Проблема Тайваня: почему всемирная мастерская микрочипов стала проблемной?
2020 год ударил по человечеству не только эпидемией Covid-19. Мировую экономику, а также потребителей электронных устройств, потряс кризис микрочипов. Их стало отчаянно не хватать, цены устремились в неведомые дали. Некогда общедоступные — только плати! — устройства вдруг оказались дефицитом, за которым приходится гоняться и который приходится «доставать». Прямо как в старые советские времена.
Причины в общем довольно просты. Потребность в микрочипах и процессорах и без того продолжала расти все прошедшие годы — но темпы были приблизительно понятны, и производство можно было наращивать плавно. Пандемия коронавируса сделала рост спроса на электронные устройства, позволяющие дистанционно работать, развлекаться и общаться, взрывным и беспрецедентным.
Производство наращивали всеми возможными способами, тем паче, что на этом стало можно зарабатывать гораздо больше — но возникла проблема. Заводы по производству микрочипов — самые дорогие, сложные, требовательные к кадрам и оборудованию производства из всех, существующих сейчас в мировой экономике. Их не воткнёшь быстро и где угодно, как цех по сборке игрушек или пошиву одежды, или даже нефтеперерабатывающий завод. На строительство, запуск и выход на нормальные мощности новых производств чипов с нуля даже при самых благоприятных требуется не менее трёх лет и миллиарды долларов США. Так и возник разрыв спроса и предложения на микрочипы, который оказалось невозможно закрыть быстро и просто. Уже к началу 2021 года дефицит чипов на мировом рынке составил около 30%.
Ситуация усугубилась политикой — и важность этого фактора может уже в ближайшие годы оказаться такой, что нынешний кризис чипов по производственным и потребительским причинам окажется мелким недоразумением на фоне полноценной глобальной катастрофы.
В 2020 году США и КНР окончательно и явно вошли в политический клинч, перерастающий в Холодную войну 2.0. Экономическая и торговая война двух мощнейших экономик уже идёт вовсю — и тоже бьёт по рынку чипов. Ещё летом 2020 года США запретили китайской Huawei передавать разработки чипов на аутсорсинг тайваньской TSMC: абсолютному глобальному лидеру в этой области. Затем последовали другие санкционные меры.
TSMC оказалась между двух огней. Руководство компании выбрало сторону США. Проблема для всей мировой экономики — да и политики — оказалась в том, что большая часть производств TSMC находятся на Тайване: острове у берегов континентального Китая. Сейчас там выпускается более 50% мировой продукции, а наиболее передовой и совершенной – и вовсе под 90%.
Чипы TSMC, в основном тайваньского производства, присутствуют практически во всём: смартфонах, высокопроизводительных вычислительных платформах, ПК, планшетах, серверах, базовых станциях и игровых консолях, IoT-устройствах, цифровой бытовой электроники, автомобилях и почти всех системах вооружения, построенных в двадцать первом веке. Десятилетиями это всех устраивало – но на наших глазах ситуация резко изменилась. Новых заводов на Тайване — невзирая на острый дефицит и идеальную для них инфраструктуру на острове — даже не планируется.
Официально, даже с точки зрения США, Тайвань – часть КНР. Однако на острове по сей день действует своя политическая система, «Китайская Республика», не подчиняющаяся Пекину и восходящая к эвакуировавшимся на остров в 1949 году антикоммунистическим силам. Настроения его жителей уже второй десяток лет уходят всё дальше от популярной к 90-е идеи воссоединения с материком – особенно после «закручивания гаек» в КНР и разгрома протестов в Гонконге. Жители Тайваня ныне предпочитают традиционное покровительство Вашингтона и сотрудничество с Токио.
Пекин же, на фоне своего противостояния с США и соседями от Индии до Японии, всё больше хочет подчинить ускользающий от «воссоединения» «бриллиант» мировой микроэлектроники. Его подстёгивает осознание того, что обеспечившие китайское экономическое чудо — факторы уже в прошлом, рост снижается, горожане требуют свобод вместо закручивания гаек, и планы доминирования в XXI веке могут оказаться такой же несбыточной мечтой, как мировая коммунистическая революция для СССР. На пути безудержной экономической экспансии стоит всё больше конкурентов, а также политическое противодействие со стороны США и других стран.
Поэтому теперь КНР крепит военную мощь, особенно флота, и недвусмысленно намекает на возможность силового решения вопроса с «мятежным островом» посредством стремительной десантной операции. Тайвань не менее явно демонстрирует готовность дать отпор вторжению. Его в этом поддерживают и США, и Япония, и другие противники Пекина с его амбициями господства в «южных морях» и мировой экономике.
Не только война, но даже серьёзное обострение вокруг Тайваня может поставить поставки с острова критически важных для современного мира полупроводников для микрочипов под удар, чреватый всемирным экономическим кризисом огромного масштаба. США уже сейчас развернули на острове контингент военных советников, о чём сообщают громко и публично. Вашингтон и его союзники явно настроены не допустить ситуации, при которой флагман мирового производства чипов окажется в руках КНР и председателя Си. Вполне можно допустить ситуацию, при которой — в случае войны и вторжения — заводы TSMC будут уничтожены вполне сознательно и целенаправленно.
Во-вторых, по острову ударил меняющийся климат.
Тайвань считается крайне влажным местом, его заливает муссонными дождями и тайфунами. Однако в 2020-21 годах Тайвань испытал тяжелейшую засуху, не виденную более полувека. Муссон 2020 года попросту не пришёл. Уже к весне 2021 года на острове стали иссякать реки и подходить к концу запасы воды в водохранилищах. А заводы по производству современных полупроводников для микрочипов требуют огромных объёмов сверхчистой воды. Раньше её хватало — теперь не очень.
Дошло до того, что к лету 2021 года властям пришлось пойти на радикальные шаги: бросить оставшиеся запасы воды на заводы полупроводников, урезав её выдачу гражданам и даже фермерам – несмотря на то, что сельскохозяйственное производство на острове оказалось на краю катастрофы. Только эти драконовские меры не допустили падения производства полупроводников, от нехватки которых и так задыхается мировая микроэлектроника.
Муссон 2021 года оказался более приличным, и несколько облегчил положение — но точных прогнозов на следующие годы не даст никто. Уж очень непредсказуемым становится климат при общей тенденции к росту засушливости. А мощных рек, позволяющих организовать бесперебойное снабжение водой даже в сухие времена, на небольшом острове попросту нет.
Поэтому TSMC уже объявила о строительстве нового завода по производству новейших чипов минимальной размерности в Аризоне в дополнение к уже действующему в штате Вашингтон. Сами американцы собираются развернуть программу субсидирования полупроводниковой промышленности на своей территории — но пока что суммы под это выглядят консервативно и скромно относительно масштабов проблемы, всего лишь считаные сотни миллиардов долларов США. Да и производственные мощности в США пока что в основном отстают от тайваньских в смысле качества и размерности чипов.
Не остаётся в стороне от проблемы микрочипов и Европа. Страны ЕС летом 2021 года объявили о цели удвоить свою долю на мировом рынке микрочипов к 2030 году. Intel собирается построить в Европе новейший завод полупроводников стоимостью $20 млрд, и рассматривает Германию, Нидерланды, Францию и Бельгию в качестве потенциальных мест для производства. Проблема ЕС в том, что их мощности сильно устарели. Лучшим заводом в Европе является предприятие Intel в Ирландии, собирающее 14-нм чипы, тогда как на Тайване делают уже 3 нм, а Samsung и IBM буквально вчера объявили о технологическом прорыве и преодолении порога в 1 нм.
Планы КНР тоже отнюдь не ограничиваются идеей добиться подчинения Тайваня. Помимо двух заводов TSMC на территории страны, которые сталкиваются со всё большими проблемами, в 2021 году в Пекине решили выделить полтора триллиона долларов США на развёртывание собственного производства и импортозамещения технологий усилиями компаний Huawei, Alibaba, SenseTime вместо всё более недоступных решений от IBM, Oracle, EMC. Идёт кампания по переманиванию инженеров TSMC, которым на континенте обещают двух- или трёхкратное повышение зарплат — на что тайваньская компания сама ответила резким ростом зарплат сотрудникам, а правительство Китайской Республики — запретом публикации вакансий в КНР.
Решили сделать рывок в области производства чипов и в Южной Корее — где ранее Samsung и другие чеболи предпочитали закупки у той же TSMC. Теперь в Сеуле хотят в ближайшие годы развернуть в стране полный цикл производства. Однако Южная Корея тоже находится близ КНР, а на севере ей грозят ядерные ракеты дружащих с Пекином северных кузенов.
Правительство Индии, где имеется своя мощная IT-сфера, также решило озаботиться конкуренцией с загималайскими соседями — отношения с которыми у Нью-Дели становятся всё хуже, а столкновения на границе — всё более частыми. Буквально на этой неделе в Индии объявили о выделении 11 миллиардов долларов на привлечение производителей чипов в страну.
Впрочем, многие экономисты ставят под сомнение распределение производство микрочипов за пределы Тайваня. По их мнению, если — что всё же более вероятно — военного кризиса вокруг острова так и не случится, колоссальные силы и средства многих стран окажутся выброшенными на ветер, и когда рынок чипов вновь нормализуется, речь уже зайдёт об избыточности предложения.
Кто в этом споре прав — покажет время. Но всё же идея про нескладывание яиц в одну корзину, особенно лежащую в пожароопасной постройке, представляется более мудрой.
- ruvds_статьи_выходного_дня
- тайвань
- микрочип
- чипы
- производство
Большой гигант с маленького острова. Почему TSMC рулит миром?
На северо-западном побережье небольшого острова Тайвань, сопоставимого по размерам с Брестской областью, находится одна из самых важных в мире компаний, о которой многие слышали лишь вскользь. Она является крупнейшим контрактным производителем полупроводниковых чипов (или интегральных схем, или просто чипов), благодаря которым работают наши телефоны, ноутбуки, автомобили, часы, холодильники и многое другое. Делая чипы для Apple, Intel, Qualcomm, AMD, Nvidia и многих других важных для современного технологического уклада компаний, эта фирма является геостратегической мигренью для крупнейших экономик мира и технологической жемчужиной Тайваня.
Рыночная капитализация TSMC оценивается в почти полтриллиона долларов, она контролирует половину рынка заказных чипов. И, что важнее, по оценкам некоторых экспертов, имеет еще более жесткий контроль над самыми передовыми процессорами — более чем 90% доли на рынке. Пандемия и дефицит чипов сделали из этой в основном анонимной сервисной компании центр глобальной борьбы за будущее технологий. Американцы называют ее продукцию критической, а правительства Японии и Южной Кореи по важности сравнивают с рисом.
Почему Тайвань?
Остров Тайвань от материкового Китая отделяет Тайваньский пролив. Между частично признанной Китайской республикой, под чьим контролем находится остров, и Китайской народной республикой, которая правит материковым Китаем, в разных местах по прямой всего 130—170 км соленой воды. Но в политике и идеологии расстояние между ними куда больше.
Оба этих государства делят общую историю, которая разошлась по итогам гражданской войны в середине прошлого века. Проигравшие бежали на Тайвань, победители остались на материке. С некоторыми особенностями, но и те, и другие смогли построить ведущие экономики мира, сохраняя при этом напряженные отношения друг с другом. Материковый коммунистический Китай получил мировое признание и по итогу занял место Тайваня в ООН, а тот в свою очередь, несмотря на крайне ограниченное дипломатическое признание, обзавелся многочисленными партнерами по всему миру.
Эти непростые и комплексные отношения оставим на откуп историкам и политикам. Минимально необходимого бэкграунда достаточно, чтобы оценить уникальность компании TSMC, ее удивительную историю становления и еще более поразительное положение в настоящем.
В период зарождения современной компьютерной индустрии такие пионеры, как Intel, разработали и построили чипы собственными силами. Но в 1980-х годах американским фирмам пришлось вступить в борьбу с японскими конкурентами.
Чтобы сохранять конкурентоспособность, многие передали производственные стороны своего бизнеса на аутсорсинг. А вместо этого сосредоточились на более прибыльных аспектах — в частности, на разработке и дизайне чипов. Производственные фабрики дорогие, наемная сила в Штатах недешевая, маржа низкая. С экономической точки зрения все было логично.
Этот тренд уловил Моррис Чан. Он родился в Китае, а во времена Второй мировой войны и последовавшего гражданского противостояния успел пожить в Гонконге, который тогда еще был британской колонией. Оттуда он перебрался в США, где поучился в Гарварде и получил степени бакалавра и магистра в области машиностроения в Массачусетском технологическом институте.
В 1958-м Чан устроился на работу в Texas Instruments. Именно в этом году в центральной исследовательской лаборатории компании сделали первую рабочую интегральную схему. Так что у Морриса были все шансы застать этот ключевой исторический момент, который заложил новое направление в компьютерной индустрии.
В Texas Instruments Чан провел 25 лет, дослужившись до позиции вице-президента группы, ответственной за мировой полупроводниковый бизнес компании. За это время он успел поработать над одним из первых контрактных проектов в этой сфере: производство одного из чипов было отдано на аутсорс американской IBM. К тому же Моррис был пионером в тактике первоначального ценообразования на чипы в убыток, ожидая, что получение ранней доли рынка позже увеличит масштаб до такой степени, что снижение затрат принесет прибыль.
Чем же в эти годы занимались на Тайване? Как и в большинстве южно-азиатских экономик, основным занятием для местных жителей было сельское хозяйство. Где-то с 1960-х начинается закладка фундамента будущего тайваньского чуда. Одного из четырех экономических чудес в Юго-Восточной Азии, которые больше известны как «азиатские тигры». Правительство приняло много новых законов, провело земельную реформу, на зарубежные кредиты начало индустриализацию, ослабило контроль за рынком и финансами, открылось зарубежным капиталам.
Краткая история экспансии
В 1973 году в стране основали Научно-исследовательский институт промышленных технологий. Один из главных архитекторов тайваньского «экономического чуда» Сунь Юнь-суань во второй половине 1980-х захантил Морриса Чана на место председателя и президента этого института. Тот переехал на Тайвань и в 1987-м в сотрудничестве с правительством, технологическим гигантом Phillips и частными инвесторами основал TSMC. Это было время, когда западные фирмы все чаще видели ценность в аутсорсинге своих производственных мощностей в Азии.
В стране открывались технопарки, а местные компании становились важными поставщиками микроэлектроники, периферии, персональных компьютеров для всемирно известных брендов, таких как DEC или IBM. И TSMC не стала исключением. Эта компания была как тот парень в классе, который делает домашку для всех остальных.
Все началось с Fab 1 — первой лаборатории, которую превратили в фабрику по производству чипов. Компания TSMC арендовала ее у государства на протяжении 14 лет. На этой фабрике долгие годы выпускали 6- и 8-дюймовые кремниевые пластины с использованием техпроцесса 0,5 мкм (500 нм) или выше. Начинали вообще с двух микронов, но быстро сократили разрыв с современными на тот момент стандартами индустрии.
Для сравнения, сегодня самые продвинутые технологии позволяют «распаивать» транзисторы на кремниевых пластинах по техпроцессу 5 нм. Опять же для сравнения, большинство изученных сегодня вирусов имеют диаметр в пределах 20—300 нм. Разница колоссальная с учетом того, что транзисторы делает человек, а не природа. Подробнее о процессах производства чипов мы рассказывали в материале про ASML.
Компания быстро росла, открывая новую фабрику примерно каждые три года и внедряя новые технологии, такие как тестирование сортировки пластин, изготовление масок для литья, проектирование микросхем. К 1992 году TSMC признавалась ведущим контрактным производителем чипов.
Середина 1990-х — это настоящий бум в сфере персональных компьютеров. Компания TSMC строит третью фабрику, договаривается с AMD на выпуск ее процессоров, размещает акции на Тайваньской бирже и продолжает инвестировать деньги в технологии и новые мощности — миллиарды долларов в год.
Сложный гигант
На сегодня TSMC — это 17 действующих фабрик по производству чипов. И этого все еще мало. Если на границе 2000-х компания вкладывала в развитие около миллиарда долларов в год, то в ближайшие три года собирается инвестировать $100 млрд. Дело в том, что фабрики, на которых делают чипы, экстремально дорогие. Они наполнены экстремально точными инструментами и передовыми технологиями, а потому и стоят бешеных денег — одна запросто потянет на $15 млрд.
В частности, так дорого обходятся чистые комнаты. Для того чтобы делать супермегамаленькие транзисторы на кремниевых пластинах, нельзя допустить попадания на эти пластины ни единой пылинки, так как гигантский объем работы просто пойдет насмарку.
А пыль повсюду: частички человеческой кожи и тканей, грязь с улицы и ботинок. Именно поэтому на таких производствах сотрудники всегда одеты в защитные костюмы и маски. Не потому, что им нечто угрожает, а потому, что они сами являются опасностью для технологических процессов и могут неосознанно стать причиной брака на производстве. С этим справляются специальные костюмы и система шлюзов для очистки сотрудников от всяческой пыли, которую они принесли на себе с улицы.
Но этого, конечно, недостаточно. Чтобы снизить количество частиц пыли в воздухе до минимально возможного в теории уровня, строится сложнейшая система вентиляции и фильтрации воздуха. Все комнаты изолированы, а пол в самых дорогих и важных может быть перфорированным приемником воздуха. Естественно, и климатические нормы в таких комнатах строго стандартизированы: влажность и температура поддерживаются в рамках заданных значений, вибрация и даже электромагнитные поля находятся под строгим контролем.
Все эти комнаты, материалы, оборудование, экипировка, расходники делаются из специальных материалов, которые не генерируют пыль в опасных для производства масштабах. Именно поэтому нужна астрономическая сумма на создание одной такой фабрики, не говоря уже об оборудовании для непосредственного производства чипов.
Последняя новейшая фабрика TSMC — это чистые комнаты площадью с два десятка футбольных полей, с уровнем чистоты не больше 10 частиц на кубический метр воздуха, со специальными роботами под потолком, перевозящими материалы, и уникальными машинами фотолитографии, о которых мы уже тоже рассказывали.
TSMC — фаворит в гонке по уменьшению техпроцесса. Компания способна выпускать чипы с невероятной плотностью транзисторов. Только Samsung еще кое-как конкурирует в этой сфере, но тайваньцы уже готовы обойти их на одно поколение. Упомянутая выше фабрика будет производить чипы по 3-нанометровому техпроцессу. Транзисторы будут еще меньше, производительность чипов станет выше, а их энергопотребление снова уменьшится. С этим техпроцессом TSMC оставит такого гиганта, как Intel, на два поколения позади.
Intel уже заметно отстает от своего конкурента
Последние успехи тайваньцев многие связывают с одним важным клиентом — американской Apple. Когда-то чипы для смартфонов этой компании делала Samsung. Но из-за растущей конкуренции Apple решила сменить подрядчика — TSMC никогда не будет конкурировать со своим клиентом в сфере производства смартфонов.
Сейчас это крупнейшее сотрудничество: Apple резервирует за собой передовые мощности TSMC, а та переходит на все более совершенные техпроцессы, так как клиенту каждый год нужны еще более совершенные процессоры для смартфонов и ноутбуков.
Из-за этой гонки самые передовые технологии в процессоростроении сосредоточились на маленьком острове. Пандемия и дефицит чипов продемонстрировали, что весь технологический мир очень сильно от него зависим. А потому конкуренты у TSMC появляются в основном со стороны государств. Создать столь же масштабный и совершенный технологический бизнес одной компании уже не под силу.
В Европе собираются создать государственно-частный полупроводниковый альянс, чтобы к 2030 году захватить хотя бы 20% глобального рынка производства чипов. Южная Корея собирается вложить $450 млрд в развитие этой отрасли. Китай и США движутся в этом же направлении. Но быстрого успеха никому достичь не удастся: закачка денег в столь комплексное и сложное производство не гарантирует победы.
Заговор Тайваня: Почему весь мир вертится вокруг TSMC — лидера по производству чипов
Как Китай может задушить экономическое процветание Тайваня, что производит TSMC и почему США боятся её потерять.
3 августа 2022, 12:22
