Полупроводниковые войны XXI века

Полупроводники как повод для войны

О том, что в отрасли полупроводниковой промышленности в мире всё не так хорошо, стало известно с приходом пандемии. Чрезвычайно разветвлённая кооперация в производстве транзисторов начала сбоить из-за карантинов, обрывов логистических цепочек и отмены заказов. Например, любимая западными менеджерами система «точно-в-срок» оказалась неспособна вовремя адаптироваться под стремительно меняющиеся реалии. На некоторых предприятиях склады вообще не были предусмотрены, и целые отрасли ушли в затяжной кризис.

Например, автомобилестроение до сих пор испытывает дефицит простейших полупроводников. С началом пандемии COVID-19 автоконцерны снизили заказы на микроэлектронику, справедливо ожидая падение спроса, но производители транзисторов без дела не остались, получив кучу новых контрактов. Прежде всего, от изготовителей бытовой электроники и оргтехники – спрос в карантин на различные гаджеты возрос кратно. А когда автогиганты опомнились и решили удовлетворить растущий спрос заказами на копеечные, вроде бы, полупроводники и микросхемы, изготовители ответили отказом. Дескать, нет свободных мощностей и не предвидится. Автоотрасль только на прошлый год потеряла не менее 210 млрд долларов на вынужденном простое из-за нехватки электронных компонентов.

От дефицита чипов так или иначе пострадало 169 отраслей по всему миру. И это, пожалуй, главный вывод из пандемии, помимо медицинских диагнозов, конечно. Обеспечение полупроводникового суверенитета становится главным вызовом для развитых стран на будущие десятилетия. Проще говоря, «импортозамещение» становится не исключительно российской прерогативой, а мировым трендом. Но в истории производства чипов всё не так просто – это чрезвычайно капиталоёмкая и концентрированная отрасль промышленности.

Немного статистики. Две крупнейшие компании – Samsung и Intel держат почти одну треть всего мирового объёма производства полупроводников. Конечно, это далеко до почти истинной дуополии в авиации, когда Boeing и Airbus контролируют весь мир, но условно сравнимо. Особое место занимает всемирно известная компания TSMC из Тайваня, которая в прошлом году заняла третье место по объёмам выручки после Samsung и Intel. TSMC – это контрактный производитель чипов, который самостоятельные разработки практически не ведёт, но своими мощностями обеспечивает больше половины мировых потребностей. И это всё сконцентрировано на маленьком острове у берегов Китая, за который недавно чуть не разыгралась битва мировых держав. К слову, до последнего времени на TSMC размещали свои заказы российские компании МЦСТ, Байкал Электроникс и другие. Это так называемая fables-концепция, когда контора занимается только разработкой дизайна чипа, а дорогостоящую сборку отдаёт на аутсорсинг. Ничего в этом страшного нет, если у компании хорошие отношения с производителем, например, аналогичным образом поступает Apple. В случае санкционного давления автор чипа остаётся только с дизайном – собственных мощностей для производства нет. Так и случилось с российскими разработчиками микроэлектроники. Рынок контрактного производства чипов контролируется упоминаемой TSMC – 55 %, Samsung – 17 %, тайваньской UMC и «штатовской» GlobalFoundries – по 7 % и, наконец, китайской SMIC – 4 %. Из этих цифр приходит понимание, на каком этапе развития сейчас китайская микроэлектроника, и какие интересы КНР преследуют в Тайване. Фактически этот остров стал американской фабрикой чипов, в том числе и оборонного значения. Дальше – больше. Самые продвинутые полупроводники, собранные по 7-нм и 5-нм технологии на данный момент могут выпускать только в Южной Корее (Samsung) и в Тайване (TSMC). До лета текущего года это было настоящим хай-теком, но корейцы из Samsung в июне запустили в серию 3-нм полупроводники:

Следующий шаг за Тайванем, который намерен к концу 2022 года освоить аналогичный техпроцесс.

Источник: xakep.ru

Но дело не ограничивается Тайванем и Южной Кореей, которые целиком под американским влиянием. Есть ещё и Европа, которая мало производит собственных чипов, но отличается умением собирать орудия производства, к примеру, машины для литографии в жёстком ультрафиолетовом диапазоне или EUV. Каждая такая «машинка» стоит около 150 млн долларов и выпускается несколькими сотнями или даже десятками в год. Монополистом является голландская ASML, которая очень хорошо слушается американцев. И японцы, выпускающие 100-миллионные вакуумные испарители, необходимые для производства чипов, так послушны. В частности, они не продают свою технику в КНР, вынуждая китайцев искать низкокачественную альтернативу либо разрабатывать сложнейшую технику самостоятельно. Получается это не очень и, по самым скромным подсчётам, микроэлектроника Китая сейчас на уровне 2017-2018 годов. Упоминаемая SMIC (Semiconductor Manufacturing International Corp.) может гордиться лишь освоением 14-нм топологии чипов.

Российские реалии

Полупроводниковые войны не могли не коснуться России. Соединенные Штаты, как главные игроки на этом поле, ввели первые санкции против отечественной микроэлектронной промышленности ещё в 2012 году. Тогда попали под ограничения 42 российские компании, производящие печатные платы и другие критически важные компоненты. В 2016 году список был расширен на 11 крупных производителей, таких как зеленоградские «Микрон», группа «Ангстрем», госкорпорация «Ростех» и томский «Микран». В этом году тайваньский TSMC отказался производить отечественные «Эльбрус» и «Байкал». На каком уровне находится сейчас российская микроэлектроника? Отстаём примерно на 20 лет – ПАО «Микрон» собственными силами собирает чипы топологией 90 нм. К слову, на аналогичной архитектуре работали ещё Intel Pentium 4 и Prescott. В России существует программа строительства полупроводниковых фабрик с технологическим процессом в 28 нм и менее, но все же помнят, кому принадлежит контроль за производственным оборудованием для таких заводов? На уровне опытно-конструкторских работ существуют проекты 65-нм процессоров. В итоге у России даже до 2022 года доля мирового рынка чипов не превышала 0,7 %. Можем ли мы говорить, что отечественная промышленность хотя бы участвует в мировых полупроводниковых войнах? Вопрос риторический.

Источник: ixbt.com

Во многом такое катастрофическое отставание объяснялось низкими затратами на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) за последние десятилетия. По абсолютным расходам на НИОКР Россия на 9-м месте – впереди не только гранды США, Китай и Япония, но и Германия, Ю. Корея, Франция, Великобритания и Тайвань. Остров, который и на карте не сразу найдёшь, в 2019 году потратил на науку и технологии 43 млрд долларов, а Россия – 39,2 млрд. Американцы с китайцами, к слову, на пару освоили более 1,1 трлн долларов. Нельзя сказать, что денег нет – Россия на НИОКР отчисляет около 1 % своего ВВП, столько же, сколько и «мировая научная держава» Турция. То есть потенциал для увеличения доли расходов есть, и он немалый.

Ну а если в мировые полупроводниковые войны ввязаться всё-таки хочется? Тогда нужно тратить, и тратить много. Например, после пандемии в США решили усилить свой суверенитет и построить в Аризоне завод микроэлектроники. Цена вопроса – 55 млрд долларов, из которых 20 млрд от Intel, остальное – тайваньский TSMC. В России до 2024 года готовы потратить на всю отрасль не более 11 млрд долларов. И планы эти были построены гораздо раньше спецоперации на Украине. Китай собирает 1,4 трлн долларов на текущую «пятилетку», намереваясь сократить отставание от остального мира. Безусловно, самостоятельно мы создать современную микроэлектронную промышленность не сможем. Хотя бы из-за гигантских затрат на «импортозамещение» санкционного оборудования для производства. Но в кооперации с Китаем и, возможно, с Индией, это может быть перспективной идеей. Только вот до сих пор не слышно о существовании подобных проектов. Попадать в технологическую зависимость от КНР, покупая у него чипы, совершенно не выгодная история. Китай сам под жёсткими санкциями, которые будут лишь расширяться, и он не будет делиться с нами собственным хай-теком. У китайцев и хай-тек очень условный, отстающий от «коллективного Запада» на 4-5 лет – а это для индустрии немалый срок, имеющий критическое значение. КНР по-своему затормаживает остальной мир, прямо сейчас формируя вокруг Тайваня морскую блокаду. По данным СМИ, китайские учения, переходящие в перманентную фазу, уже оставили без тайваньских чипов несколько компаний по всему миру.

Россия также может прямо сейчас повлиять на мировую полупроводниковую промышленность. В первую очередь, блокировать поставки сапфировых подложек, которые используются в каждом процессоре. Наша страна контролирует до 80 % мирового рынка. И заменить этот актив другими производителями будет очень непросто – требуется высококвалифицированный персонал, 30 лет непрерывной работы для выхода на особо чистый режим и условия нулевой сейсмической активности. Во вторую очередь, Россия держит в своих руках все поставки редкоземельных металлов, используемых для травления микросхем. В-третьих, отечественная добывающая промышленность обеспечивает 45 % потребления палладия и 90 % неона, которые необходимы для производства полупроводников. Будут ли этот и другие активы использоваться Россией в текущей полупроводниковой войне, покажет время.