Битва за полупроводники: будут ли победители?

Битва за полупроводники: будут ли победители?
Накануне визита главы Минторга США Джины Раймондо в Китай Белый дом пошел на некоторые примирительные шаги. США исключили 27 китайских компаний из так называемого неподтвержденного списка (Unverified list), составляемого Бюро промышленности и безопасности Минторга США, сообщает в своей статье эксперт РСМД, китаист Леонид Ковачич. 

В этот список входят компании, по которым ведомство не может проверить информацию о сделках и экспорт в отношении которых из США каким-либо образом ограничен. Хотя китайский МИД, безусловно, приветствовал этот шаг, основа технологической политики США в отношении Китая остается неизменной. Региональная фрагментация полупроводниковой отрасли будет с течением времени лишь усиливаться. Однако степень взаимозависимости цепочек поставок и глобального разделения труда в этой сфере настолько велика, что создание технологических региональных блоков под влиянием геополитических соображений неизбежно приведет к перебоям в цепочках поставок, кратному увеличению издержек и, возможно, замедлению темпов роста технологического потенциала всех сторон.



Основные игроки


Полупроводники — это основа всей современной электроники. Они используются не только в компьютерах и смартфонах, но и в бытовой технике, автомобилях, детских игрушках, военной технике и т.д. Иными словами, в производстве практически любых современных товаров, содержащих электронные компоненты, применяются полупроводниковые схемы. Исторически развитие полупроводниковой промышленности началось в США в середине 1950-х гг. прошлого века. Именно там изобрели и создали первую работоспособную интегральную схему. Вплоть до середины 1980-х гг. Кремниевая долина в американском штате Калифорния сохраняла за собой безусловное мировое лидерство: доля США в глобальном производстве полупроводников превышала 50%. Однако постепенно под влиянием объективных трендов глобализации и международного разделения труда, а также с ростом технологической сложности полупроводниковых схем, производственная цепочка удлинялась и распределялась по разным странам. В середине 1980-х гг. часть ключевых производственных процессов в этой сфере замкнула на себе Япония. Позднее прочные позиции в сфере массового конечного выпуска полупроводников закрепил за собой Тайвань. Наконец, уже в 2000-х гг. Нидерланды стали абсолютным лидером, а впоследствии и монополистом в выпуске передового оборудования, необходимого для литографии полупроводниковой схемы на кремниевой пластине. В результате на текущий момент в производственной цепочке могут быть задействованы тысячи поставщиков, разбросанных по всему миру, и многие из них являются абсолютными монополистами на рынке. Например, такие американские компании, как Cadence Design и Synopsis контролируют 90% рынка средств автоматизации проектирования электроники (EDA Tools) — начального процесса проектирования микрочипа. Нидерландская ASML — единственный в мире поставщик оборудования для литографии на кремниевых пластинах в сверхглубоком ультрафиолете (EUV). Японская Tokyo Electron поставляет самое современное оборудование для плазменного травления — необходимый процесс удаления слоев материала с поверхности подложки после литографии. Наконец, тайваньские компании занимают более 50% всего глобального рынка конечного производства полупроводников, а также более 90% рынка производства передовых чипов, выполненных в 10-нм техпроцессе и ниже. При этом на южнокорейских производителей приходится до 64% глобального выпуска чипов памяти (DRAM).


Важно понимать, что Китай также играет ключевую роль в глобальной полупроводниковой отрасли. Во-первых, эта страна — крупнейший в мире потребитель чипов, поскольку она доминирует в мировом производстве электронной продукции. Примерно треть всей потребительской электроники в мире производится в Китае. В 2022 г. в мире было произведено полупроводников на 573,5 млрд долл., при этом на Китай пришлось 53,7% всех продаж этой продукции. Закономерно, что глобальные производители чипов стремились к локализации производства поближе к рынкам сбыта. Так, и крупнейший контрактный производитель TSMC, и южнокорейские SK Hynix и Samsung имеют собственные производства в Китае. Например, на китайских заводах производится до 40% всего объема NAND-чипов (энергонезависимые чипы памяти), выпускаемых Samsung, и от 40% до 50% чипов DRAM, выпускаемых SK Hynix. Кроме того, мировым производителям было выгодно разместить менее технологичные, но более трудозатратные этапы производства в Китае. Так, более четверти всего мирового рынка тестирования и упаковки чипов по-прежнему приходится на Китай. Соответствующие предприятия в Китае разместили и Intel, и Texas Instruments, и многие другие. Наконец, Китай — крупнейший производитель и поставщик редких металлов (галлия, германия и др.), необходимых для производства полупроводников.


От глобализации к технологическому суверенитету


Таким образом, полупроводниковая отрасль стала одной из наиболее глобально распределенных сфер производства. Ни одна страна в настоящий момент не может обеспечить выпуск микрочипа от начала и до конца исключительно за счет собственных ресурсов и производственной базы. До определенного времени такая схема международного разделения труда устраивала всех. Более того, Вашингтон смотрел сквозь пальцы на развитие Китаем своего военно-промышленного комплекса за счет военно-гражданской интеграции. Утечка американских технологий в Китай изредка беспокоила США лишь в контексте передачи этих технологий Ирану, который на тот момент уже не одно десятилетие находился под санкциями. Так продолжалось вплоть до середины 2010-х гг., когда Китай сначала опубликовал программу импортозамещения ключевых технологий «Сделано в Китае — 2025», а затем «План развития искусственного интеллекта нового поколения», который признавал ведущую роль новейших технологий, в том числе искусственного интеллекта (ИИ), в достижении глобального доминирования и развитии военного потенциала. Именно тогда в американском политическом и экспертном сообществе вопрос технологического развития Китая и угроз американским национальным интересам вышел на первый план.


Жесткие меры экспортного контроля в отношении китайских технологических компаний впервые были приняты в 2018 г. Тогда США обвинили телекоммуникационную компанию ZTE в поставках Ирану в обход американских санкций продукции, содержащей американские полупроводниковые технологии. США запретили ZTE закупать чипы, созданные с использованием американских технологий. И это поставило компанию на грань банкротства, поскольку никаких других альтернатив для ZTE не оставалось: как было рассмотрено выше, в производстве любого современного чипа, так или иначе, используются технологии США. Дело ZTE было урегулировано довольно быстро после личных переговоров председателя КНР Си Цзиньпина и президента США Дональда Трампа. Компанию обязали выплатить штраф в размере 1,3 млрд долл., сменить руководящий состав, а также ввести в компанию американских специалистов, контролирующих соблюдение санкционного режима (US Compliance officers). Важно понимать, что американские санкции в отношении ZTE были введены еще до начала полномасштабной торговой войны США и КНР. Однако это стало и для США, и для Китая знаковым моментом. Американцы поняли, что у них в руках есть мощнейший рычаг технологического давления. Китай, в свою очередь, осознал собственную уязвимость. Тогда же, в 2018 г., аффилированная с Министерством науки и технологий КНР газета «Кэцзи жибао» начала публиковать серию материалов, посвященных анализу уязвимостей Китая в ключевых фундаментальных технологиях. О необходимости обеспечения технологического суверенитета чаще стали говорить и китайские официальные лица.


США стали активнее пользоваться рычагом технологического давления. В 2019 г. администрация Трампа внесла Huawei в черный список Минторга США, который среди прочего запрещал продажу американских чипов и других компонентов, а также использование ОС Android для Huawei. Однако серьезного влияния эта мера на бизнес Huawei не оказала. Во-первых, администрация Трампа сразу же ввела временные разрешения на экспорт продукции для Huawei, чтобы не создавать экономических шоков для американских компаний, которые в одном лишь 2018 г. поставили Huawei продукции на 11 млрд долл. Во-вторых, ничего не мешало Huawei закупать критически важные компоненты в третьих странах. Буквально через несколько месяцев компания анонсировала собственную ОС Harmony как альтернативу Android. К концу года компания отчиталась о росте выручки на 18%. В следующем году администрация Д. Трампа расширила санкции в отношении Huawei. Компания попала под так называемое Foreign Direct Product Rule, которое запрещает поставки оборудования и компонентов в том числе из третьих стран, если в них содержатся американские технологии. Тогда для Huawei были отрезаны любые пути получения передовых чипов, потому что контракторы из третьих стран отказывались сотрудничать с компанией, опасаясь вторичных санкций США. В итоге Huawei была вынуждена продать свое подразделение Honor, занимающееся выпуском смартфонов.


Вместе с тем санкции, введенные администрацией Д. Трампа в отношении Китая, носили фрагментарный характер. По большинству экспортных ограничений был введен льготный период, который, по сути, вводил отсрочку на вступление в силу санкций на длительный период. Кроме того, технологическая борьба Трампа с Китаем была точечной. По Huawei, чье имя уже было на слуху, в том числе среди американского политического истеблишмента, был нанесен мощный удар. Однако другие китайские технологические компании продолжали относительно благополучно развиваться. Продажи китайских производителей и разработчиков чипов в 2021 г. выросли на 18% до 150 млрд долл. Крупнейший китайский контрактор SMIC отчитывался о росте продаж. Хотя SMIC тоже не избежал участи включения в черный список Минторга США, это не помешало компании освоить производство чипов в 14-нм техпроцессе. Кроме того, по сообщениям ряда СМИ, SMIC смог за счет обратного инжиниринга чипа от TSMC освоить 7-нм техпроцесс. Китайский производитель чипов памяти YMTC догнал своих американских и корейских конкурентов. Компания разработала собственный 3D NAND чип четвёртого поколения, который состоит из 232 слоёв. Apple даже собиралась сделать YMTC эксклюзивным поставщиком чипов памяти для iPhone.


Технологическая война


Все это заставило США по-новому посмотреть на технологическое противостояние с Китаем, поскольку его прогресс в сфере полупроводников теперь увязывался напрямую с американскими национальными интересами. Вашингтон в своей технологической политике стал концентрировать усилия сразу по двум направлениям: во-первых, насколько это возможно, ограничивать Китаю доступ к передовым технологиям, а во-вторых, активизировать государственную поддержку собственных инноваций и стимулировать перенос производств обратно на американскую землю. Вашингтон понимает, что полупроводники — это основа и для развития гражданских технологий (а значит — экономического роста), и для разработки современных систем вооружений, то есть обеспечения интересов национальной обороны.


В октябре 2022 г. администрация Дж. Байдена ввела беспрецедентные по масштабам экспортные ограничения в отношении Китая. Согласно новым правилам, американским компаниям запрещено поставлять в Китай высокопроизводительные чипы и компьютерные товары, содержащие такие чипы (например, графические процессоры GPU, используемые для развития систем ИИ). Кроме того, был запрещен экспорт компонентов, которые используются в производстве суперкомпьютеров или для развития полупроводникового производства. Запрещены поставки определенного оборудования для выпуска чипов. Действие Foreign Direct Product Rule распространилось на 28 китайских компаний (в этом списке все ведущие технологические компании КНР, а также профильные НИИ). Наконец, компаниям из третьих стран, которые работают в Китае, требуются специальные лицензии Минторга США для поставок в Китай логических чипов с архитектурой «плавниковых» полевых транзисторов (FinFET) 14-нм и ниже; DRAM 18-нм и ниже; NAND FLASH 128 слоев и больше, если при производстве подобной продукции используются американские технологии. Кроме того, специалистам с американским гражданством и грин-картами запрещается осуществлять работу, поддерживающую напрямую или косвенно развитие и производство полупроводников на определенных предприятиях в Китае.


В августе 2023 г. США опубликовали проект новых мер, направленных на ограничение притока американского капитала в китайский технологический сектор. Если эти меры вступят в силу, американским частным и венчурным инвесторам будет запрещено вкладывать средства в китайские компании, которые занимаются квантовыми вычислениями, развитием ИИ и самых передовых полупроводников. При этом полный запрет инвестиций в отрасль ИИ, как следует из проекта указа президента США, будет распространяться только на компании КНР, которые поставляют продукцию предприятиям оборонно-промышленного комплекса. В остальных случаях американским инвесторам потребуется лишь уведомить соответствующие регулирующие органы США о намерении инвестировать в соответствующие китайские компании.


Параллельно с запретительными мерами в отношении Китая, власти США вводят стимулирующие меры для развития собственных компетенций в полупроводниковой сфере и наращивания национальной производственной базы. В 2022 г. был принят Закон о чипах и науке (CHIPS and Science Act), предполагающий выделение 52 млрд долл. государственных субсидий на развитие производства внутри США. Получить эти субсидии смогут все компании, в том числе и зарубежные, которые решат развивать полупроводниковое производство на территории США. Важное условие получения поддержки: потенциальные реципиенты должны взять на себя обязательство не инвестировать в течение 10 лет в Китай более 100 тыс. долл. в случае, если эти инвестиции приведут к расширению существующих производственных мощностей в Китае на 5% или более. Также теперь запрещено вводить новые производственные линейки или расширять существующее производство по зрелым технологиям более, чем на 10%. Компании, не выполнившие эти условия в течение 10 лет, должны будут вернуть предоставленные им субсидии.


Жизнь под санкциями


Технологические ограничения США в отношении Китая имели бы крайне ограниченный эффект, если бы к ним не подключились ключевые поставщики полупроводниковых технологий из других стран. Поэтому значительные усилия американской дипломатии были направлены на то, чтобы убедить своих партнеров, главным образом Нидерланды, Южную Корею и Японию, присоединиться к технологическим рестрикциям. В определенной степени, США это удалось. Япония 23 июля 2023 г. объявила об ограничении экспорта 23 видов оборудования для производства полупроводников. Причем, в отличие от американских санкций, японские барьеры распространяются на оборудование в том числе и для производства чипов по более зрелым технологиям от 45-нм техпроцесса. Вслед за Японией к мерам экспортного контроля присоединились и Нидерланды, которые еще 2019 г. запретили поставки не только оборудования для литографии в сверхглубоком ультрафиолете (EUV), а с июня 2023 г. и некоторые машины для литографии в глубоком ультрафиолете (DUV). В совокупности, эти ограничения должны лишить Китай возможности для быстрого развития собственной полупроводниковой промышленности.


Экспортные запреты, веденные США и их союзниками, серьезно затрудняют для Китая процесс технологического развития. Китай лишается необходимого оборудования для выпуска чипов. Китайские компании смогли наладить массовое производство чипов в 28-нм техпроцессе и активно осваивают 14-нм техпроцесс. Конечно, самые передовые чипы, которые используются, например, в смартфонах последнего поколения, Китай не может произвести в принципе. Тем не менее основная масса потребительского спроса на полупроводники как раз приходится на чипы предыдущих поколений. Важно, однако, что эти чипы Китай все равно производит на зарубежном оборудовании. Так, например, оборудование для литографии даже в 28-нм техпроцессе Китай закупал у ASML. Собственные разработки такого оборудования, конечно, ведутся, однако отечественную литографическую машину для 28-нм техпроцесса Китай ожидает, в лучшем случае, к концу текущего года. Более того, китайские компании не обладают достаточными компетенциями для создания средств автоматизации проектирования электроники последнего поколения. Huawei в этом году сообщила, что разработала собственные средства EDA для создания чипов в 14-нм техпроцессе. Однако экспериментальное программное обеспечение и оборудование еще нужно масштабировать для серийного производства, а также обеспечить совместимость при налаживании технологических процессов.


Следовательно, для выпуска собственных чипов пусть даже по зрелым технологиям предыдущих поколений Китаю нужно построить всю цепочку поставок сырья, оборудования и программного обеспечения. Эту невероятную по своей сложности и затратам задачу не смогла реализовать на нынешнем этапе развития технологий ни одна страна. Китай, безусловно, готов вкладывать колоссальные средства в развитие полупроводниковых технологий, однако это вовсе не гарантирует успех. Китайский государственный фонд развития полупроводников, или так называемый «Большой фонд», аккумулировал более 30 млрд долл., однако с его помощью не удалось вырастить ни один технологический стартап в конкурентоспособную полупроводниковую компанию. Например, компания Wuhan Hongxin Semiconductor Manufacturing Co, получившая почти 20 млрд долл., в том числе из средств фонда, обанкротилась, так и не успев запустить производство.


Ограничения на импорт чипов в Китай также влияют на развитие соответствующих технологий и смежных отраслей. За первое полугодие 2023 г. импорт полупроводников в Китай сократился на 22%, а импорт оборудования для выпуска чипов — на 23%. Ведущий китайский производитель серверного оборудования Inspur, используемого в том числе для разработки ИИ, уже предупредил инвесторов о трудностях с поставками чипов. Компания прогнозирует падение выручки на 30% в результате введенных США полупроводниковых ограничений. Ведущие американские производители чипов в ответ на экспортные ограничения разработали чипы специально для Китая, которые не подпадают под экспортный запретNVIDIA, например, выпустила графические процессоры A800 и H800 для Китая вместо запрещенных A100 и H100. Китайские компании закупили таких процессоров на 4 млрд долл. с поставкой в 2024 г. Тем не менее развитие новых продуктов ИИ, в том числе генеративного ИИ, требует большей вычислительной мощности. По разным оценкам, для работы сложной модели с таким количеством параметров, как ChatGPT, требуется около 30 тыс. мощнейших графических процессоров A100. Ни одна китайская компания на данный момент не обладает единолично такой вычислительной мощностью. В то время, как американские технологические гиганты, такие как Microsoft, Google и Amazon, беспрепятственно вкладывают миллиарды в платформы искусственного интеллекта, китайские компании связаны и технологическими, и инвестиционными ограничениями.


Тем не менее сдерживание Китая вовсе не гарантирует успешное развитие американской полупроводниковой промышленности. Во-первых, 52 млрд долл. субсидий на все компании для полупроводниковой сферы — очень незначительная сумма. Например, строительство только первой очереди завода TSMC в Аризоне оценивается в 12 млрд долл., а весь проект, как ожидается, превысит 40 млрд долл. При этом, экономическая целесообразность строительства полупроводниковых заводов в США вызывает сомнения. Завод в Аризоне, согласно проекту, к 2026 г. сможет производить до 600 тыс. чипов в год. TSMC в прошлом году выпустила больше 14 млн чипов. Причем к моменту, когда, как ожидается, завод в Аризоне наладит 3-нм техпроцесс в 2026 году, такие чипы уже два года будут производиться на Тайване. Не известно, обеспечат ли масштабные государственные субсидии технологическое лидерство США и их независимость от азиатских партнеров. Кроме того, Китай как ключевой поставщик сырья для полупроводниковой отрасли тоже обладает серьезными рычагами давления. Так, Китай ввел экспортные лицензии на экспорт галлия и германия. При том, что на Китай приходится около 80% всего мирового экспорта галлия и 60% мирового экспорта германия, ограничения на экспорт этих металлов уже сейчас могут привести к существенному увеличению издержек для производства чипов, а, впоследствии, снизить потенциал роста для всей индустрии.


Выводы


Полупроводниковая отрасль — одна из самых распределенных глобальных отраслей промышленности. Ни одна страна в настоящий момент не обладает всем комплексом производственных цепочек, необходимых для выпуска готовой полупроводниковой продукции. Китай как крупнейший рынок сбыта полупроводников и источник сырья, необходимого для их производства, играет важную роль в глобальных цепочках поставок. Противостояние США и КНР, создание экспортных ограничений и стимулов для искусственного переноса производств неизбежно приведет к трансформации глобальных производственных цепочек. От того, с какой интенсивностью США будут в дальнейшем вводить новые экспортные ограничения зависят и темпы развития китайского потенциала в этой сфере, и экономическое благополучие американских партнеров. Учитывая, что, по разным оценкам, полупроводниковые компании по всему миру теряют от 15% до 40% выручки от уже существующих экспортных рестрикций, увеличение санкционного давления со стороны США может привести к деградации инновационного потенциала, в том числе среди мировых лидеров отрасли в связи с резким сокращением их уровня дохода. С другой стороны, зависимость от китайского рынка создает мощные стимулы для компаний искать пути обхода существующих санкций, поэтому их фрагментарность может ограничить эффективность американской технологической политики в отношении КНР. В долгосрочной перспективе Китай будет наращивать инвестиции в фундаментальные исследования и разработки для обеспечения технологической независимости. США сталкиваются с необходимостью сбалансировать технологическую политику, чтобы удерживать отрыв от Китая в полупроводниковой сфере на несколько поколений вперед, и, с другой стороны, не уничтожить основные факторы роста технологических компетенций для себя и своих союзников. Однако по мере развития китайского технологического потенциала, удерживать этот баланс для США будет все труднее.


В иллюстрации использовано изображение автора Imam Fathoni  (CCBY3.0), изображение автора BomSymbols (CCBY3.0) и изображение автора Zach Bogart (CCBY3.0)  с сайта https://thenounproject.com/ и фото с сайта https://unsplash.com/

01.09.2023
Важное

Заголовок: «Развалины в пустыне».

Номер и дата выпуска: 7 (452), 1969 год.

Источник: газета «За рубежом».

 

12.04.2024 19:00:00

Ученые предполагают, что жители Сибири переселялись в Северную Америку в эпоху оледенения.

12.04.2024 17:00:00

Австрийский военный инженер описал принцип действия ракеты, но не смог полностью понять физический принцип извлечения реактивной силы из запаса топлива.

12.04.2024 14:00:00
Другие Статьи
Елена Бобкова

Основатель музея, этнограф Константин Куксин - о  том, как удалось воссоздать национальный колорит «домов» со всего света.

Наш обозреватель Родион Чемонин убеждён, что С. С. Раджамули круче, чем Джеймс Кэмерон

По мнению Родиона Чемонина, первое правило китайского кинопроката – не говорить о китайском кинопрокате.

Трагедия отодвинула на второй план политические разногласия и объединила усилия мирового сообщества в помощи пострадавшим.