Небольшое и сокращающееся количество компьютерных чипов в мире производится в США.
Следующее эссе перепечатано с разрешения The Conversation, интернет-издания, освещающего последние исследования.
Исполнительный указ президента Джо Байдена, призывающий к пересмотру цепочек поставок критически важных продуктов, обратил внимание на десятилетний спад производства полупроводников в США. Полупроводники-это логические чипы и микросхемы памяти, используемые в компьютерах, телефонах, транспортных средствах и приборах. По данным Ассоциации полупроводниковой промышленности, доля США в мировом производстве полупроводников составляет всего 12% по сравнению с 37% в 1990 году.
Может показаться неважным, что 88% полупроводниковых чипов, используемых промышленностью США, включая автомобильную и оборонную промышленность, производятся за пределами США, однако три проблемы делают их критичными для США как мирового лидера в области электроники: более низкие возможности, высокий глобальный спрос и ограниченные инвестиции.
- БОЛЕЕ НИЗКАЯ СПОСОБНОСТЬ
Растущая зависимость американских чиповых компаний от международных партнеров в производстве чипов, которые они разрабатывают, отражает снижение возможностей Соединенных Штатов. Американские полупроводниковые компании занимают 47% мирового рынка продаж чипов, но только 12% производятся в США.
Достижения в производстве полупроводников основаны на количестве транзисторов, наименьших электронных компонентов чипа, на квадратный миллиметр. Самые передовые технологии и средства производства полупроводников, известные как fabs, обозначаются как 5 нанометров, или миллионные доли миллиметра. Число относится к процессу, а не к какой-либо конкретной функции чипа. Как правило, чем меньше нанометровый рейтинг, тем больше транзисторов на квадратный миллиметр, хотя это сложная картина со многими переменными. Самые высокие плотности транзисторов составляют около 100 миллионов на квадратный миллиметр.
Тайвань и Samsung в Южной Корее разрабатывают 3-нанометровые фабрики, в то время как в США еще нет 7-нанометровой фабрики. Intel объявила, что ее 7-нанометровая фабрика не будет готова к производству до конца 2022 или начала 2023 года. Это оставляет США без средств для производства самых передовых чипов.
- ВЫСОКИЙ МИРОВОЙ СПРОС
В связи с пандемией спрос на мобильные телефоны, ноутбуки и другие устройства для работы на дому, а также растущее использование Интернета оказали давление на фабрики, чтобы увеличить количество чипов, которые они поставляют для этих продуктов. Мировая автомобильная промышленность предсказала, что спрос на автомобили упадет во время пандемии, поэтому она сократила свои заказы на полупроводниковые чипы, используемые в системах безопасности транспортных средств, контроля выбросов и информации о водителях. Автомобильная промышленность возобновила производство, но теперь столкнулась с нехваткой полупроводниковых чипов.
Недавно восемь губернаторов штатов попросили Байдена удвоить усилия, “чтобы побудить вафельные и полупроводниковые компании расширить производственные мощности и/или временно перераспределить скромную часть своего текущего производства на производство автомобильных вафель.” Это “скромное” перераспределение не может быть сделано без возникновения дефицита в других местах. И это не может быть сделано быстро. Например, тайваньский полупроводниковый гигант TSMC сообщил о шестимесячном сроке выполнения заказа от размещения заказа до поставки, а производство чипа, по оценкам, займет до трех месяцев.
- ОГРАНИЧЕННЫЕ ФЕДЕРАЛЬНЫЕ ИНВЕСТИЦИИ
Правительства Тайваня, Южной Кореи, Сингапура и Китая каждый год вкладывают десятки миллиардов долларов в свою полупроводниковую промышленность, и это показывает. Эти инвестиции включают не только сами объекты, но и НИОКР и разработку инструментов, необходимых для перехода к следующему поколению фабрик. Такие стимулы в США остаются минимальными.
TSMC планирует вложить в этом году 25-28 миллиардов долларов только в фабрики и пообещала вложить 12 миллиардов долларов в фабрику в Аризоне. Чтобы представить это в перспективе, ожидается, что аризонская фабрика TSMC начнет обрабатывать 20 000 вафель в месяц по сравнению с 1 000 000 вафель на существующих заводах TSMC в Тайване и Китае.
Указ Байдена о цепочках поставок является важным шагом в определении инвестиций, необходимых для улучшения перспектив американской полупроводниковой промышленности.
Статья переведена с сайта https://www.scientificamerican.com/
Оригинал статьи: https://www.scientificamerican.com/article/a-global-computer-chip-shortage-shows-danger-of-u-s-production-trends/
Отдельная благодарность Yarto Mr за поддержку перевода и модерации процесса.