В мирe дeфицит кoмпьютeрныx чипoв, пoчeму этo тaк вaжнo?

Вoзмoжнo, интeгрaльныe сxeмы или, чaщe всeгo, прoстo чипы, являются сaмым мaлeньким, но   при этом самым требовательным продуктом, когда-либо производимым в   глобальном масштабе. На   фоне таких затрат и   трудностей во   всем мире возникла зависимость от   двух ведущих азиатских производителей   — Taiwan Semiconductor Manufacturing   Co.   и   Samsung Electronics Co. —   которая усугубилась из-за пандемии и   усиливающейся напряженности между США и   Китаем еще до   нынешнего дефицита. В   ближайшие годы правительства и   корпорации планируют потратить сотни миллиардов будут потрачены на   «гонку чипов», что приведет к   геополитическим и   экономическим последствиям.

1. Почему возник дефицит чипов?

Во   многом перебои могут быть связаны с   пандемией. Вот некоторые факторы:

• Из-за того, что люди вынуждены оставаться дома во   время пандемии, спрос превысил уровни, спрогнозированные производителями чипов. Карантины подняли продажи ноутбуков до   максимального уровня за   последнее десятилетие. Когда офисным работникам пришлось работать из   дома, они раскупили оборудование для домашних сетей, веб-камеры и   мониторы, а   когда ученики были вынуждены покинуть школы, то   из   продаж исчезли и   хромбуки. Также увеличились продажи бытовой техники   — от   телевизоров до   очистителей воздуха   — которая теперь поставляется с   индивидуальными чипами.

• Неопределенность, вызванная пандемией, привела к   резким колебаниям объемов заказов. Автопроизводители, которые резко сократили заказы в   первые дни вспышки коронавируса, недооценили сроки восстановления продаж. В   конце прошлого года они поспешили возобновить заказы, но   получили отказ, поскольку производители чипов столкнулись с   нехваткой запасов из-за поставок таким крупным производителям смартфонов, как Apple Inc.

• Накопление запасов: руководители TSMC недавно заявили, что клиенты накапливают больше запасов, чем обычно, с   целью хеджирования. Производители ПК   начали предупреждать об   ограничении поставок полупроводников в   начале 2020   года. Затем к   середине года компания Huawei Technologies Co. —   крупный производитель смартфонов и   сетевых устройств   — начала запасать комплектующие, чтобы защититься от   американских санкций, которые угрожали отрезать ее   от   основных поставщиков. Другие китайские компании последовали ее   примеру, и   импорт чипов в   страну вырос в   2020 году почти до   $380   млрд, что составляет почти пятую часть общего импорта страны за   год.

• Погода: резкое похолодание в   Техасе в   феврале вызвало перебои в   электроснабжении, что привело к   закрытию полупроводниковых заводов, сосредоточенных в   Остине; к   середине марта компания Samsung все еще не   смогла полностью восстановить работу.

2. К   чему это может привести?

Некоторые предприятия столкнулись с   серьезными трудностями. Ожидается, что дефицит чипов приведет к   сокращению продаж в   этом году на   $61 млрд только для автопроизводителей, а   также к   задержке в   производстве миллиона автомобилей в   первом квартале. С   дефицитом или ростом цен могут столкнуться не   только автомобили, но   и   широкий спектр товаров с   чипами   — от   телефонов до   игровых консолей. NXP Semiconductors NV   и   Infineon Technologies AG   сообщили о   распространении ограничений, связанных с   поставками. В   марте Samsung заявила, что, по   ее   прогнозам, «серьезный дисбаланс» станет проблемой для ее   бизнеса в   этом году.

3. Крупные игроки

Заголовки пестрят новостями о   передовых логических микросхемах, которые являются самыми дорогими и   сложными деталями процессора. Когда речь идет о   чипах Apple, Qualcomm или Nvidia, то   эти компании на   самом деле просто проектируют полупроводники, которые производятся на   фабриках интегральных схем.

• TSMC   — лидер отрасли по   производственным возможностям, и   теперь все пытаются с   ней сотрудничать, чтобы получить лучшие чипы, изготовленные на   ее   тайваньских заводах. Доля компании на   мировом рынке изготовления микросхем больше, чем у   трех ее   ближайших конкурентов вместе взятых.

• Samsung, в   целом более крупный производитель чипов благодаря доминированию в   области производства микросхем памяти, пытается использовать эту золотую жилу и   совершенствует производственные технологии, чтобы стать основным конкурентом TSMC. Такие компании, как Qualcomm Inc.   и   Nvidia Corp., все чаще обращаются к   Samsung.

• Intel Corp., американский лидер в   этой области, по-прежнему имеет больше доходов, чем любой другой производитель чипов, но   его рынок в   значительной степени сосредоточен на   компьютерных процессорах. Задержки в   производстве сделали его уязвимым перед конкурентами, которые завоевывают долю рынка с   помощью TSMC.

• TSMC и   Samsung действительно вынуждены бороться с   более мелкими конкурентами, включая Globalfoundries, китайскую компанию Semiconductor Manufacturing International Corp. (SMIC) и   тайваньскую United Microelectronics Corp. Но   эти конкуренты минимум на   два-три поколения отстают от   технологий TSMC. Такие известные производители, как Texas Instruments Inc., International Business Machines Corp.   и   Motorola, либо вышли из   игры, либо отказались от   попыток поддерживать передовое производство.

4. Что происходит во   время этой гонки?

Два азиатских гиганта тратят значительные средства, чтобы укрепить господствующие позиции: TSMC увеличила запланированные капитальные затраты на   2021 год до   $28 млрд по   сравнению с   прошлогодним рекордом в   $17   млрд, в   то   время как Samsung выделит около $116 млрд на   десятилетний проект, который поможет ей   догнать тайваньского конкурента. Однако Китай упорно стремится наверстать упущенное. Он   уже много лет планирует уменьшить зависимость от   американских технологий, особенно в   производстве чипов. Усилия администрации Трампа остановить китайских технологических гигантов   — перекрыв Huawei доступ к   чипам и   заблокировав американские инвестиции в   такие компании, как SMIC и   Xiaomi Corp.,   — материализовали эти опасения. Тем не   менее, стране предстоит пройти долгий путь.

Например, за   последние годы в   китайском автомобильном секторе появилось множество компаний по   разработке чипов, но   они пока не   в   состоянии производить новейшие чипы, необходимые для современных автомобилей. В   марте Китай вновь пообещал увеличить расходы и   стимулировать исследования в   области чипов в   рамках новой пятилетки. Хотя конкретные данные появятся только через несколько месяцев, SMIC уже объявила о   планах построить завод стоимостью $2.35 млрд при финансовой поддержке правительства Шэньчжэня. Компания планирует начать производство к   2022 году и   производить 40   000 12-дюймовых полупроводниковых пластин в   месяц. (В   2019 году TSMC поставила около 10   миллионов передовых 12-дюймовых пластин).

5. Альтернативы

Учитывая трудности в   освоении новейшего производства микросхем, правительства создают стимулы для тех, кто будет строить или расширять передовые объекты на   своей территории. В   феврале президент Джо Байден распорядился провести государственную ревизию цепочки поставок критически важных товаров, включая чипы. Его администрация, которая разрабатывает долгосрочный план поставки чипов, будет играть ключевую роль в   разработке налоговых льгот для предполагаемого завода TSMC стоимостью $12 млрд в   Аризоне и   завода Samsung стоимостью $17   млрд, возможно, в   Техасе. Европейский союз рассматривает возможность строительства в   Европе современного завода по   производству полупроводников, возможно, при помощи TSMC и   Samsung с   целью увеличить производство чипов до   20% мирового рынка к   2030   году.

6. Почему так трудно конкурировать на   рынке чипов?

Производство чипов   — это крупный бизнес, который требует поразительной точности и   функционирует в   области, подверженной быстрым изменениям. Чипы производятся на   заводах, строительство и   оснащение которых обходится в   миллиарды долларов. Чтобы окупить инвестиции, им   приходится работать круглосуточно и   без выходных. Но   дело не   только в   этом. Успех или неудачу определяет количество качественных чипсов в   партии. Требуются огромный опыт и   знания, чтобы получить в   процессе фотолитографии   90% качественной продукции. Разве обрадуется Ford Motor   Co., если придется выбросить одну машину из   10. Но   производители чипов, которые создают миллионы чипов в   рамках процесса, который занимает от   трех до   четырех месяцев, считают успехом, когда удается достичь этой отметки. Фабрики по   изготовлению микросхем потребляют огромное количество воды и   электричества и   уязвимы даже к   минимальным сбоям (будь   то частицы пыли или отдаленные землетрясения).

7. Кому выгодна борьба за   чипы?

Даже незначительные улучшения в   полупроводниках могут обеспечить существенную экономию энергии и   затрат, если посчитать их   в   масштабе, например, Amazon Web Services Inc. Учитывая расширение мобильных сетей 5G   и   рост спроса на   потоковое видео и   игры с   большим объемом данных, а   также тот факт, что все больше людей работают из   дома, потребность в   более современных и   энергоэффективных процессорах будет только расти. Сложность микросхемы, к   примеру, можно определить с   помощью так называемой ширины линии или расстояния между цепями. В   современных чипах используется стандарт в   5   нанометров, или миллиардные доли метра, что аналогично примерно стотысячной части ширины пряди волос. TSMC и   Samsung работают над массовым производством чипов 3   нм к   2022   году. Развитие искусственного интеллекта   — еще один фактор, подталкивающий производителей чипов к   инновациям: в   основе   ИИ лежит обработка крупных массивов данных. Все большее значение приобретают более эффективные или энергосберегающие конструкции, учитывая, что так называемый «Интернет вещей»   — сеть, включающая умные или подключенные к   сети устройства от   мощных телефонов до   самых распространенных выключателей и   холодильников   — как ожидается, в   ближайшие годы приведет к   росту использования чипов в   геометрической прогрессии.

8. Какую роль играет Тайвань?

Эта островная демократия стала ключевым элементом отрасли благодаря TSMC и   целой экосистеме, ориентированной на   высокотехнологичную электронику. Американские, европейские и   японские автопроизводители пытаются получить от   правительств помощь для борьбы с   кризисом чипов и   просят Тайвань и   TSMC   вмешаться. Эти призывы показывают, как благодаря достижениям в   производстве чипов TSMC Тайвань получил политические и   экономические рычаги в   мире, где технологии являются одним из   пунктов соперничества между США и   Китаем   — противостояние, которое вряд   ли ослабеет при администрации Байдена.