Вся современная электроника оснащена чипами. Однако фабрик по выпуску микросхем в мире не так много, к тому же большинство из них сосредоточено в Юго-Восточной Азии. В период кризиса и сбоев в цепочках поставок компании и правительства задумались над тем, как решить эти проблемы путем локализации производств. В особой ситуации оказалась Россия, которая в 2022 году попала под серию санкций. РБК Тренды разобрались, что происходит на рынке чипов, какие у него перспективы и какое место в отрасли занимает наша страна.
Проблемы отрасли
По данным компании IDC (International Data Corporation), в 2022 году рынок полупроводников вырастет на 13,7% и будет оцениваться в $661 млрд.
Однако аналитики отмечают, что проблемы с производством и дефицитом компонентов для полупроводников сохранятся не только в 2022 году, но и в 2023-м.
IDC ожидает, что к III кварталу 2022 года спрос на уже произведенные чипы будет удовлетворен полностью, но сроки выполнения новых заказов увеличатся, поэтому нехватка полупроводников сохранится. Среди вызовов отрасли аналитики называют инфляцию и фискальную политику, локдауны в Китае и ситуацию на Украине.
Gartner ухудшила прогноз роста мирового рынка полупроводников на 2022 год. Аналитики ожидают рост на 7,4% вместо ожидавшегося подъема на 13,6%. Для сравнения — в 2021 году рынок вырос на 26,3%.
В Gartner также наблюдают «слабость на конечных рынках для полупроводников, особенно тех, которые зависят от потребительского спроса». Аналитики отмечают, что рост инфляции, налогов и процентных ставок на фоне повышения стоимости электроэнергии и топлива оказывает давление на доходы потребителей. В итоге они сокращают расходы на электронику, включая компьютеры и смартфоны.
Основные вызовы современной полупроводниковой промышленности:
- стоимость предприятий для производства современных чипов дорожает. Так, строительство одного цеха стоит более $10 млрд;
- растет стоимость оборудования. Один литограф (установка для нанесения рисунка на микросхему) от нидерландской компании ASML стоит $150 млн. В среднем, один цех нуждается в 500 таких машинах;
- сложность внутреннего устройства завода растет. Предприятиям требуются сложные коммуникации, стерильные помещения и так далее.
По этим причинам за последние годы многие компании перестали производить чипы. Еще в 2001 году передовые полупроводники выпускали 17 компаний, а теперь их осталось две — Samsung в Корее и TSMC на Тайване. В целом, три четверти производственных процессов сосредоточены в Юго-Восточной Азии — Японии, Малайзии, Южной Корее, Тайване и Сингапуре.
Лидеры рынка чипов
Среди чипмейкеров лидерами в настоящее время считаются TSMC и Samsung с 53,6% и 16,3% долями рынка соответственно. Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, (TSMC) — крупнейший поставщик микрочипов, который обслуживает Apple, Google, Tesla, Broadcom, Qualcomm, Amazon и другие компании. Samsung Electronics (Южная Корея) производит электронику и развивает направление чипов. В частности, она поставляет микросхемы Nvidia и Qualcomm.
Нужно отметить, что только у TSMC, Samsung, Intel и GlobalFoundries (США) выстроены полные производственные цепочки. Другие компании полупроводниковой отрасли, такие как Qualcomm, Nvidia и AMD, обладают патентами и технологиями, а изготовление чипов заказывают у вышеперечисленных компаний.
Samsung в 2022 году уже запустила в производство линейку процессоров по новейшей технологии 3 нм. Освоение этого техпроцесса заняло у компании около пяти лет. Он позволил Samsung снизить энергопотребление на 45% и повысить производительность чипов на 23% по сравнению с предыдущим поколением устройств. Компания планирует вложить в производство новых чипов свыше $350 млрд в ближайшие пять лет.
Конкурирующая TSMC, вероятно, также начнет выпускать 3-нм чипы к концу 2022 года. Их первым покупателем может стать Apple, которая запланировала выпуск новых процессоров А17 для смартфонов и М3 для компьютеров на этом техпроцессе.
Что такое техпроцесс у чипа
Техпроцесс — это процедура изготовления процессоров, а его величина отражает характеристики оборудования, применяемого при производстве. Чем меньше величина техпроцесса, тем более точная и чувствительная техника используется и тем больше плотность транзисторов на чипе. Это позволяет снизить энергопотребление и увеличить производительность чипов. К началу 2000-х компании освоили техпроцесс менее 100 нм, а сейчас они стремятся к 1 нм.
Глобальный передел рынка
В связи с тем, что в последние десятилетия производства концентрировались в отдельных регионах, в период пандемии и кризиса проблемы с выпуском и поставками чипов затронули компании по всему миру. Теперь страны и регионы стремятся локализовать производство, чтобы избежать подобных рисков в будущем.
В США летом 2022 года была принята программа развития отечественной полупроводниковой промышленности. Американские власти решили диверсифицировать собственное производство в рамках санкционной борьбы с Китаем, а также нестабильной ситуации на Тайване. Остров, на который претендует КНР, производит около двух третей полупроводников в мире. Администрация США заявляет, что инвестиции уменьшат зависимость от иностранной цепочки поставок, которая стала серьезной угрозой национальной безопасности страны.
В рамках программы выделят $52 млрд. Около $28 млрд пойдет на гранты и займы, чтобы помочь построить оборудование для производства новейших чипов. Еще $10 млрд направят на расширение производства чипов более старых поколений, используемых в автомобилях и коммуникационных технологиях. Наконец, $11 млрд пойдет на инициативы в области исследований и разработок, связанных с отраслью.
Американская Intel уже потратила $40 млрд и планирует вложить еще $30 млрд на строительство новых фабрик Fab 52 и Fab 62 в штате Аризона. Они будут производит чипы по 5-нм техпроцессу. Тайваньская TSMC также строит фабрику по производству 5-нм чипов в Аризоне. Американская GlobalFoundries вложила $1 млрд в расширение своего производства. Южнокорейская Samsung собирается строить новую фабрику в Техасе.
Европейский союз представил закон, который предусматривает инвестиции в размере €11 млрд на исследования и разработки на рынке полупроводников. Intel уже согласилась построить производственный завод в Германии и инвестировать в него €80 млрд. Сама ФРГ также намерена выделить €14 млрд для привлечения в страну производителей микросхем.
Глава Intel Пэт Гелсингер считает, что благодаря диверсификации к концу десятилетия доля США на рынке чипов вырастет с 12% до 30%, а Европы — с 9% до 20%.
Индия также пытается убедить Intel и TSMC создать производственные мощности в регионе и выделяет на эти цели субсидии в размере $10 млрд. Последняя пока рассматривает в качестве мест строительства завода Японию, но не Европу или другие регионы.
Китай принял национальную программу Made in China, чтобы снизить зависимость местных производителей от иностранных поставщиков. На эти цели до 2025 года правительство обещало выделить до $1,4 трлн. Средства получат Alibaba Group, Huawei, SenseTime Group. Китайская SMIC (Semiconductor Manufacturing International Corporation) планирует построить крупнейшую в стране фабрику стоимостью почти $9 млрд.
Ситуация в России
До февраля 2022 года разработками процессоров для госструктур и компаний в России занимались «Байкал Электроникс» (процессоры серии «Байкал» на архитектуре британской Arm) и АО МЦСТ (процессоры на отечественной архитектуре «Эльбрус»). Однако сами процессоры серий «Байкал» и «Эльбрус» производились на тайваньской фабрике TSMC, так как у российских производителей нет оборудования и технологий для производства таких систем. На Тайване НПЦ «Элвис» также заказывало производство системы на кристалле «Скиф», которую компания планировала внедрять на российских мобильных устройствах в 2022 году. В феврале власти Тайваня присоединились к санкциям против России, которые ввели США. В соответствии с запретом зарубежные компании, которые используют американские технологии, обязаны запрашивать у бюро промышленности и безопасности минторга США разрешение на сотрудничество с этими предприятиями. Однако ведомство будет отказывать в ответ на все запросы. Тайвань перестал поставлять в РФ, в частности, высокотехнологичные чипы.
В марте 2022-го российские разработчики процессоров «Байкал Электроникс», МЦСТ, ООО НМ-Тех (запускает производство электроники на базе завода «Ангстрем-Т»), ООО и НТЦ «Модуль» также попали под аналогичные санкции ЕС. Кроме того, Евросоюз запретил поставки в РФ материалов для производства микросхем, в частности, кремния — одного из лучших полупроводников. Альтернативой поставкам тогда назвали Китай. Однако с марта снизился и экспорт китайских технологий в Россию. Сообщалось, что Пекин не намерен нарушать правила поставок из-за опасений перед ответными санкциями США, которые могут ограничить продажи технологий китайским компаниям.
В апреле 2022 года правительство РФ подготовило предварительную концепцию нового нацпроекта в области радиоэлектроники. Он рассчитан до 2030 года. В 2022 году в РФ планировалось запустить производство техпроцесса 90 нм, а освоение 28 нм намечено на 2030 год. Государство планирует вложить в проект ₽3,19 трлн.
В мае 2022-го Великобритания ввела санкции против российских разработчиков микропроцессоров АО МЦСТ и «Байкал Электроникс». Теперь британским компаниям запрещены любые правоотношения с этими структурами. «Байкал Электроникс» владеет проектировочными и производственными лицензиями на все процессоры вплоть до серии Baikal S, а на более новые процессоры, которые находятся в разработке (Baikal M2, Baikal L, Baikal S2), у компании есть только проектировочные лицензии. Таким образом, с «Байкал Электроникс» без производственной лицензии британской Arm не будет работать ни одна фабрика.
В июне «Байкал Электроникс» заморозила выпуск и продажу серверных процессоров Baikal-S, так как тайваньский производитель TSMC отказался заключать новые контракты. Проблемы возникли и с партиями уже произведенных процессоров для компьютеров и ноутбуков Baikal-M, так как фабрика отказалась высылать их в РФ из-за санкций.
В настоящее время в России есть собственное производство кремния, но оно пригодно только для технологий специального назначения (авиакосмической сферы, навигации и обороны).
Завод «Микрон», выпускающий чипы для гражданской электроники, должен получить 7 млрд руб. от Фонда развития промышленности для масштабирования производства. «Микрон» выпускает полупроводники по технологиям от 90 до 180 нм, из которых можно изготавливать чипы для транспортных карт, IoT-оборудования, а также узкую линейку процессоров общего назначения. В мае началось строительство завода в Зеленограде, который должен будет выпускать чипы по 28-нм техпроцессу (для сравнения — ведущие компании осваивают 3-нм). Строительство должно завершиться в конце 2024 года. К 2025 году «Микрон» планирует увеличить производство кремниевых пластин для выпуска чипов 180–90 нм с 3 до 6 тыс. в месяц. В настоящее время предприятие перегружено заказами российских компаний, которым требуются чипы для телеметрического оборудования, IoT-устройств и электронных карт. Однако его мощностей не хватает даже для покрытия спроса в сегменте банковских карт.
В сентябре 2022 года Минфин США ввел блокирующие санкции против основных российских разработчиков и производителей электроники. Также в Россию запретили экспорт топовых графических процессоров, технологий и услуг по квантовым вычислениям. Тем временем практически все современные российские суперкомпьютеры работают с ускорителями американской Nvidia.
Как отмечают российские эксперты отрасли, локализовать производство микросхем в одной стране практически невозможно по ряду причин: сверхвысокая стоимость строительства предприятий, отсутствие достаточного сырья и компонентов, а также собственного оборудования, технологий и компетентного персонала.