Во время пандемии начал расти спрос на смартфоны, ноутбуки, настольные компьютеры, «умные» телевизоры, автомобили и устройства, подключенные к интернету. Каждый такой гаджет работает на чипе, который является его «мозгом». Проблема в том, что производители не могут удовлетворить этот повышенный спрос. На производство микросхем негативно влияют и другие факторы. РБК Тренды разобрались, что стало причиной дефицита полупроводников и чего ждать дальше.
Ситуация на рынке
На данный момент ведущими производителями полупроводников являются тайваньская Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) и южнокорейская Samsung. Первая занимает 54% рынка, вторая — 17%.
Аналитики TrendForce выяснили, что мировой спрос на микросхемы оказался на 10–30% выше текущего предложения. По данным Susquehanna Financial Group, за первые четыре месяца 2021 года производители полупроводников резко начали отставать по исполнению заказов. Крупным компаниям приходится ждать микросхемы до 17 недель, а небольшим — до одного года или вообще отказываться от проектов. Одновременно растут цены на потребительскую электронику.
При этом со второго квартала 2021 года более 30 производителей полупроводников повысили цены на свою продукцию от 10% до 30%. В число этих компаний вошли UMC, SMIC и Power Semiconductor Manufacturing. Цены на отдельные продукты взлетели в десятки раз.
TSMC уже изменила приоритеты по выпуску своей продукции. В третьем квартале 2021 года компания собирается производить в первую очередь процессоры для Apple и чипы для автопроизводителей. Микросхемы для других клиентов, в том числе для Intel, Qualcomm, Google и Xilinx, будут отгружаться по мере их изготовления.
Apple в конце 2020 года закупила 80% мощностей TSMC для массового производства своих собственных чипов М1. Таким образом, только она в этом году сможет успешно выполнить план по производству новых iPhone, которые должны представить в сентябре или октябре. Остальные производители смартфонов оказались застигнуты врасплох глобальным дефицитом чипов. Так, Samsung уже предупредила, что может пропустить выпуск новой линейки смартфонов Galaxy Note в 2021 году.
Нехватка чипов повлияла даже на производство автомобилей. Крупнейшие мировые автоконцерны еще в начале 2021 года заявили, что им придется снижать планы по выпуску машин. Проблемы возникли у Nissan, Honda, Ford, Fiat Chrysler, Volkswagen, Suzuki, Subaru и других. Даже «АвтоВАЗ» начал выпускать автомобили Lada моделей Vesta, Xray и Largus без магнитолы. Автопроизводители потеряют в 2021 году более $110 млрд.
Диганта Дас, исследователь контрафактной электроники в Центре инженерии продвинутого цикла жизни (CALCE), предупредил, что в связи с дефицитом будут расти поставки контрафактных полупроводников. Проблема не коснется технологических гигантов, которые закупают комплектующие непосредственно у производителей, но затронет мелких производителей с более сложными цепочками поставок. Опасность этого заключается в том, что многие небольшие производители электроники заняты в таких отраслях, как здравоохранение, оборона и образование.
Горизонт дефицита
Самый оптимистичный прогноз дает глава Cisco Чак Роббинс. В конце апреля он заверил, что нехватка микросхем будет ощущаться остро лишь до осени 2021 года. По его словам, предприятия уже наращивают свои мощности, и ситуация будет улучшаться в течение следующих 12–18 месяцев.
В TSMC считают, что нехватка полупроводников сохранится и в 2022 году. Производителям придется поднять расходы, запустить новые заводы и скорректировать планы по росту.
По прогнозам компании, дефицит полупроводников для автомобильной промышленности будет снижаться начиная с третьего квартала 2021 года, однако глобальный дефицит сохранится еще минимум год.
Похожей оценки придерживаются в Nvidia. Финдиректор корпорации Колетт Кресс рассказала, что нехватка микросхем будет ощущаться до конца года.
Однако в Intel считают, что дефицит микросхем сохранится и после 2022 года. Там видят выход из сложившегося положения в строительстве новых заводов. Директор Intel Пэт Гелсинджер уверен, что существующий дефицит чипов продолжит усугубляться, а его пик придется на вторую половину 2021 года. «Я не думаю, что индустрия микросхем вернется к здоровому балансу спроса и предложения до 2023 года», — заявил он.
Неочевидные причины
Одним из главных факторов роста дефицита полупроводников называют пандемию коронавируса. Она спровоцировала лавинообразный спрос на ноутбуки, приставки, технику для дома и удаленной работы. Одновременно из-за локдаунов осложнилась и подорожала логистика. Согласно отчету платформы Resilinc, в 2020 году перебои в мировых цепочках поставок выросли на 67%.
На позиции игроков отрасли также серьезно повлияла торговая война США и Китая. В 2020 году в разгар пандемии Соединенные Штаты запретили TSMC поставки чипов Huawei, в связи с чем китайские производители начали запасаться микросхемами. Позднее под санкции попал ведущий китайский чипмейкер Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC). Инвесторам из США запретили торговать акциями компании. Весной 2021 года несколько конгрессменов потребовали запрета продажи КНР любого ПО для разработки современных полупроводников. Таким образом, даже при желании развивать собственное полупроводниковое производство, Китай может остаться без нужных технологий.
Однако есть и менее очевидные причины. Пэт Гелсинджер из Intel заявил, что на предложение влияет фактор доминирования азиатских компаний. По его словам, 80% микросхем в мире производится в Азии, где базируются главные игроки рынка TSMC и Samsung. Большинство других компаний, которые поставляют чипы на рынок, не производят их сами, а владеют лишь технологией. Это Broadcom, Qualcomm, Nvidia и другие. Запустить с нуля свое производство микрочипов они сейчас не могут, так как это требует времени и ресурсов.
На объемы производства влияет и климат. Ситуацию с производством чипов усугубил экологический кризис на Тайване, где фабрики оставались без воды. В настоящее время остров страдает от самой сильной засухи за 56 лет из-за того, что количество осадков в 2020 году было рекордно низким. В итоге в мае резервуары воды фабрик TSMC оказались заполнены всего на 11-23%. А в Техасе в феврале прошли сильные снегопады, что привело к веерным отключениям электричества, в том числе и на предприятиях.
На цикл производства полупроводников повлиял также ряд техногенных аварий. В марте 2021 года случился пожар на одном из предприятий по производству кремниевых пластин Renesas в японской префектуре Ибараки. Это одно из шести японских предприятий и третий по величине производитель автоэлектроники. Компания выпускает кремниевые пластины для производства микросхем. Полноценную работу предприятия удалось восстановить лишь спустя три месяца.
Уже в июне в китайском Шихэцзы загорелась промзона компании Xinjiang West Hesheng Silicon Industry Co., Ltd. Ее кремний активно используется для поверхностей солнечных батарей, а после повторной переработки — при производстве кремниевых пластин для микроэлектроники.
Наконец, на полупроводниковую отрасль повлиял глобальный дефицит кремния. Микросхемы создаются путем печати на пластинах, изготовленных из поликристаллического кремния — материала, который состоит из мелких кристаллов. Согласно отчету Calibre Research Global High Purity Silicon Market Size: Top Players Study and Regional Forecasts 2021-2027, рост цен на кремний продлится до 2027 года.
Поиск выхода
Власти США договорились с руководством TSMC о строительстве новых линий производства чипов в Аризоне. Фабрика будет производить 20 тыс. современных 5-нанометровых чипов в месяц для нужд автомобилестроения и других отраслей. Всего компания выделила $100 млрд на расширение производства и НИОКР, основная часть суммы пойдет на постройку шести заводов в США, работы по возведению первого комплекса уже начались.
Кроме того, сенат США одобрил законопроект субсидирования национальной полупроводниковой промышленности на сумму $52 млрд сроком на пять лет для местных производителей.
В Японии TSMC и Sony Group выделят около $9,2 млрд для строительства первого в стране завода по производству 20-нанометровых микросхем, чтобы постепенно двигаться к более современным техпроцессам. Строительство завода завершат уже в этом году, а в 2022 году партнеры планируют начать исследования и соответствующие разработки.
Китай в рамках программы Made in China к 2025 году инвестирует $1,4 трлн в разработки Alibaba Group, Huawei Technologies Co. Ltd, SenseTime Group Ltd. и другие высокотехнологичные компании, чтобы снизить зависимость электронной отрасли от других стран. Китай также старается переманивать инженеров из TSMC на более высокую заработную плату. Весной 2021 года тайваньской компании пришлось запретить поставщикам оборудования делиться с китайскими партнерами технологическими решениями, а правительство страны приказало удалять списки вакансий китайских компаний.
В Южной Корее правительство заявило о намерении выделить $450 млрд в течение десяти лет на развитие полупроводниковой отрасли. Государство планирует развивать полный цикл производства собственных чипов, а также помогать разработчикам, производителям и поставщикам чипов снижать себестоимость продукции за счет уменьшения налогов и предоставления ряда налоговых льгот. При этом Samsung уже расширила свои инвестиции до $151 млрд и надеется догнать спрос к 2030 году.
Американская Intel ведет переговоры о производстве чипов для автомобильной промышленности с компаниями, которые разрабатывают подобные микросхемы. Им предложат перенести производство на заводскую сеть Intel в течение шести-девяти месяцев. Его могут запустить на заводах в Орегоне, Аризоне, Нью-Мексико, Израиле или Ирландии.
Также Intel заявила, что откроет свои фабрики для внешних клиентов и построит заводы в Соединенных Штатах и Европе. Новое производственное подразделение Intel Foundry Services сможет выполнять заказы других компаний на изготовление чипов, в том числе микросхем чужой архитектуры и дизайна: Apple, Nvidia и других.