачественных чипов. На их долю приходится около половины мирового рынка полупроводников. Остальное состоит в основном из чипов, произведённых по технологиям предыдущих поколений. США занимают 12% мирового рынка в данной отрасли. При этом американские компании лидируют в разработке топологии новых микросхем, но сами почти не занимаются производством высококачественных чипов в больших масштабах.

Ещё один ключевой элемент в технологической цепочке — производство специальных фотолитографических машин, с помощью которых на кремниевой пластине создаётся начинка процессора. Эта отрасль более монополизирована, чем производство чипов. Оборудование для самых передовых техпроцессов (3 нм и меньше) делают только в компании ASML из Нидерландов.

Доля макрорегионов на различных этапах технологической цепочки создания чипов в 2019 году



Несмотря на низкую долю в производстве, США сохраняют огромное влияние на мировую микропроцессорную отрасль. Многие этапы процесса создания полупроводников, включая проектирование микросхем, исследования, разработку, изготовление и тестирование, зависят от технологий, которые были разработаны в США и защищены американскими патентами.

Особенно это относится к оборудованию, необходимому для производства новейших чипов. В США находятся три крупнейших производителя оборудования для производства микросхем — Lam Research, KLA и Applied Materials. Ещё один ключевой производитель, ASML, пока не подпадает непосредственно под введённые Вашингтоном запреты, но это может измениться.

Новейшие чипы изготавливаются по 5-нм технологическим процессам. На разработку машин, которые их производят, было потрачено более 15 лет. Технология изготовления микросхем, основанная на EUV-литографии (экстремальной ультрафиолетовой литографии), — один из наиболее сложных технологических процессов, освоенных сегодня. И если Китай потеряет доступ к этой технологии, то неизвестно, сколько времени займёт у него разработка собственного аналога (при том, что прогресс ASML будет продолжаться).

До последнего времени запреты США были направлены на то, чтобы сохранить технологический разрыв примерно в два поколения (или в четыре года, если считать, что новое поколение процессоров появляется каждые два года) между возможностями Китая по производству чипов и остальным миром, в первую очередь США, Тайванем и Южной Кореей.

Проблемы китайских компаний
Санкции ударили прежде всего по ведущим китайским производителям чипов. Доходы двух крупнейших компаний — Semiconductor Manufacturing International Corp. и Yangtze Memory Technologies Corp. — пострадают. В прошлом месяце Apple приостановила планы по использованию чипов Yangtze Memory Technologies в своих продуктах. Для этих двух компаний санкции означают потерю американских рынков и снижение будущей прибыли.

Та часть санкций, которая ограничивает поставки в Китай современных чипов, призвана оказать воздействие другого рода. В последнее время в КНР широко применяют чипы производства Nvidia. Речь идёт не только о широко известных видеокартах, которые использовались в игровых компьютерах и при майнинге криптовалют. Ускорители вычислений Tesla и профессиональные графические процессоры Quadro (и то и другое — производства Nvidia) имеют огромное значение в системах обучения алгоритмов искусственного интеллекта, основанных на обработке огромных объёмов данных.

Теоретически продукцию Nvidia можно заменить на немного уступающие им аналоги от Intel или Advanced Micro Devices (AMD). Но все они также производятся или разработаны в США и подпадают под санкции.

В результате пострадает и крупнейший в Китае поставщик камер видеонаблюдения Hikvision, и самый крупный в КНР разработчик программного обеспечения для искусственного интеллекта SenseTime. Среди затронутых запретами окажутся автоконцерны и компании, которые занимаются беспилотными автомобилями, а также предприятия, которым требуются большие фермы серверов данных (например, технологические группы Tencent и Alibaba).

На этом фоне правительство Китая заявило о намерении привлечь крупнейшие компании, включая корпорацию Alibaba и телекоммуникационный холдинг Tencent, к разработке полупроводниковых чипов на фоне возможного введения новых ограничений со стороны США.

По данным Financial Times, в проекте также задействованы Академия наук КНР и другие исследовательские учреждения. Перед консорциумом высокотехнологичных гигантов и научных институтов стоит задача снизить зависимость страны от крупнейшего производителя чипов ARM, контрольным пакетом акций которого владеет японский холдинг SoftBank.

Как отмечает издание, китайские разработчики используют открытую процессорную архитектуру RISC-V, ставшую в последние годы основным конкурентом системы ARM.

«Наша цель — заменить чипы ARM в наиболее высокотехнологичных продуктах на новые решения на базе RISC-V», — заявил старший инженер из подразделения Alibaba T-Head, которое специализируется на полупроводниках. Но как быстро Китаю удастся реализовать эти планы, пока неясно.

Уязвимость Америки
Сегодня на долю Китая приходится почти пятая часть мирового производства полупроводников, что значительно превосходит аналогичный показатель США. Китай производит недорогие чипы, которые используют технологии 14 нм и старше. Китайские компании достигли мирового уровня конкурентоспособности для чипов памяти NAND.

Американские отраслевые эксперты констатируют, что до последнего времени производство чипов не самых новых поколений в Китае наращивалось намного быстрее, чем кто-либо мог ожидать.

Преимущество КНР заключалось в способности обеспечивать более низкую себестоимость и продавать чипы по более низким ценам, чем конкуренты из других стран. Утверждается, что Пекин потратил более 100 млрд долл. на поддержку китайской индустрии чипов.

В настоящее время эти устройства, сделанные в КНР, широко используются в продуктах, производимых по всему миру, где не требуются самые передовые технологии. Например, в автомобилях и бытовой технике применяются стандартные компоненты, которые хорошо работают на основе старых 40-нм и 65-нм чипов.

Ведение антикитайских санкций поставило США перед двумя угрозами.

Во-первых, стал обсуждаться сценарий, при котором обострение напряжённости (возможно, из-за Тайваня) побудит Китай ввести собственные запреты на экспорт технологий.

Но даже если этого не произойдёт, со временем возможно возникновение другой проблемы. Если попытка замедлить развитие Китая будет успешной, а прогресс американских производителей чипов не будет стоять на месте, может сложиться ситуация, когда между американскими и китайскими чипами назреет «конфликт поколений». В технических устройствах, в которых наряду со штучными продвинутыми чипами американской разработки (и тайваньского производства) широко используются более простые и дешёвые китайские чипы, может возникнуть проблема согласования тех и других. Не имея доступа к спецификациям новых американских чипов (или легального права использовать эти спецификации в своих разработках), китайские компании, скорее всего, не смогут в будущем обеспечивать совместимость своих чипов с новым поколением американских.

Такая ситуация будет бить по китайским производителям, потому что американцы смогут наладить производство более простых чипов у себя или в находящихся под контролем США странах. Но о создании подобной индустрии нужно позаботиться заранее и сделать необходимые инвестиции. А гарантировать инвесторам их рентабельность (по отношению к более дешёвому китайскому производству) можно будет только исключив в будущем конкуренцию с китайской продукцией. Однако это неизбежно приведёт к удорожанию конечной продукции, в составе которой китайские чипы будут заменены на американские.

Сеульский обозреватель Financial Times Джун Юн, предсказывая такое развитие событий, опасается, что «в долгосрочной перспективе запрет США на китайские технологии вызовет рост цен на все виды чипов, и эта тенденция будет поддержана предприятиями по обе стороны “великого кремниевого водораздела”, возникшего между Востоком и Западом».

Время собирать кремний
Одновременно с ужесточением антикитайских санкций идёт перемещение на территорию США производств чипов последних поколений и строительство аналогичных новых предприятий американскими компаниями. Принят закон о выделении из бюджета США 52 млрд долл. на развитие производства на территории страны самых современных процессоров. При этом бюджетные деньги будут лишь дополнением к собственным инвестициям американских (и не только) компаний.

Texas Instruments — вложит 30 млрд долл. в постройку двух фабрик в штате Техас, которые начнут выпускать первую продукцию уже в 2025 г. В планах компании расширить количество заводов до четырёх, тем самым обеспечив до 3000 новых рабочих мест.
Samsung Foundry — американское подразделение южнокорейской компании планирует выделить 17 млрд долл. на возведение полупроводникового завода в Техасе. Производитель уже начал закладывать фундамент будущего строения и планирует ввести фабрику в эксплуатацию в 2024 г. Технологический процесс — 3 нм.
Intel — в течение десяти лет планирует построить в Огайо мегазавод, который займёт до 400 га площади. Инвестиции составят 100 млрд долл., а запуск первых мощностей планируется в 2025 г. Производственный комплекс будет использоваться не только для создания чипов, но и для научно-исследовательской деятельности. Таким образом, Intel обеспечит работой не менее 3000 человек, а для возведения фабрики привлечёт до 7000 строителей.
GlobalFoundries — потратит до 15 млрд долл. на постройку новых фабрик в штате Нью-Йорк. Деньги пойдут не только на возведение производственных мощностей, но и на строительство новых дорог и развязок. Среди клиентов компании может оказаться и Apple.
TSMC — 6 декабря запустила первую линию своего строящегося предприятия в Аризоне для изготовления чипов по 5-нм техпроцессу. Новые мощности будут ориентированы в первую очередь на таких техногигантов, как Apple, Qualcomm, Nvidia и других. Запуск фабрики на полную мощность запланирован в 2024 г.
SK Hynix — на 2023 г. компания запланировала строительство нового предприятия в США, а на 2025 г. — запуск на нём серийного производства микросхем. Компания предоставит до 1000 новых рабочих мест.

Доля отдельных компаний в мировом производстве чипов в 2021 году



Когда все эти предприятия начнут работать, Соединённые Штаты уже не будут зависеть от внешних поставок наиболее современных чипов. Это позволит Вашингтону ограничить передачу разрабатываемых в США новейших чипов в производство за рубежом, что должно ещё больше укрепить американское лидерство.

На пути к технологической монополии
Поощряя инвестиции в создание передового производства процессоров на территории США, Вашингтон не боится, что эти производства останутся без заказов, хотя одновременно вводятся запреты на поставки наиболее производительных чипов в Китай. США рассчитывают на расширение рынка, и это неслучайно.

Успехи в создании искусственного интеллекта позволяют прогнозировать лавинообразный рост спроса на самые производительные процессоры. И в США намерены ограничить Китаю доступ к этому рынку. Казалось бы, американские политики совсем не стремятся к договорённостям относительно Тайваня, чтобы обеспечить себе при любом изменении статуса острова доступ к продукции тайваньских фабрик чипов. Но на самом деле США провоцируют обострение геополитической напряжённости и под этим предлогом переманивают к себе в том числе тайваньскую TSMC.

В результате на территории США, где уже сконцентрированы начальные элементы технологической цепочки создания новых процессоров, появляются недостающие звенья, связанные с непосредственным изготовлением чипов.

https://journal.open-broker.ru/ (C)
Не является индивидуальной инвестиционной рекомендацией
При копировании ссылка обязательна Нашли ошибку: выделить и нажать Ctrl+Enter