Вычисляй и властвуй: как разработка микросхем приобрела геополитическое значение

Иначе и быть не может. Процессор – вычислительный «мозг» любого цифрового устройства. Следовательно, доступ к лучшему «железу» является ключевым фактором конкуренции на высокотехнологичных рынках. В дальнейшем, по мере распространения интернета вещей (IoT), искусственного интеллекта (ИИ) и других передовых технологий, эта зависимость лишь усугубится. «Профиль» рассказывает о том, почему сложилась такая ситуация и как она, вероятно, будет развиваться дальнейшем.

От монополии к дефициту

Особенность полупроводниковой индустрии состоит в том, что ее участники, являясь злейшими соперниками, одновременно плотно связаны друг с другом. К примеру, лидер американского рынка Intel в прошлом году шумно «развелся» с Apple: яблочная компания отказалась от его процессоров в своих MacBook, перейдя на чип собственной разработки M1. Intel ответил резкой маркетинговой кампанией в Сети, раскритиковав получившийся макбук. Тем не менее, Гелсингер надеется восстановить с Apple добрые отношения и вернуть крупного клиента.

"Ъ": производство автомобилей в России под угрозой из-за дефицита микросхем

Но главное, что большинство разработчиков процессоров – Qualcomm и MediaTek, Apple и Huawei (до санкций, введенных правительством США против китайской компании), NVIDIA и AMD – контрактуются у тайваньского производителя TSMC. По мере усложнения процессоров эти бренды решили, что выгоднее заниматься на своих мощностях только проектированием (fabless-модель), а штамповать изделия на аутсорсе. Скоро по этому же пути пойдет Intel: чтобы нагнать отставание от лидеров, американский гигант собирается заказать у TSMC чипы 3 нм в 2022 году – задолго до того момента, как сможет производить их сам.

В результате TSMC процветает: за последний год ее выручка увеличилась на 25%, прибыль – на 19%, а курс акций удвоился. По состоянию на 7 мая капитализация TSMC достигла $544 млрд (Samsung стоит $501 млрд, Intel – $232 млрд). По данным агентства TrendForce, в руках TSMC сосредоточено более половины мирового рынка процессоров (на втором месте Samsung с 17%), причем в сегменте чипов 5-10 нм доля тайваньцев вовсе добралась до 90%. Примечательно, что рынок литографических сканеров, на которых работает TSMC, тоже монополизирован одной компанией: ASML Holding (Нидерланды).

Таким образом, вся высокотехнологичная промышленность мира во многом попала в зависимость от двух поставщиков. При этом спрос на полупроводники растет: TrendForce прогнозирует, что в 2021 году объем продаж составит $95 млрд (на 11% больше, чем в 2020-м). Как отмечают аналитики, драйвером роста служит распространение 5G и искусственного интеллекта: смартфоны с новым стандартом связи, умные телевизоры, системы умного дома – новые процессоры нужны повсюду.

Во время пандемии цифровая трансформация только ускорилась: бизнесу требуются серверы для запуска онлайн-проектов, сотрудникам – ноутбуки для работы на дому. При этом из-за карантинных мер заводы по производству чипов работали нестабильно, а у TSMC вдобавок случились проблемы из-за крупнейшей за 56 лет засухи на Тайване (изготовление микросхем требует больших объемов воды для охлаждения агрегатов).

Все вместе обернулось дефицитом процессоров. Особенно острая ситуация сложилась в автопромышленности, которой требуются микросхемы для беспилотного управления автомобилем. Их нехватку отметили концерны Daimler, Honda, Suzuki, Subaru, Nissan, Volkswagen, Toyota, некоторым пришлось урезать производственные планы (к примеру, Honda в марте на неделю остановила пять заводов в Северной Америке). А глава Qualcomm признался, что отсутствие на рынке чипов тормозит и производство смартфонов.

В апреле гендиректор TSMC Си-Си Вэй рассказал, что заводы компании работают со стопроцентной загрузкой и все равно не могут удовлетворить мировой спрос, причем эта ситуация сохранится в 2022 году. Глава Intel Гелсингер подтвердил, что нехватка процессоров продлится «пару лет». На недостаток производственных мощностей пожаловалась и компания ASML, выпускающая литографические сканеры.

На этом фоне рынок переживает исторический момент: микросхемы перестали дешеветь. С самого начала компьютеризации это был непреложный закон: вычисления становятся доступнее, ежегодно процессоры теряют часть своей стоимости. Теперь же TSMC отменила запланированные на 2021 год скидки для крупных клиентов, а чипмейкеры помельче (UMC, VIS, DB HiTek) и вовсе взвинтили цены.

Национальный интерес

Тревожная ситуация удостоилась внимания на высшем уровне. В апреле поставки полупроводников стали одной из тем встречи президента США Джо Байдена и премьер-министра Японии Есихидэ Суги. В начале мая агентство Reuters сообщило: Министерство торговли США пытается добиться от TSMC, чтобы та в первую очередь обеспечила процессорами американский автопром, иначе отрасль ждет масштабный кризис. Ранее TSMC по настоянию властей США согласилась построить завод в Аризоне: компании это невыгодно, но Вашингтон готов помочь субсидиями.

Из-за дефицита чипов автомобильная отрасль потеряет $110 млрд в 2021 году

Зимой стало известно о переговорах TSMC с властями Евросоюза: те тоже призывают тайваньцев открыть производство на своей территории. Параллельно с этим 17 стран ЕС подписали декларацию о совместной разработке двухнанометровых чипов. Брюссель выделит на общеевропейский проект 145 млрд евро.

В марте аналогичную инициативу объявили власти Японии. В ней будут объединены усилия компаний Canon, Tokyo Electron и Screen Semiconductor Solutions. С помощью господдержки е в размере $390 млн планируется освоить техпроцесс 2 нм к середине 2020-х.

Но все это меркнет на фоне проекта, который собирается реализовать Китай. По данным Bloomberg, до 2025 года на поддержку национальной полупроводниковой промышленности Пекин готов потратить $1,4 трлн. Особое место в плане отведено производству чипов из новых износостойких материалов, актуальных для космоса и армии (карбида кремния и нитрида галлия).

Помешать проекту может кадровый голод: по оценке чиновников КНР, в отрасли трудится 460 тысяч человек, – нужно еще 720 тысяч. Один из вариантов – переманивать инженеров из соседнего Тайваня. Осенью 2020-го сообщалось, что китайские корпорации QXIC и HSMC «украли» у TSMC свыше сотни ценных сотрудников, предложив им астрономические зарплаты.

Стоит заметить, что внимание властей вызывает не только текущий дефицит на рынке. Свободный доступ к микросхемам – это вопрос технологической безопасности страны. Так, летом 2020-го аналитический центр Военно-воздушных сил США RAND выпустил отчет о раскладе сил в ИИ-гонке между Пекином и Вашингтоном. Вывод – пока США имеют «скромный» перевес за счет развитости полупроводниковых технологий. Но из-за крупных вливаний Китая в эту сферу ситуация может измениться.

«Рост не представляется возможным»: как пандемия ударила по рынку смартфонов

«Америка, пытаясь ограничить Китай в доступе к процессорной технологии, до предела подняла ставки в гонке, – комментирует в беседе с «Профилем» футуролог и венчурный инвестор Евгений Кузнецов. – В итоге Пекин собирается применить так называемый «прыжок лягушки». Суть приема в том, что если у вас нет такой же технологии, как у конкурента, не нужно стараться наверстать отставание. Лучше сразу пойти в ту область, где пока никого нет, и стать первым».

Представителям TSMC все это не нравится. В апреле один из руководителей компании Марк Лю назвал санкционную войну Китая и США главной причиной дефицита микросхем. Мол, из-за нервозной обстановки клиентам TSMC приходится заказывать много чипов про запас, и в результате кому-то не хватает. По мнению Лю, национальные амбиции в полупроводниковой промышленности приведут к лишь к строительству убыточных заводов по всему миру.

Занимайте очередь

Между тем TSMC, корейский Samsung, а также ряд других игроков (Intel, Huawei, MediaTek) активно занимаются разработкой чипов следующего поколения, производящихся по техпроцессам 2–4 нм.

Вафельки для Samsung: какие проблемы одолевают корейскую компанию

Но в свете вышесказанного соперничество в отрасли предстает в ином свете: важно не то, кто первым освоит техпроцессы, а то, кто сможет заполучить готовые изделия. Так, TSMC планирует в 2022 году производить по 55 тыс. трехнанометровых процессоров в месяц, а в 2023-м нарастить темп до 105 тыс. в месяц. Для сравнения: в 2020 году в мире было продано 1,3 млрд смартфонов.

Согласно инсайдам, большую часть мощностей TSMC по выпуску новых микросхем забронировала Apple: в 2022 году она намерена выпустить iPhone14 на чипе 3 нм, в 2024-м – iPhone16 на чипе 2 нм. Далее в очереди стоят AMD, NVIDIA, Qualcomm и другие клиенты. Если перебои с поставками будут сохраняться, разработчикам гаджетов придется откладывать релизы моделей.

В любом случае внедрение новых литографических технологий потребует колоссальных средств: TSMC вложит в трехнанометровый процесс $72 млрд, Samsung готов выделить $116 млрд. «Темпы обновления процессоров и раньше сдерживали технологический прогресс, – замечает Кузнецов. – Но сегодня сплелось особенно много факторов, которые давят на чипмейкеров, подогревая конкуренцию. Дело даже не в пандемии. Объем интернет-данных растет экспоненциально и будет расти еще быстрее в 5G-сетях. В смартфонах появляются нейрочипы. Apple, Facebook планируют очки виртуальной реальности. Многие инфраструктурные проекты запущены в расчете на рост мощностей: если он прекратится, мир испытает колоссальный шок. Все это формирует инвестиционный поток. Не жалко никаких денег, чтобы преодолеть барьеры».