Китай срывает планы США. Страна начала импортонезависимое производство чипов по современным нормам
Китайская SMIC начала массовый выпуск микросхем по топологии 14 нм без применения иностранных технологий и в настоящее время осваивает 7 нм и 5 нм. В планы США это не входило – американцы мечтают на корню уничтожить полупроводниковую отрасль КНР. Теперь Китай гораздо меньше зависит от других государств и может обеспечивать себя и другие страны микросхемами, в том числе, и для автомобилей.
Важное достижение для Китая
Китай освоил массовое производство 14-нанометровых микросхем без использования зарубежных технологий, пишет Tom’s Hardware. Добиться этого смогла компания Semiconductor Manufacturing International Co. (SMIC), крупнейший в Китае контрактный производитель чипов. Входит в топ-10 мировых контрактных вендоров микросхем.
SMIC смогла сделать это вопреки попыткам США до основания разрушить полупроводниковую отрасль китайской промышленности и лишить КНР даже минимального потенциала развития в этой сфере. 14-нанометровое производство SMIC организовала на своем заводе под Шанхаем, что официально подтвердили местные чиновники. В частности, об этом напрямую заявил руководитель Шанхайской муниципальной комиссии по экономике и цифровизации Ву Цзиньчэн (Wu Jincheng).
Стоит отметить, что с топологией 14 нм компания SMIC знакома довольно давно. Выпуск микросхем по этой технологии уже давно не вызывает у нее трудностей, однако все предыдущие годы именно о массовом производстве речи не было.
Для примера, в конце 2019 г. на одной из китайских фабрик SMIC начался выпуск мобильных процессоров Kirin 710A. Заказчиком выступил китайский техногигант Huawei, в 2022 г. без официальных заявлений развернувший против России поток собственных санкций.
Данное производство впору называть экспериментальным, так как на тот момент SMIC не удалось выйти на сколь-нибудь внушительные объемы. Основные заказы Huawei направляла тайваньской TSMC, но та отказалась сотрудничать с ней еще в 2020 г., не без влияния американских властей.
Не самый современный, но зато свой
14 нм – это сравнительно старый техпроцесс. Часть крупных производителей, например, SK Hynix, освоили его еще в 2013 г., а годом позже подтянулись и другие компании, включая Intel.
Но для Китая переход на собственное производство микросхем пусть и по техпроцессу девятилетней давности является большим достижением. В первую очередь это позволяет КНР не зависеть от других государств и делает страну более автономной по части современных технологий.
Кроме того, 14-нанометровые микросхемы, давно не использующиеся в актуальных моделях компьютеров, ноутбуков и мобильных устройств, по-прежнему применяются в широком спектре устройств. Например, они являются частью интернета вещей и автомобилей.
Есть, к чему стремиться
SMIC, судя по всему, не намерена останавливаться на 14 нм. Как пишет Tom’s Hardware, компания в режиме нон-стоп проводит исследования с целью освоения техпроцессов 7 нм и 5 нм.
Это тоже не самые современные нормы, поскольку тайваньская TSMC и корейская Samsung еще в конце 2021 г. перешли на 4 нм. Тем не менее, многие компании до сих пор разрабатывают 7-нанометровые процессоры и лишь планируют перейти на 5 нм. К таковым относится AMD – второй после Intel игрок на мировом рынке CPU с архитектурой х86.
Что до самой Intel, то она, тоже являясь чипмейкером, не так уж и далеко ушла от SMIC. В настоящее время ее фабрики рассчитаны на выпуск максимум 10-нанометровых микросхем, а производство чипов по более современным нормам она вынуждена заказывать на стороне – у TSMC. Впрочем, это не мешает ей выпускать чипы для MediaTek по древним техпроцессам.
Первые намеки на 7 нм SMIC сделала еще в 2020 г. Она заявила, что работает над технологией производства N+1, которая в итоге окажется более доступной альтернативой N7 компании TSMC. По словам представителей SMIC, выпущенные по N+1 микросхемы будут на 20% производительнее и на 55-63% энергоэффективнее в сравнении с 14-нанометровыми.
Подводные камни
По информации издания Global Times, 7-нанометровое производство микросхем развивается быстрее, чем ожидалось. В настоящее время оборудование SMIC N+1 готово к выпуску чипов небольшими партиями. Это доказывает, что SMIC может работать и развиваться без EUV-оборудования, которое власти США запретили поставлять в Китай.
Однако пока нельзя с уверенностью сказать, что SMIC действительно сможет наладить выпуск чипов по нормам 7 нм. С точки зрения плотности логических транзисторов N+1 от может стать альтернативой N7 компании TSMC. Тем не менее, TSMC, являясь крупнейшим в мире контрактным производителем чипов, располагает гораздо более передовыми технологиями изготовления микросхем, что привлекает крупных заказчиков в лице Apple, Qualcomm, AMD и других.
На этом фоне пробуждение интереса у всемирно известных компаний к своей технологии N+1 может оказаться для SMIC весьма трудновыполнимой задачей. Также нельзя забывать, что SMIC все еще не до конца импортозаместила иностранное оборудование и потому не может выпускать чипы для Huawei. Эта компания могла стать ключевым клиентом SMIC, но для работы с ней сперва нужно получить экспортную лицензию США, поскольку SMIC использует немало американских технологий в своей работе.
Россия не может угнаться за Китаем
Пока Китай успешно осваивает техпроцессы начала прошлого десятилетия, Россия не может сдвинуться с мертвой точки под названием «65 нм». Это технология 20-летней давности, но на сентябрь 2022 г. ни один российский вендор микросхем не мог наладить выпуск по более современным нормам.
65 нм – это достижение компании «Микрон», называющей себя «чипмейкером №1 в России». У властей есть план по развитию отечественной электроники – в нем говорится о развитии 28-нанометрового производства на территории России к 2030 г. Строительство необходимой для этого фабрики уже началось. О более современных нормах речь не идет.
Полупроводниковый сектор Китая: как заработать на перспективной отрасли
Полупроводники окрестили нефтью 21 века, питающей большинство современных технологий. Благодаря им работают системы и продукты, которые мы используем для работы, общения, путешествий, развлечений, использования энергии, лечения болезней, совершения новых научных открытий и многого другого.
В 2021 году мировой рынок полупроводников вырос на 20% и достиг 590 млрд долларов. Согласно прогнозам McKinsey, этот рост продолжится и к 2030 году размер рынка превысит триллион долларов, а годовые темпы роста составят от 5 до 13% в зависимости от индустрии.
Технологическое противостояние между США и Китаем вынуждает эти страны инвестировать в развитие полупроводниковой промышленности миллиарды долларов — и это хорошая возможность для инвесторов.
Калькуляторы Т—Ж посчитают все
Как устроен мировой рынок полупроводников
Полупроводниковая индустрия очень фрагментирована. В мире нет полностью интегрированных полупроводниковых компаний, которые бы производили все компоненты готового чипа. В полупроводниковой промышленности выделяют 6 основных индустрий.
OSAT — аутсорсинг сборки и тестирования полупроводников. В этом направлении лидируют Китай и Тайвань, на долю которых приходится 80% рынка. Разные производители чипов или оборудования для их производства передают заказы на производство отдельных компонентов OSAT-компаниям . Это самый низкозатратный и самый простой сегмент полупроводниковой промышленности.
Fabless — проектирование и разработка. В этом сегменте лидируют США с долей рынка 60%. Главный фокус в этой индустрии сосредоточен на исследованиях и разработках с дальнейшей передачей технологий производителям.
IDM — разработка, производство и продажа интегральных схем. В этом сегменте лидируют США и Южная Корея, а самые крупные представители сегмента — Intel и Samsung.
Foundry — производство готовых полупроводников на заказ. В этом сегменте лидирует Тайвань с долей более 60%. Foundry-компании, как правило, не занимаются собственной разработкой, а предоставляют свои производственные мощности для сторонних заказчиков. Самый крупный представитель сегмента — TSMC.
Materials — производство материалов для изготовления полупроводников. В этом сегменте лидирует Япония с долей рынка около 60%. Наиболее часто используемые полупроводниковые материалы — кремний, германий и арсенид галлия. При этом добыча и обработка редкоземельных металлов, используемых для производства полупроводников, на 60% сосредоточена в Китае.
Equipment — оборудование для производства полупроводников. В этом сегменте лидируют США, Япония и Европа. Компании сегмента специализируются на изготовлении оборудования и материалов для производства чипов.
В разрезе технологических особенностей готовых чипов рынок также сильно фрагментирован. На чипы памяти приходится 33% рынка готовых полупроводников, и лидирует на этом рынке Южная Корея.
Производство процессоров сегментируется по технологическому процессу. Подробнее о битве нанометров и значении этих чисел можно почитать в тематических статьях, но если коротко — чем ниже число в названии технологического процесса, тем производительнее и меньше по своим размерам получается чип.
Самые современные чипы по технологии менее 10-нм собирают производители Тайваня — на них приходится 92% рынка таких процессоров. Но на долю технологии пока приходится только 2% мировых продаж, и для большинства современного оборудования или техники не нужны такие процессоры.
Самая популярная технология — процессоры более 45-нм , на долю которых приходится 22% мировых продаж. Такие процессоры используются для производства самолетов, автомобилей и большинства крупной бытовой техники. В этом сегменте также лидирует Тайвань, но его доля здесь не подавляющая.
На сегмент дискретных, аналоговых и оптоэлектронных сенсоров приходится 26% продаж, и в этом направлении нет явного лидера, а основные производства сосредоточены в США, Китае, Японии и Европе.
Почему стоит присмотреться к Китаю
Главный мировой потребитель полупроводников — Китай, на долю которого приходится около 75% продаж. Однако доля Китая в мировом производстве составляет 15%, и собственных мощностей Китаю не хватает.
К 2025 году Китай планирует достичь самообеспечения полупроводниками на уровне 70%. В Пекине понимают необходимость сокращения технологического отставания в полупроводниковой индустрии и вкладывают деньги в ее развитие.
В начале 2000-х производства чипов в Китае в принципе не существовало, а к 2030-м его доля рынка может достигнуть 24%, что сделает Китай самым крупным производителем полупроводников в мире.
7 октября 2022 года администрация США ввела запрет на экспорт в Китай передовых моделей полупроводников и оборудования для производства чипов, произведенных с помощью американского оборудования. Эти меры направлены на замедление технологического роста в Китае и ограничение его военного потенциала.
Это не первые полупроводниковые санкции, наложенные на Китай со стороны США. В 2019 году США начали ограничивать бизнес Huawei и довели масштаб санкций до такого уровня, что теперь союзники США не могут покупать оборудование Huawei и продавать компании материалы и компоненты для производства сетевого оборудования и потребительской электроники.
За два года санкционного давления Huawei потеряла лидирующие позиции на рынке сетевого оборудования, доходы от продажи электроники упали, а основатель предупреждает сотрудников, что на карту поставлено выживание компании.
С другой стороны, два года санкций против Huawei Китай не сидел сложа руки. Согласно данным Bloomberg, 19 из 20 самых быстрорастущих полупроводниковых компаний мира на середину 2022 года были китайскими. За аналогичный период год назад только восемь китайских компаний входили в этот рейтинг. За последние годы в Китае было запущено несколько стимулирующих программ, направленных на развитие полупроводниковой промышленности.
Одна из последних мер поддержки — пакет стимулов на общую сумму 143 млрд долларов, принятый в середине декабря 2022. Согласно ему, полупроводниковые компании в течение пяти лет получат налоговые льготы и субсидии, направленные на развитие собственного производства оборудования и материалов для изготовления полупроводников.
Согласно другой программе, до 2025 года Китай потратит на развитие технологий 1,4 трлн долларов, однако в эту программу входит не только полупроводниковая промышленность, но и другие технологические направления.
Поэтому агрессивная позиция США задержит развитие, но не остановит стремление Китая к технологическому лидерству. Также стоит учитывать, что у Китая есть «козырь в рукаве» в виде доминирующего положения в добыче редкоземельных металлов, необходимых для производства полупроводников. Ответные санкции со стороны Китая могли бы аналогичным образом задержать развитие индустрии в США, Европе и других странах Азии.
Как на этом заработать
На Санкт-Петербургской бирже пока торгуется только один производитель полупроводников из Китая, но в этом году их число увеличится. Вот на кого стоит обратить внимание.
Hua Hong Semiconductor Limited (HKEX: 1347) — китайский производитель полупроводников, основанный в 1996 году. Компания занимает второе место в Китае и шестое место в мире по производству полупроводников с долей 2,6% в мировом производстве. Акции компании торгуются на Санкт-Петербургской бирже с октября 2022 года.
Пока компания производит 22-нм процессоры и готовится к производству 14-нм процессоров. Таким образом, в технологическом плане Hua Hong пока отстает от мировых производителей.
С другой стороны, 14-нм чипы используются преимущественно в бытовой электронике, автомобильной промышленности и промышленных роботах. Развитие интернета вещей и повсеместный запуск 5G-сетей будет только стимулировать спрос на подобные чипы. В 2020 году только 17% технологического оборудования требовали полупроводников 10-нм , а для производства 83% электроники было достаточно чипов 14-нм и больше.
У Hua Hong прибыльный и растущий бизнес — за три года выручка и чистая прибыль компании удвоились. Маржа по чистой прибыли — 16,5%.
Semiconductor Manufacturing International Corporation (HKEX: 981) — крупнейший производитель полупроводников в Китае с долей 5,3% в мировом производстве, основанный в 2000 году. Акции компании пока не торгуются на Санкт-Петербургской бирже, но в 2023 они могут быть добавлены — и это расширит возможности инвесторов.
Компания производит преимущественно 14-нм процессоры, но весной 2022 года освоила производство 7-нм чипов. При этом производство процессора по этой технологии было освоено без применения западного оборудования и материалов.
У SMIC растущий и прибыльный бизнес: за три года выручка компании удвоилась, а чистая прибыль выросла в три раза. Маржа по чистой прибыли — 24%.
Что в итоге
Скачок с 14-нм на 7-нм занял у SMIC всего лишь два года. Для сравнения: TSMC потребовалось три года для перехода с 16-нм на 7-нм с промежуточным этапом 10-нм , а Samsung — пять лет для перехода с 14-нм на 7-нм с промежуточным этапом 10-нм. Очевидно, это заметное достижение SMIC и всей полупроводниковой промышленности Китая.
Кроме того, не стоит недооценивать способность Китая к переманиванию инженеров. Если поставки оборудования можно запретить, то запретить переезд сотрудников сложнее.
Например, в 2017 китайский SMIC переманил Лианг Монг Сонга, который до этого двадцать лет работал в TSMC. Вместе с ним в Китай приехали двести инженеров, которые и помогли SMIC освоить 7-нм техпроцесс. Учитывая масштабы инвестиций и сложность задач, которые ставит перед производителями руководство Китая, это может привлечь выдающихся инженеров — не столько ради денег, сколько ради науки и возможности реализовать свой научный потенциал.
Поэтому инвестиции в растущий сектор, который щедро поддерживается правительством, выглядят очень привлекательно.
Новости, которые касаются инвесторов, — в нашем телеграм-канале. Подписывайтесь, чтобы быть в курсе происходящего: @investnique.
Китайское импортозамещение полупроводников ширится, но независимой отрасль не станет
Китайская полупроводниковая промышленность в сфере передовых технологий значительно зависит от импортируемого оборудования, чем и пользуются США, Япония и Нидерланды для сдерживания роста технологической мощи КНР. Эксперты при этом считают, что на менее критичных направлениях китайские производители могут добиться импортозамещения до 60 % в ближайшие годы, причём данный потенциал вполне подкреплён спросом.
Источник изображения: Lenovo
Результатами изысканий аналитиков UBS Securities, которые опросили китайских производителей, делится ресурс South China Morning Post. До 70 % спроса на оборудование со стороны китайских производителей чипов приходится на не слишком сложные решения для травления кремниевых пластин или их очистки, в этом сегменте в ближайшие годы китайские производители оборудования вполне могут занять до 60 % местного рынка.
Отдельной проблемой является низкая вовлечённость китайских компаний в процесс проектирования чипов. При этом местные потребители из числа производителей электронных устройств выражают растущее желание покупать чипы отечественной разработки. За два года их количество достигло 50 % от участников рынка, причём 11 % всех китайских покупателей выражают «значительно более сильное» желание, а 39 % определяют его как «чуть более сильное».
Как считают аналитики UBS Securities, за три ближайших года от 30 до 50 % закупок в Китае будут приходиться на разработанные силами отечественных специалистов чипы. По мнению авторов прогноза, объёмы капитальных затрат в мировой полупроводниковой отрасли по итогам текущего года сократятся на 15,1 %, но китайский рынок выступит хуже мирового, поскольку возможности местных производителей чипов в этом отношении сильно ограничиваются санкциями США и их партнёров. При этом в следующем году китайский рынок полупроводниковых компонентов будет восстанавливаться быстрее мирового, как считают эксперты UBS. Выручка мировых полупроводниковых гигантов начнёт расти уже в следующем полугодии, причём первым начнёт восстанавливаться рынок смартфонов, и только потом его примеру последуют серверный сегмент и рынок ПК.
Экстремальный успех: Китай начал догонять в гонке микрочипов
В конце 2023 года китайская компания Shanghai Micro Electronics Equipment (SMEE) выпустит первую литографическую машину для микрочипов с техпроцессом 28 нм. Для китайской полупроводниковой индустрии это настоящий прорыв: литография была одним из ее слабых мест. Хотя и новые литографические машины будут по-прежнему серьезно отставать от наиболее современных вариантов, быстрый прогресс китайцам очень кстати из-за усиливающихся ограничений со стороны иностранных поставщиков. О стремительном развитии войны чипов между Китаем и США — в материале «Известий».
Несмотря на санкции
7 октября 2022 года администрация США приняла судьбоносное решение о введении беспрецедентных ограничений против китайской полупроводниковой индустрии. По своему замыслу это были намного более жесткие меры, чем всё, что вводилось в отношении КНР в период «торговых войн» администрации Дональда Трампа в 2017–2019 годах. В них входили запрет на поставку оборудования и программного обеспечения для производства полупроводников, а также отзыв сотрудников, работающих непосредственно в китайских фирмах индустрии или же торгующих с ними.
Сами США — важный участник мировой индустрии микрочипов, но далеко не единственный: роль Японии, Южной Кореи, Тайваня и Нидерландов сопоставима, если не более высока. С прошлого года американцы ведут работу с этими странами, стараясь добиться от них схожих мер. Результаты уже есть: к примеру, довольно серьезные ограничения на поставки продукции полупроводниковой индустрии ввела Япония. Нюанс состоит в том, что самим японцам эти запреты не очень нравятся, и они хотят вести экспорт во всех случаях, где это возможно, тогда как США будут что-то отправлять в Китай только в виде исключения.
Санкции США произошли на фоне прорыва в самой китайской полупроводниковой индустрии. Летом 2022 года стало известно, что лидер микроэлектроники КНР Semiconductor Manufacturing International Corp (SMIC) смогла овладеть производством микрочипов на техпроцессе 7 нм, то есть всего на одно поколение позади текущего передового. Для понимания, большинство современных смартфонов, кроме самых мощных, выпускаются с микросхемами 7 нм, что делает Китай одним из лидеров глобального полупроводникового сектора.
Но главная проблема Китая на данный момент — не выпуск собственно микросхем, а «производство средств производства» для них. Это еще более монополизированная среда, чем полупроводники как таковые. Ключевое значение здесь имеют машины для ультрафиолетовой фотолитографии, которые наносят рисунок на плату. К примеру, технологией производства машин экстремальной ультрафиолетовой литографии (EUV) владеет только нидерландская компания ASML. EUV обеспечивает техпроцессы 7 нм и меньше, то есть без нее невозможно производство наиболее продвинутых, современных и мощных чипов.
Китай сильно отставал именно в этом секторе. Единственным производителем таких машин в стране была шанхайская SMEE, основанная еще в 2002 году. До недавнего времени самым современным техпроцессом, в котором могло работать производимое ей оборудование, был 90 нм. Этот техпроцесс являлся передовым как раз в 2002–2003 годах. И вот сейчас, судя по заявлениям китайских СМИ, ей удался прыжок сразу через три поколения. Процесс 28 нм считался самым современным в 2010–2011 году: на чипах 28 нм основаны, к примеру, российские процессоры «Эльбрус».
Машина экстремальной ультрафиолетовой литографии компании ASML
Успех достаточно крупный, поскольку производство литографических машин — это хайтек среди хайтека. Китайские специалисты, набиравшиеся в 2000-е годы опыта за рубежом, рассказывали, что иностранные производители говорили им: «Даже если мы дадим вам все чертежи, вы всё равно не сможете сами построить машину». Самые продвинутые EUV-машины состоят из 450 тыс. компонентов — в 20 раз больше деталей, чем в болидах «Формулы-1». Собственно, и ASML сама производит только 15% от числа этих деталей, остальное покупается на международном рынке.
Почти невозможное
Достигнутые SMEE результаты подтверждают успех китайской промышленной политики в области полупроводников. Она берет свое начало еще в нулевых годах, но в 2010-х, по мере того как экономика КНР становилась более зрелой и продвинутой, стала еще более акцентированной. В 2014 году был создан Национальный фонд индустрии микросхем, получивший государственное финансирование в размере $21 млрд. В 2019 году на фоне американских санкций в отношении производителя электроники ZTE Пекин резко активизировался и добавил в этот фонд еще $35 млрд.
Колоссальные деньги помогают китайским производителям совершить почти невозможное, наверстывая отставание от зарубежной индустрии микрочипов, существующей более полувека и выработавшей крайне сложные компетенции. К примеру, многие китайские чипы и смежные товары долгое время стоили в 10 раз больше иностранных аналогов, но субсидии позволяли производителям держаться на плаву и учиться работать. Разница в стоимости объяснялась несравнимой «экономикой масштабов», но по мере того как китайцы начали осваивать собственный рынок, разница всё больше и больше сокращалась. Это в значительной степени компенсирует увеличение расходов при возрастании сложности выпускаемого продукта.
Кроме того, начиная с 2019 года КНР стала активно закупаться микрочипами и оборудованием для их выпуска про запас: работающие в этом секторе компании отмечали колоссальный «нерыночный» спрос со стороны китайских контрагентов, намекая на то, что покупки производятся из стратегических соображений, а не для максимизации прибыли здесь и сейчас.
США в свою очередь сейчас пытаются выполнить двойную задачу: задержать (если не остановить) развитие китайской полупроводниковой индустрии и поднять свою собственную, которая некогда лидировала на мировом рынке, а сейчас значительно отстала — всего 12% от глобального производства. Для этого администрация Джо Байдена приняла закон «О чипах и науке», который предусматривает выделение $39 млрд на производство полупроводников в границах США, а также $13 млрд на научно-исследовательские разработки в этой сфере. Таким образом, Америка сейчас также применяет промышленную политику — словосочетание, которое еще пару десятков лет считалось ругательным в кругах экономистов и управленцев.
Несмотря на сопоставимые суммы, стоит отметить, что разница между американской и китайской программами развития сектора довольно существенна. Парадокс в том, что КНР действует более децентрализованно: помимо Фонда микросхем государственная поддержка оказывается на множестве уровней, включая региональный и муниципальный. Так, один только Шанхай потратит на развитие индустрии в следующую пятилетку $43 млрд.
Сказались ли ограничения
Лишь будущее покажет исход войны чипов, но на данном этапе ситуация выглядит так, что американские санкции большого успеха в нанесении неприемлемого ущерба китайской индустрии не нанесли. Китайские компании запаслись достаточным запасом оборудования и материалов, которые позволят им продержаться какое-то время, чтобы «импортозаместить» ключевые узкие места. Эти последние медленно, но верно начинают расшиваться.
Кроме того, иностранные игроки — голландцы и японцы — не горят желанием соблюдать ту же строгость в отношении китайских контрагентов, что и сами американцы. Во многом их прибыльность основана на той самой «экономике масштаба», а потеря китайского рынка нанесет по ней сильнейший удар. Есть и опасения, что ограничения на поставки в Китай оборудования для выпуска полупроводников лишь заставит Пекин удвоить усилия по созданию своей собственной производственной цепочки.
Ко всему прочему стоит отдельно отметить, что заявленная при введении ограничений цель в виде купирования военной мощи Китая совершенно бессмысленна, поскольку оборонная продукция требует относительно простых микрочипов, лишь в редчайших случаях нужны полупроводники на техпроцессе менее 90 нм. А здесь Китай если и не имеет полностью замкнутую производственную цепочку, то весьма близок к ней, а после нового прорыва в литографии значительно превосходит необходимую планку.