Полупроводниковые истории

Технологии вещей, которым мы пользуемся ежедневно, по большей части требуют применения чипов. Они есть, например, в смартфонах, телевизорах и другой современной бытовой технике. В кофеварках и холодильниках также применяются микроконтроллеры или микропроцессоры.

Много моделей автомобилей тоже предусматривают наличие чипа. Зачастую в устройствах есть не один, а несколько чипов, чьё производство находится у различных вендоров. Если производитель техники окажется в положении, когда нет в наличии всех необходимых чипов, то он будет вынужден остановить производство.

Если рассматривать это на примере автопрома, то в современных автомобилях уже внедрены системы мультимедиа, слежения за ситуацией на дорогах, дистанционного открытия и закрытия дверей и багажника. Для их функционирования и нужны чипы, не говоря уже про системы автопилотирования. При том, что этих систем много и у каждой есть свой функционал, для которого собраны специальные наборы чипов, замена одного полупроводника другим невозможна.

Сейчас мировая экономика столкнулась с проблемой нехватки чипов. В определённых сферах проблемы начались ещё год назад, для других нехватка оборудования стала актуальной лишь сейчас.

Первые сигналы о грядущей проблеме появились в автопроме. На производствах автомобилей и электротехники началось сокращение запасов чипов, когда начался вызванный пандемией кризис, поскольку будущее спроса на эти товары было довольно неясным на тот момент.

Затем в мире начались локдауны, и спрос на планшеты, компьютеры, роутеры и стал расти, так как многие компании стали отправлять своих сотрудников на удалённую работу и учёбу. В 2020 году технологии 5G получили новый виток популярности, что привело к увеличению производства техники нового поколения, что также подтолкнуло спрос на высокотехнологичное оборудование вверх. Такие техногиганты как Apple, Sony, Microsoft обновили свои продукты: кто-то полностью весь ассортимент, кто-то частично, например, теперь есть новые игровые консоли. Результатом стал кризис в наличии чипов на производства во всём мире.

Причины нехватки полупроводников

Когда началась пандемия потребители раскупили компьютеры и другую технику, необходимую для работы и учёбы из дома. В осенний период прошлого года начался бум на покупку развлекательной техники (игровых приставок, телевизоров, смартфонов и планшетов). Согласно отчёту американской торговой группы Consumer Tech Association, показатель по розничным продажам за 2020 оказался рекордным – 442 млрд долларов, а в текущем году можно ожидать роста спроса на технические устройства типа игровых консолей, наушников и гаджетов из разряда устройств для умного дома. Производство такой техники основано на применении полупроводников.

Поставки полупроводников оказались под негативным давлением из-за торгового противостояния между Китаем и Соединёнными Штатами. В 2020 году самый крупный китайский производитель полупроводников Semiconductor Manufacturing International (SMIC) оказался под санкциями США и потерял возможность закупки необходимого оборудования и продажи чипов компаниям из Соединённых Штатов. В таких обстоятельствах клиенты Semiconductor Manufacturing International стали обращаться к его конкурентам, в том числе и к Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSMC). Таким образом цепочки поставок полупроводников претерпели значительное изменение.

Особенности производственного сектора

Производственная цепочка в отрасли имеет слабое звено – устаревший технический процесс чипов (16 нанометров и выше). Из-за того, что нет наращивания спроса на чипы, расширять производство через дорогостоящие мощности нецелесообразно. Производители предпочитают повышать цены на продукцию и продолжать пользоваться тем оборудованием, которое уже имеется. Таким образом те, кто производит чипы, продолжают получать прибыль, но у их клиентов объёмы убытков из-за недопоставок полупроводников уже достигли миллиардов долларов.

Климатические изменения

Из-за летней и осенней засухи в Тайване запасы пресной воды достигли минимумов за 56 лет, а пресная вода из местных водохранилищ необходима крупнейшему местному производителю TSMC. С другой стороны, на Техас прошлой зимой обрушились сильнейшие морозы, из-за которых были остановлены производственные мощности заводов NXP, Infineon и Samsung. Эти факторы оказали сильное негативное воздействие на поставки чипов.

Подорожание биткойна и очередной пик майнинга

В то же время к уже упомянутым событиям прибавился и взлёт цен на биткойн. Главная криптовалюта пробила максимум за 2 года, достигла отметки 16 000 за 1 монету. После этого котировки биткойна несколько раз колебались, но оставались в растущем тренде и в апреле этого года он стоил уже 64 000.

Пока росла цена на биткойн, росло и число желающих майнить эту криптовалюту, так как прибыль можно было получить, даже приобретая видеокарты по очень высокой цене.

При том, что со стороны производителей видеочипов Nvidia и AMD не было обвинений в адрес майнеров по поводу образования дефицита, они всё-таки серьёзно повлияли на рынок. Это подтолкнуло Nvidia выпустить видеокарты отдельной серией непосредственно для майнинга и внедрить в обычные чипы для потребителей защитную систему от использования в майнинге.

Компания оснастила такие чипы драйвером с программным обеспечением, которое определяет её применение в майнинге и сокращает вдвое её производительность.

Это будет нести негативные последствия производителям автомобилей, гаджетов, компьютерной техники и т. п. Масштабы проблемы дефицита чипов можно увидеть, если обратить внимание на тот факт, что автопроизводители в США уже остановили конвейеры и вынуждены отложить сроки вывода новейших моделей автомобилей на рынок.

Проблемы с поставками комплектующих озвучены были и в заявлении компании Sony, которая из-за этого не может покрыть спрос на PlayStation 5. В компании Microsoft считают, что первое полугодие 2021 года будет остро ощущаться дефицит в поставках чипов, а представитель AMD ожидает, что этот дефицит сохранится до конца этого года. Другие производители сектора электротоваров (в том числе и Apple) также могут пострадать в этой ситуации.

Для конечных потребителей нехватка чипов тоже обернётся неприятностями, связанными с невозможностью купить необходимые комплектующие или с повышением цен на эту продукцию.

Скоро сказка сказывается, да не скоро дело делается

Рынок микрочипов накрыл кризис

Скорее всего, нехватка полупроводников сохранится до конца 2021 года, даже при самых оптимистичных прогнозах. В JP Morgan ожидают, что дефицит может продлиться ещё около полутора лет. Тем потребителям, кто планирует собирать компьютер или покупку игровой консоли, придётся ждать восстановления цен на комплектующие до приемлемых значений.

Массовый дефицит чипов вынудил производителей полупроводников расширять производство. Например, TSMC выделил на эти цели 100 млрд долларов до конца 2024 года, что составляет почти пятую часть капитализации компании. Samsung также готов потратить 116 млрд долл. США до 2030 года, чтобы построить новые производственные мощности для выпуска чипов. Компания Intel планирует построить 2 завода для этих целей в Аризоне и её затраты составят около 20 млрд долларов.

Вопрос собственного производства полупроводников выходит на уровень нацбезопасности. Дефицит производства и поставок чипов пришёлся как раз на период геополитического кризиса в отношения между Китаем и США. Теперь и та, и другая страна выделяют инвестиции на развитие своих производственных мощностей и готовы выделить на это десятки миллиардов долларов. По мнению экспертов, Китаю, США и Евросоюзу не удастся обойти объёмы мощностей производства чипов TSMC (Тайвань) и Samsung (Южная Корея) до 2026 года. Однако, следует учитывать сохранение в ближайшее десятилетие тренда «импортозамещение».

Кто выиграет от дефицита полупроводников

Контроль над большей частью мирового рынка полупроводников сейчас находится в руках тайваньской TSMC и южнокорейского Samsung. TSMC также является основным лидером в производстве микросхем на заказ и уже занимается строительством нового завода, где мощности увеличат эффективность полупроводников на 70%. Запуск производства запланирован на 2022 год.

В США компания Intel также производит чипы, но её мощностей недостаточно для покрытия потребности в полупроводниках и TSMC по договору аутсорсинга выполняет для неё часть работ. Издательство Financial Times сообщает о ведущихся переговорах между Intel и TSMC о возможности установления партнёрских отношениях на новом производстве комплектующих в Тайване.

Марк Ли, специалист из Bernstein (специализация на производстве микросхем) заявил о возможной передаче 20% производства чипов Intel на аутсорсинг тайваньской TSMC.

В свою очередь TSMC ещё в феврале сообщила, что в Японии будет создана дочерняя компания, деятельность которой будет направлена на исследования новых материалов для производства полупроводников. Аналитики считают основной причиной эффективности и высокой прибыли TSMC концентрацию производственных мощностей на территории Тайваня. Инсайдеры оценивают объёмы производственных затрат в США выше примерно на 8-10% тайваньского производства.

В странах ЕС есть компании, которые разрабатывают полупроводники, однако они не создают собственные заводы по их производству, а сотрудничают по системе аутсорсинга с компаниями типа TSMC. Такое положение дел привело к отставанию технологий производства микросхем в Евросоюзе от таких отраслевых лидеров как Samsung и TSMC.

Другим мелким производителям также ещё далеко до технологий и производственных возможностей упомянутых лидирующих компаний.