Конец 2020 года и 2021 год запомнятся нам в том числе дефицитом микроэлектроники, компонентов для создания смартфонов, планшетов, ноутбуков и прочей умной техники. И даже для автомобилей! Масштаб кризиса поставок таков, что многие государства (США, Китай, ЕС и … Россия) заговорили о создании собственных отраслей по производству микропроцессоров, чем очень озадачили и действующих игроков этого рынка, и всевозможных экспертов.
Дело в том, что производство микрочипов является, наверное, самой сложной и противоречивой деятельностью в мире, причем с весьма туманными перспективами с точки зрения получения прибыли. Не зря крупнейший разработчик процессоров Intel все ещё переживает самый серьезный кризис в своей истории. Парадокс состоит в том, что цифровизируется всё и вся, в результате внедрения 5G не сегодня-завтра умные датчики будут повсюду, но зарабатывать на производстве начинки для этого надвигающегося великолепия становится всё сложнее (и это при весьма низкой конкуренции). Поэтому появление новых производств крайне нервируют действующих участников рынка.
Текущий дефицит пытаются объяснять двумя причинами (помимо имевших место простоев производств из-за локдауна).
Во-первых, многие вендоры ринулись захватывает нишу компании Huawei, которую выставили вон с американского рынка. Причем одновременно США отлучили китайскую корпорацию от тайваньского завода микропроцессоров, где до последнего времени производились разработанные в Китае микропроцессоры Kirin.
Во-вторых, начались заказы компонентов впрок из-за пандемии СOVID-19 из-за опасений возможной рецессии (которой, как мы видим, не произошло). В итоге нагрузка на линии выросла в два раза по сравнению с обычной ситуацией.
Как минимум, на примере санкций против Huawei очевидно, что желание быть независимым от поставок ключевых компонентов для электроники извне не лишено смысла. Но насколько это вообще реализуемая задача?
Желание добиться максимальной экономической эффективности, прежде всего за счет снижения затрат на труд, превратило процесс производства микропроцессоров в самый сложный и самый территориально распределенный из всех существующих. Создание чипов включает в себя массу этапов, и предприятия разных стран мира пытаются достичь совершенства на каждом из них. Следовательно, для экономии и получения наивысшего качества производители электроники гоняют свои заготовки по всей планете. Например, в Китае добывают кремний. В Японии слитки режут на неизолированные пластины. В США их превращают в фабричные пластины с вытравленными функциональными интегральными схемами. Далее полуфабрикат отправляется во Вьетнам или Малайзию для сборки, тестов и упаковки. Потом компоненты плывут или едут в Китай, Южную Корею и США с Европой для интеграции в конечные продукты. Только потом планшеты, смартфоны, ноутбуки и стиральные машины разлетаются по всему миру. В производстве полупроводникового изделия участвуют предприятия примерно из 25 стран, от добычи до продажи лежащий в основе готового устройства материал в среднем пересекает международные границы 70 раз. В сумме только транспортировка может занимать 100 дней и более.
Отдельная отрасль – производство оборудования для всех этих технологических процессов. Некоторые такие «станки» сравнимы по цене с флотом средней руки авиакомпании. Разработка архитектуры для чипов вообще делается только узким кругом компаний, находящихся строго в развитых странах. Впрочем, в их число изо всех сил стремится влезть Китай.
Цена вопроса высока. Развитие собственной промышленности сейчас – это астрономически дорогое удовольствие даже для самой богатой страны, и ещё дороже оно станет завтра.
Ещё в 2017 году Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) собиралось построить на Тайване завод по производству процессоров размером в 3 нанометра(нм) и оценило расходы в $20 млрд. В 2019 году они же озвучивали планы по строительству фабрики на 5 нм (такие процессоры стоят в iPhone 12) в Аризоне за $12 млрд. В 2020 году, по оценкам Semiconductor Industry Association (SIA) средняя стоимость введения в эксплуатацию завода на 14-16 нм оценивалась в $13 млрд, на 10 нм – в $15 млрд, на 7 нм – в $18 млрд, на 5 нм – в $20 млрд. Даже богатейшие люди России не смогут оплатить и построить завод для производства процессов для седьмого iPhone. Такие инвестиции по зубам только государству или корпорациям уровня упомянутой Apple.
И это только стены и оборудование! Инвестиции в исследования в области электроники тоже растут бешеными темпами. Причем проблема в том, что расходы на создание и запуск в серию нового поколения процессоров растут в геометрической прогрессии. По данным той же SIA, для сохранения действия закона Мура в 2020 году требовалось провести в 18 раз больше исследований, чем в 70-х. Представить масштабы инвестиций в НИОКР поможет другой любопытный факт: объём исследований и разработок в сфере полупроводников уступает только объёму аналогичных работ в фармацевтике.
И здесь возникает важный вопрос: а будет ли рынок, который позволит вернуть такие инвестиции? Не факт! Производство чипов – это процесс с высоким уровнем амортизации. Крупнейшие производители вроде Intel, Samsung, TSMC, Micron и SK Hynix уже много лет закладывают в расходы на создание процессоров будущих значительную часть выручки от продаж компонентов текущей генерации. Процессоров на 5 нм не будет без продаж 7 нм. Получается, что если по законам микроэкономики рост предложения обрушит цены, то денег на развитие технологий уже не хватит ни у кого. С одной оговоркой – в рамках частного капиталистического производства.
Не новость, что микроэлектроника уже давно стала предметом геополитики. Одни государства стремятся удерживать лидерство над другими и извлекать из своего доминирующего положения конкретную экономическую выгоду, прежде всего за счёт тотального контроля над самыми ценными технологиями. Пусть операционные цепочки сложны и географически распределены – все критичные технологические этапы, прямо или косвенно, контролирует правительство США. Американские или британские компании разрабатывают все передовые архитектуры процессоров и программное обсечение под них. Как и что устроено в этих крошечных чёрных коробочках, за пределами тех, кто их разрабатывает и тех, кто контролирует тех, кто разрабатывает, не знает никто. Какие там проходы (backdoor) оставлены, какое ПО записано и для чего? В теории, при таком подходе к вашему устройству через такие лазейки вполне может получить скрытый доступ не только производитель, но и третья сторона. Samsung уже как-то разом деактивировал все свои телевизоры, завезенные в РФ по серым схемам. И если в кирпич превратится смартфон, то это еще полбеды (хотя потеря населением целого города средств связи обязательно создаст хаос). А если это будут автомобили? А если это будут грузовики, доставляющие еду горожанам? А если это будут станки с ЧПУ на оборонных предприятиях, электростанции или химические заводы?
Таким образом, на рынке микроэлектроники возникло любопытное противоречие. С одной стороны, есть большие сомнения, что развивать технологии и наращивать дальше производительность процессоров смогут не только отдельные частные корпорации, даже в кооперации, но и целые государства. В пример обычно приводят Японию. Когда-то ещё в 90-х годах между США и Страной восходящего солнца на рынке полупроводниковой промышленности был паритет: они делили эту отрасль чуть ли не пополам. Однако ближе к началу 21 века японцы решили сосредоточить на своей земле значительную часть звеньев производственно-сбытовой цепочки, в то время как Штаты пошли по пути делегирования процессов, оставив за собой лишь креативную составляющую. Как результат, сегодня полупроводниковая промышленность Японии в упадке, и на их долю приходится не более 10% рынка, тогда как доля США с тех пор практически не сократилась.
С другой стороны, амбиции и жадность одних, похоже, не оставляет выбора другим. Китайцы первыми решили начать «войну за независимость». Они обладают умопомрачительным, по сравнению с остальными, количеством ресурсов и умеют концентрировать их в одной точке, не тратя время на разговоры и суету. В 2014 году правительство Поднебесной опубликовало «Рекомендации по развитию национальной индустрии интегральных схем», которые содержат призыв инвестировать не менее $150 млрд в развитие локального производства полупроводников. А уже в 2020 году Министерство промышленности Китая объявило о планах вложить в течение 5 лет в цифровую инфраструктуру страны не менее $1,4 трлн. По замыслу правящей партии, к 2025 году не менее 70% активных чипов в стране должны быть местного производства.
США традиционно назначили себя главным борцом за свободу с красной империей зла. Но их возможности оказались скромнее. В 2017 году Совет консультантов по науке и технологиям подготовил отчет «Обеспечение долгосрочного лидерства США в области полупроводников», в котором изложено видение конкурентоспособности Америки в отрасли. Документ содержит массу пунктов, которые включают в себя инвестиции в НИОКР, борьбу с промышленным шпионажем, создание полупроводниковых фабрик и не только. Уже летом 2020 года, при Трампе, отредактированная версия плана была включена в Закон о полномочиях на национальную оборону (NDAA). В частности, в нём прописаны дотации на $15 млрд для привлечения в страну предприятий по производству полупроводников вроде, как выяснилось позже, TSMC. Ещё $12 млрд выделят для исследования самих полупроводников, чуть более $1 млрд – в НИОКР. Новоиспечённый же президент Джо Байден в марте 2021 года грозился поддержать отечественную полупроводниковую промышленность уже на $50 млрд, но что-то живых денег пока никто не видел.
Европа призывает инвестировать в обозначенный сектор экономики не менее €35 млрд (или $41 млрд) до 2025 года. В 2018 году ЕС расширила свой план. В него добавились такие пункты, как создание стратегического суверенитета, привлечение ещё больших денег, создание пути от интеллектуальной собственности к продукции и не только. Уже в конце 2020 года 17 стран ЕС подписали декларацию, в которой они обязуются инвестировать в отрасль уже до €145 млрд и потратить их, в частности, на разработку процессоров до 2 нм. Впрочем, как известно, европейцы редко идут дальше деклараций о намерениях.
Россия, кажется, тоже медленно и не очень уверенно, но всё же плывет в сторону цифрового суверенитета. Например, в январе 2020 года мы утвердили стратегию развития электронной промышленности до 2030 года. Главными её пунктами, конечно, являются повышение доли отечественного оборудования внутри страны из соображений нацбезопасности, а также создание конкурентоспособной продукции и наладка её экспорта. Есть надежда, что к 2030 году в РФ появятся фабрики по созданию микросхем «толщиной» от 65 до 7 и даже 5 нм. Довольно амбициозно, учитывая, что актуальным на сегодня техпроцессом для нашего производства является 130 нм. С другой стороны, отечественный Baikal Electronics уже освоила 28 нм, но производит продукт все равно на Тайване. До 2024 года на русскую микроэлектронику планируют выделить целых $4,4 млрд (по курсу на январь 2020 года).
Итого, как обычно, никто не хотел войны, война была неизбежна. Ибо как разрешить все эти противоречия, не пытаясь развивать свою микроэлектронику, в окружающей нас действительности не понятно. Хотя почему бы не создать за счёт богатейших стран 3-4 центра научно-исследовательских разработок, результаты работы которых не будут закрыты патентами, т.е. станут общедоступны? Ведь от того, насколько эффективно, а значит умно и расчетливо, мы будем управлять всей инфраструктурой планеты, завит наше общее будущее. Но, видимо, такие решения на текущей ступени развития человеческой цивилизации мы ещё не способны принимать.
