Виробництво мікрочіпів: найбільші компанії, світові ринки, тенденції у 2022 році

Що об'єднує Смартфони, лептопи, розумну побутову техніку і сучасні автомобілі? Всі ці великі і малі гаджети виявляться марними, втративши свого «мозку» — мікрочіпа. Якщо Виробництво чіпів з тієї чи іншої причини зупиниться або не зможе повною мірою задовольняти стабільно зростаючий попит, людство ризикує залишитися без звичної споживчої електроніки, без якої ми вже не уявляємо свого життя.

Команда Бізнес - журналу https://worldbank.org.ua з'ясувала, які країни і компанії-виробники формують глобальний ринок напівпровідників. Звернувшись до даних експертів і довірених джерел, ми дізналися, чому світ досі не може вирішити проблему дефіциту мікросхем і чим обернеться збереження проблеми для світової спільноти.

Найбільші країни-виробники мікрочіпів

Серед світових держав, де сконцентровані масштабні виробники мікросхем:

1. Тайвань. Маленька держава стала оплотом для виробництва 1/5 всіх напівпровідників — і це тільки за обсягами виготовлення. Якщо вважати в грошовому вираженні, частка вийде більшою, адже тайванські мікрочіпи — найдорожчі, адже вони виготовляються за самими передовими технологіями. Так як без Тайваню перервуться багато найважливіші економічні ланцюжки, влада країни спритно користуються своїм становищем для захисту від претензій з боку КНР.
2. США . Країна не шкодує коштів на розвиток власного напівпровідникового виробництва — на ці цілі виділено близько 52 млрд доларів казенних коштів. Також Штати зацікавлені в розміщенні на своїй території виробничих потужностей найважливіших чіпмейкерів TSMC і Samsung.
3. Китай . Держава наполегливо працює над практично 100% заміщенням зарубіжної електроніки. Але це досить витратний і за часом, і за фінансами процес: так, якщо Taiwan Semiconductor Manufacturing Company вже успішно випускає 4-нанометрові чіпи, то китайські виробники «застрягли» на застарілій нормі в 14 нанометрів.
4. Країни Євросоюзу. Американської компанії Intel довірено створення інноваційного чіп - виробництва в Магдебурзі ( Німеччина ).
5. Японія . На відміну від попередників, Країна висхідного сонця виділяє набагато менші субсидії на розвиток власної мікросхемной галузі, проте підтримка місцевих чіпмейкерів тут достатня і системна.

Але не варто думати, що все світове виробництво чіпів зосереджено тільки в позначених державах. Візьмемо за приклад американських чіпмейкерів: у Intel, крім Штатів, є підприємства в Ірландії та Ізраїлі, а у Micron - в Японії, Сінгапурі та на Тайвані. В цілому ж ситуація по частинах світу з виробництвом мікросхем складається так:

• 3/4 виробничих процесів зосереджені в Південно-Східній Азії-це Японія, Малайзія, Південна Корея , Тайвань, Сінгапур .
• Європа В даній галузі, як не парадоксально, входить в число відстаючих регіонів. Якщо подивитися на карту, число фабрик, що виготовляють чіпи, тут дійсно невелика: відділення Intel в Ірландії, підприємства Infineon і GlobalFoundries в Дрездені і Філлах ( Австрія ), потужності STM в Мілані та Кроллі ( Франція ).

Цікаво, що в такому великому регіоні, як Індія , мікросхемна промисловість досі не розвинена. Однак країну продовжують вважати перспективною через індійських розробників-аутсорсерів, в даний момент освоюють дизайн мікрочіпів. Такі фахівці цінуються у всьому світі за ідеальне поєднання якості та вартості роботи.

До числа найбільших світових виробників напівпровідників планує примкнути і Росія : з 2007 тут розробляється «стратегія розвитку електронної промисловості Росії на період до 2025 року». В її рамках фінансуються найбільш перспективні проекти на зразок заводу "Мікрон«, мікропроцесорів» Ельбрус» і Байкал«, процесорів» Елвіс-неотек" та ін.

Найбільші компанії-виробники мікрочіпів

Уявімо знакових на даний момент чіпмейкерів:

1. Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, TSMC (Тайвань). Найбільший у світі контрактний (працює на замовлення для інших компаній) постачальник мікрочіпів. Головні замовники тайванської корпорації-світові гіганти Apple , Google , Nvidia , Tesla , Amazon .
2. Samsung Electronics (Південна Корея). Виробник електроніки, що розвиває чіп-виготовлення як одну зі сфер діяльності.
3. Intel (США). Виробник ПЛІС і процесорів, що розглядає виготовлення мікрочіпів як один з напрямків діяльності.
4. Qualcomm (США). Інноваційні технології зв'язку.
5. Broadcom (США). Лідер з виробництва комунікаційних чіпів.
6. Texas Instruments (США). Постачальник аналогових мікросхем.
7. SK Hynix (Південна Корея). Колишній напівпровідниковий підрозділ гіганта Hyundai. Головна спеціалізація-пристрої пам'яті.
8. Nvidia (США). Безпосередньо не виробляє чіпи, тільки володіє технологією виготовлення.
9. Micron США). Випуск пристроїв пам'яті.
10. Toshiba (Японія). Ще один виробник електроніки, що розвиває чіп-виготовлення як одну зі сфер діяльності.

Цікаво, що цілих три гіганти з нашого списку, Broadcom, Qualcomm і Nvidia, не мають власних виробничих потужностей для виробництва мікросхем. Чіпи для них за контрактом виготовляє tsmc. 

Причини дефіциту виробництва мікрочіпів у 2021-2022

Новини про брак напівпровідників для виробництва електроніки та автомобілебудування на слуху навіть у тих, хто далекий від глобальної промисловості. Але з чого це все почалося? Позначимо головні причини світового дефіциту:

1. Пандемія коронавірусу. Так як весь світ став переходити на віддалений формат роботи, сумарний попит на ноутбуки, комп'ютери, смартфони і супутню техніку різко підскочив.
2. Епоха локдаунів. Людство пішло на карантин — і це сильно вдарило по логістиці. У 2020 частка перебоїв в ланцюжках поставок досягла рекордних 67 % (дані Resilinc). Доставка вже вироблених мікросхем ускладнилася і сильно подорожчала.
3. Торговий конфлікт між США та КНР. У тому ж 2020 Сполучені Штати заборонили Taiwan Semiconductor Manufacturing Company поставляти чіпи Huawei . Потім під американськими санкціями опинився великий китайський виробник мікрочіпів Semiconductor Manufacturing International Corporation-інвестори США більше не могли торгувати його цінними паперами.
4. Дорогий і времязатратный процес запуску виробництва мікросхем. Запустити з нуля таке підприємство дуже складно, в той час як світовий попит на мікросхеми навіть не думає спадати.
5. Погода і клімат. Так, у 2020 році, через найсильнішу посуху за останні 56 років на Тайвані, найбільший чіпмейкер TSMC залишився без води. Із заповненими лише на 10-20% резервуарами він не міг повноцінно продовжувати виробництво. Комбінати з Техасу в лютому 2020 накрила інша біда — сильні снігопади, що спричинили масове відключення електроенергії на заводах.
6. Техногенні аварії. У березні 2021 року загорілися промислові приміщення підприємства Renesas (Японія), одного із значних постачальників кремнієвих пластин — незамінного елемента у виробництві чіпів. Відновитися вдалося тільки через 3 місяці, але до того терміну масштабне загоряння охопило промзону іншого великого відправника кремнієвих пластин — Xinjiang West Hesheng Silicon Industry Co., Ltd (Китай).
7. Світовий дефіцит полікристалічного кремнію. Саме на пластинах з даного елемента друкуються Сучасні чіпи. Ситуацію ускладнює і те, що крем'яна сировина продовжить дорожчати аж до 2027 року.

Важливо відзначити момент, що ряд великих чіп-компаній не виробляє напівпровідники самостійно: ті ж Broadcom, Qualcomm, Nvidia лише володіють технологіями виготовлення, в той час як саме виробництво відбувається в азіатському регіоні, що створює критичну залежність світової промисловості від ситуації в АТР.

Ситуація на світовому ринку мікрочіпів у 2022 році

На даний момент на глобальному ринку напівпровідників «задають темп» два гіганти — Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, tsmc (Тайвань) і Samsung (Південна Корея). Першому належить 54% ринку, другому — 17 %. Однак експерти TrendForce з'ясували, що лідери галузі (навіть разом з менш потужними конкурентами) не можуть повністю задовольнити світовий попит — він стабільно на 10-30% вище пропозиції.

Аналітична команда Susquehanna Financial Group, уточнює, що такий стан справ зберігається з початку 2021 року, коли виробники мікросхем стали затримувати виконання контрактів: так, великим замовникам доводиться чекати до 17 тижнів, а дрібним — майже рік. Те, що відбувається негативним чином позначається на початківців, невеликих виробниках електроніки аж до того, що їм доводиться згортати проекти. Сказане тягне за собою збільшення вартості побутової техніки та електроніки для кінцевого споживача.

Паралельно з 2-го кварталу 2021 тридцять постачальників мікрочіпів збільшили ціни на свої пристрої, в середньому, на 10-30 %. Серед них виявилися:

• Power Semiconductor Manufacturing;
• SMIC;
• UMC.

Якщо переглянути прайси, то вартість ряду позицій і зовсім зросла в кілька разів.

Помітно також, що ситуація з дефіцитом напівпровідників сильно вдарила і по лідерах галузі:

• TSMC оголосила своїми ключовими замовниками Apple і найбільших автовиробників: процесори і мікрочіпи для них будуть проводитися в пріоритетному порядку. А таким клієнтам, як Intel, Qualcomm, Google і Xilinx, доведеться отримувати свої замовлення «по мірі виготовлення».
• Samsung, який сам є великим виробником чіпів, в 2021 був настільки розгублений перед дефіцитом мікросхем, що навіть повідомляв про можливе припинення випуску нових гаджетів Galaxy Note у 2021 році.
• Автогіганти Nissan , Honda , Ford , Fiat Chrysler, Volkswagen , Suzuki, Subaru з початку 2021 стали знижувати обсяги випуску автомобілів, що обернулася сумарними збитками на 110 млрд доларів.

Здається, що краще за всіх до «війни за чіпи» підготувалося «яблуко»: «Епл» під завісу 2020 закупив 80% виробничих ресурсів Taiwan Semiconductor Manufacturing Company для масового випуску власних мікросхем М1.

Лідери та тенденції у виробництві мікрочіпів у 2022 році

Незважаючи на все, що відбувається в світі, Трійка провідних виробників мікросхем не змінюється-це:

1. TSMC.
2. Intel.
3. Samsung Electronics.

Даними корпораціям, за відомостями IC Insights, поки поступаються компанії Micron Technology, SK hynix, Kioxia/WDC, Intel.

Якщо звернутися до аналітичного звіту Boston Consulting Group і асоціації напівпровідникової промисловості Сполучених Штатів, ми побачимо, що виготовлення мікрочіпів зосереджено на планеті наступним чином:

• Азія - 80% ринку: з яких 21 % — тайванські, 19 % — південнокорейські, 13 % — японські чіпи.
• Америка - 12% ринку.

З того ж аналізу ми дізнаємося про компанії, які "керують балом" , а також про їх географічне розташування:

• Тайвань: TSMC, UMC.
• Південна Корея: Samsung, Hynix.
• Сполучені Штати: Intel, GlobalFoundries, Micron, Texas Instruments.
• Японія: Toshiba, Renesas Electronics.
• Китай: Tsinghua, China Electronics.
• Країни Євросоюзу: NXP Semiconductors, STM, Bosch, Infineon.
• Сінгапур: SSMC, Western Digital.

Однак, розглядаючи виробництво мікросхем, варто звернути увагу на ключові тенденції в галузі:

• Виготовлення напівпровідникової продукції «словосполучення і багатоетапний процес. Чому повна виробнича ланцюжок вибудувана лише у небагатьох гігантів — Intel, tsmc, Samsung, GlobalFoundries. Що ж стосується таких знакових компаній, як Qualcomm, Nvidia і AMD , вони займаються тільки розробкою нових пристроїв, поширенням готового продукту, а безпосереднє створення напівпровідників довіряють тому ж «Самсунгу», «Інтел» або tsmc.
• Безсумнівним лідером галузі виступає «тайванець» Taiwan Semiconductor Manufacturing Company — саме тут випускаються найскладніші і передові чіпи, а сам виробник займає більше 50% ринку. І не бажає поступатися своїм лідерством, системно нарощуючи виробничі потужності.
• Найближчими конкурентами тайванського гіганта, якщо розглядати фінансові вкладення в розвиток напівпровідникового вектора, можна назвати «американця» «Інтел» і «корейця» «Самсунг».

Мікросхемная галузь має таку специфіку, що початківцям і невеликим підприємствам тут складно скласти гідну конкуренцію «акулам». Так, навіть перспективні GlobalFoundries Inc., Semiconductor Manufacturing International Corp. та United Microelectronics Corp. відстають від лідерів на 2-3 покоління. Причина-в дорожнечі будівництва та удосконалення виробничих потужностей.

Прогнози виробництва мікрочіпів на найближче майбутнє

Що стосується авторитетних експертів, їх прогнози щодо ситуації з нестачею напівпровідників різняться:

• TSMC: протягом усього 2022 року непроста ситуація з дефіцитом чіпів буде зберігатися. Щоб подолати проблему, напівпровідниковим виробникам доведеться направити чималі інвестиції на запуск нових підприємств і розвиток вже діючих заводів.
• Cisco : глава корпорації Чак Роббінс впевнений, що труднощі лише тимчасові — і постачальники мікросхем вже скоро наростять свої потужності.
• Nvidia: на думку фінансового директора Колетт Кресс, Глобальна промисловість буде зазнавати труднощів через дефіцит мікрочіпів аж до кінця року.
• Intel: компанія дає самі невтішні прогнози-нестача чіпів буде спостерігатися і після закінчення 2022. Єдиний вихід з положення-запуск нових виробничих потужностей.

ПАТ Гелісінгер (директор «Інтел») заявляє ЗМІ: «Я не думаю, що індустрія мікросхем повернеться до здорового балансу попиту та пропозиції до 2023 року».

Шляхи подолання дефіциту виробництва мікрочіпів

Найбільші країни-виробники мікросхем вже намітили чіткі заходи, спрямовані на подолання нестачі в напівпровідниках:

• США. Уряд країни провів переговори з топ-менеджментом тайванського TSMC з приводу будівництва і запуску нового виробництва в штаті Арізона. Очікується, що інноваційна фабрика тільки щомісяця поставлятиме не менше 20 000 п'яти-нанометрових мікросхем для автомобільних компаній та інших напрямків світової промисловості. Також у Taiwan Semiconductor Manufacturing Company грандіозні плани зі зведення шести підприємств на території Сполучених Штатів — на ці цілі виділено близько 100 млрд доларів. Паралельно американська влада вирішила підтримати свою місцеву напівпровідникову промисловість-була запущена 5-річна програма субсидування на $52 млрд для чіпмейкерів родом із США.
• Китай. Республіка активно розвиває національну програму Made in China, покликану знизити залежність китайських виробників електроніки і високотехнологічних продуктів від іноземних постачальників. На ці цілі до 2025 року уряд обіцяв виділити до 1,4 трлн доларів-велика частина інвестицій при цьому буде вкладена в розвиток вже визнаних гігантів Alibaba Group, Huawei, SenseTime Group. Також влада КНР звертається до не найчесніших способів конкуренції, переманюючи на місцеві підприємства тямущих фахівців з Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, обіцяючи їм більш високу оплату праці.
• Японія. Об'єднаними зусиллями гігантів TSMC і Sony у Країні висхідного сонця з'явився перший у своєму роді комбінат з випуску 20-нанометрових мікрочіпів. На проект було виділено 9,2 млрд доларів-на даний час будівництво вже завершено, а компанії приступили до етапу досліджень і розробок.
• Південна Корея. Місцева влада протягом десятиліття будуть системно виділяти субсидії на розвиток місцевого напівпровідникового сектора на загальну суму в 450 млрд доларів. У Республіки грандіозні плани з розвитку повного циклу виробництва суто Південнокорейських мікросхем. Більш того, податкові пільги і послаблення, що надаються розробникам, виробникам і постачальникам, покликані знизити ціну чіп-продукту для кінцевого покупця. Що стосується місцевого лідера з мікрочіпів "Самсунг", він вже вклав у власний напівпровідниковий розвиток 151 млрд доларів, розраховуючи повністю задовольнити світовий попит власною продукцією вже до 2030 року.

Не можна не відзначити широку діяльність, розгорнуту в рамках проблеми американським гігантом Intel. Компанія активно влаштовує переговори з виробниками мікрочіпів для автопрому. В її цілях-перевести їх виробництво на власні заводські потужності за рекордні півроку. Для цих цілей можуть бути задіяні інтелівські підприємства не тільки в штатах Арізона, Орегон, Нью-Мексико, але і фабрики в Ірландії, Ізраїлі.

З інших важливих заяв «Інтел»: корпорація зазначила, що зробить свої підприємства відкритими для «зовнішньої клієнтури», а також буде вкладатися в зведення нових напівпровідникових підприємств як в США, так і в Євросоюзі. Запускається великий підрозділ Intel Foundry Services, чиїм завданням стане виготовлення мікрочіпів на замовлення як для гігантів на зразок «Еппл» або «Нвідіа», так і для більш скромних замовників.

Ми в https://worldbank.org.ua точно впевнені, що уявити сучасний світ без чіпів вже неможливо: варто прибрати цей штучний «мікро-мозок», як наші смартфони, комп'ютери, ноутбуки, Пральні машини, ліфти і Двигуни авто стануть марними декораціями. Виробництво напівпровідників (як і криза в даному секторі) неможливо переоцінити: так, в 2021 глобальний ринок мікросхем оцінювався експертами в 555 млрд доларів, що на 26,2% більше, ніж в минулому 2020-м.Якщо врахувати, що Нафтогазова галузь зростає з щорічною швидкістю в 12-13 %, то мікрочіпи можна сміливо і без перебільшень іменувати «новою нафтою».