Крупнейшее в мире предприятие по производству чипов, Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., подтвердило то, чего все так опасались: оно работает на пределе своей мощности, а ослабевания дефицита чипов в ближайшее время ждать не приходится.

По сообщениям Bloomberg, до 2023 года ситуация не изменится. «Мы видим, что высокий спрос сохраняется, – указали в TSMC. – В 2023 году нам, по-видимому, удастся предложить своим клиентам дополнительные ресурсы. И к этому времени существующая напряженность должна пойти на спад».

К числу клиентов TSMC, как известно, относится компания Nvidia, которая уже спрогнозировала дефицит графических процессоров в этом году. Многочисленные разработчики, не имеющие своего производства – Apple, Nvidia, Broadcom, Qualcomm – обращаются к TSMC и другим предприятиям, где и выпускается их продукция. А в конечном итоге весь этот поток попадает в бутылочное горлышко TSMC. В феврале Qualcomm предупредила, что вряд ли сумеет удовлетворить существующий спрос. Компания Apple, по имеющейся информации, также испытывает дефицит дисплейных компонентов.

TSMC занимает уникальное положение на перекрестке путей от всех ведущих поставщиков чипов для ПК. Примерно половина продаж приходится на самую передовую 7-нанометровую технологию, по которой выпускаются, в частности, процессоры AMD Ryzen. В первом квартале 45% выручки поступило от поставщиков смартфонов, а еще 35% – от компаний, разрабатывающих технологии высокопроизводительных вычислений. При этом 67% оборота приходится на предприятия из Северной Америки.

По сообщениям Bloomberg, в этом году TSMC направит на строительство новых фабрик и модернизацию 30 млрд долл. Но сегодня загрузка производственных линий превышает 100%. При этом на модернизацию производства электронных компонентов обычно уходят месяцы, а на строительство новых фабрик – годы.

К сожалению, у поставщиков, располагающих собственными фабриками, ситуация не лучше. Новоиспеченный генеральный директор Intel Пат Гелсингер в интервью The Washington Post заявил, что для устранения дефицита электронных компонентов понадобится «еще пара лет».

Все это означает, что ожидание появления новых графических процессоров (или новейших игровых консолей Sony и Microsoft) скорее всего займет больше времени, чем предполагалось. И нам можно лишь поблагодарить судьбу за то, что в современных процессорах AMD и Intel уже присутствуют достаточно приличные интегрированные графические процессоры, не правда ли?

Новый генеральный директор компании Intel Пат Гелсингер сообщил, что компания может в ближайшие 6 — 9 месяцев начать выпуск микросхем по заказам разработчиков автомобильной микроэлектроники. Это должно помочь автомобильной промышленности справиться с дефицитом микросхем, из-за которого нарушилась работа многих компаний, в том числе Ford и General Motors.

На днях  Гелсингер встретился для обсуждения проблемы дефицита с представителями администрации президента США. Гелсингер пообещал использовать производственные мощности Intel для изготовления микросхем для автомобилей. Это не потребует строительства новых заводов, отметил он. Необходимо только провести сертификацию новой продукции, выпускаемой по существующим технологическим процессам, что может занять около полугода. Изготовлением микросхем могут заняться заводы Intel в штатах Орегон, Аризона, Нью-Мексико, а также в Израиле и Ирландии.

Intel — одна из последних компаний в микроэлектронной промышленности, одновременно разрабатывающих и производящих микросхемы. В марте Intel объявила, что будет принимать заказы на изготовление микросхем от других компаний.

Несмотря на дефицит компонентов и трудности с логистикой, в первом квартале 2021 года поставки настольных компьютеров, ноутбуков и рабочих станций выросли в мире на 55,2%. Спрос на ПК действительно остается очень высоким, но большой рост в сравнении с прошлым годом объясняется также низкими показателями того периода, связанными с началом пандемии. По сравнению с предыдущим кварталом, в первом квартале 2021 года поставки ПК снизились всего на 8%. Рост спроса и увеличение средней цены в основном связаны с ростом популярности игр, спросом на высокопроизводительные корпоративные ноутбуки и устройства с сенсорными экранами в образовательном сегменте.

Аналитики IDC полагают, что на рынке ПК произошли фундаментальные изменения, и в ближайшие годы спрос во всех сегментах будет расти. Дефицит компонентов сохранится на протяжении всего 2021 года.

Все крупнейшие производители ПК значительно увеличили продажи по сравнению с прошлым годом. По объему продаж первое место занимает компания Lenovo — в первом квартале компания реализовала 20,4 млн компьютеров (24,3% от общего объема рынка). HP принадлежит 22,9% рынка, Dell — 15,4%, Apple — 8%, а Acer — 7%.

Дефицит микросхем для потребительских товаров среднего класса начинает снижаться, и во второй половине года ситуация намного улучшится, президент азиатско-тихоокеанского регионального подразделения компании Acer Эндрю Хоу.

Проблема с поставками компонентов стала очевидной в четвертом квартале прошлого года, пояснил он, и поставщики сразу же стали предпринимать активные меры по ее решению. Дефицит возник из-за сочетания ряда факторов. Производители автомобилей, прекратившие производство из-за пандемии COVID-19, в этом году были вынуждены конкурировать за микроэлектронные компоненты с производителями бытовой электроники, спрос на которую вырос. Потребители во время пандемии покупали ноутбуки, игровые приставки и другие электронные устройства, что привело к сокращению запасов. Спрос на автомобили тоже оказался выше, чем полагали производители.

В азиатско-тихоокеанском подразделении Acer видят существенное повышение спроса на компьютеры для работы и учебы на дому, причем в дефиците оказываются не самые мощные процессоры, а те, на которые потребители давно не обращали особого внимания, отметил Хоу.

Компании, которые начнут производить в Индии микроэлектронные компоненты, могут рассчитывать на получение от государства субсидий, превышающих миллиард долларов. Государство обеспечит закупки их продукции для государственных нужд, а также обяжет частные компании использовать произведенные внутри страны компоненты. Впрочем, механизмы распределения субсидий до конца еще не проработаны. Неизвестно также, проявили ли уже интерес к открытию производства в Индии ведущие компании-производители микросхем.

Государственная программа поддержки производства мобильных телефонов помогла сделать Индию вторым по величине производителем после Китая. В правительстве считают, что производителям микросхем тоже пора открывать заводы в Индии. Однако до сих пор производители опасались это делать из-за неразвитой инфраструктуры, нестабильного снабжения электроэнергией, бюрократии и низкого качества планирования. Новая программа, как полагают специалисты, имеет больше шансов на успех. Крупные индийские конгломераты — например, Tata Group — тоже проявляют интерес к высокотехнологичному производству.

Квартальная выручка и чистая прибыль Xiaomi оказались меньше, чем ожидали биржевые аналитики. Это объясняется ростом расходов из-за дефицита микросхем, а также усилением контроля над финансово-технологическими фирмами в Китае. В Xiaomi стремились диверсифицировать источники дохода, вкладывая средства в финтех-стартапы, но по итогам квартала доходы подразделения интернет-сервисов, к которому относится это направление, выросли только на 8%. В целом выручка Xiaomi выросла на 25% до 70,46 млрд юаней, а чистая прибыль — на 37% до 3,2 млрд юаней. 42,6 млрд приходится на продажи смартфонов. Это на 38% больше прошлогоднего.

Дефицит микросхем был отчасти вызван действиями самой Xiaomi и других производителей смартфонов на базе Android, пытавшихся увеличить производство, чтобы занять на рынке место Huawei, которая из-за санкций США потеряла доступ к нужным компонентам и вынуждена сокращать выпуск смартфонов. Возросшие затраты, возможно, придется возмещать, поднимая цены для потребителей, отметил президент Xiaomi Ван Сян.

Новоиспеченный генеральный директор Intel Пат Гелсингер изложил свое видение возвращения компании к былому величию. Оно связано с производственной стратегией IDM 2.0, которая затронет разработку чипов по 7-нанометровой технологии, включая готовящиеся к выпуску Meteor Lake.

Концепция IDM 2.0 предусматривает расширение производства – строительство двух новых фабрик в штате Аризона, которое должно помочь ослабить мировой дефицит электронных компонентов; создание совершенно нового бизнеса Intel Foundry Services для продажи чипов, выпущенных на этих фабриках, другим клиентам и формирование культуры, допускающей обращение Intel к другим поставщикам для выпуска продуктов, которые сама компания производить не в состоянии.

Для Intel предпочтительно выпускать большую часть своих продуктов самостоятельно, но при необходимости компания готова обратиться к партнерам

Гелсингер ясно дал понять, что для Intel предпочтительно выпускать большую часть своих продуктов самостоятельно, но при необходимости компания готова обратиться к партнерам. С целью ускорения выполнения принятых ранее планов ведутся работы по оптимизации и упрощению конструкции чипов. Во втором квартале Intel намерена утвердить конструкцию вычислительных блоков своего первого процессора, который будет изготавливаться по 7-нанометровой технологии. Чип с кодовым наименованием Meteor Lake официально должен быть представлен в 2023 году.

«Надеюсь, вы уже поняли, что Intel возвращается, – заявил Гелсингер. – Старая Intel теперь становится новой Intel с точки зрения оценки нами дальнейших перспектив. И мы с радостью представляем свои новые планы».

Гелсингер, который когда-то был лицом популярного форума разработчиков Intel Developer Forum, сообщил, что компания возрождает «дух» IDF, готовясь представить серию отраслевых мероприятий Intel On. В октябре компания планирует провести в Сан-Франциско конференцию Intel Innovation, которая, возможно, придет на смену IDF.

Что означают новые планы Intel для ПК

Планы Гельсингера были обнародованы через пять недель после того, как 15 февраля он вступил в должность. В январе Гелсингер был назначен генеральным директором Intel, сменив на этом посту Боба Свана. Свана называли «временной» заменой после неожиданной отставки в 2018 году Брайана Кржанича, нарушившего существовавший в компании запрет на близкие отношения между сотрудниками.

Гелсингер проработал в Intel тридцать лет, принимая непосредственное участие в разработке технологий USB и Wi-Fi. Когда было объявлено о его назначении на пост генерального директора, Гелсингер пообещал вернуться к старым добрым временам великих Гордона Мура и Роберта Нойса. Цель, по его словам, заключается в том, чтобы сделать производство Intel более гибким, разрабатывать отличные продукты и быстро реализовывать намеченные планы.

Заявления эти прозвучали в тот момент, когда Intel по инерции продолжала продавать чипы, изготовленные по устаревшей 14-нанометровой технологии, что резко контрастировало с циклом процессорных архитектур «тик-так», которого компания придерживалась на протяжении десятилетий. Гелсингер признал, что первоначально переход на 7-нанометровую технологию планировался с использованием экстремальной ультрафиолетовой литографии. Это сделало производство более сложным и в конечном итоге привело к ошибкам, заставившим компанию отложить реализацию своих планов. Однако сегодня в Intel считают, что им удалось преодолеть имевшиеся трудности.

В компании всерьез стремятся возродить регулярный цикл «тик-так», но пока у нее остается еще немало производственных проблем. И если чипы Core Ice Lake 10-го поколения выпускаются по 10-нанометровой технологии, то в основе процессоров для настольных компьютеров Rocket Lake-S по-прежнему лежит старый 14-нанометровый процесс.

Предварительный этап производства нового поколения чипов Meteor Lake, основанных на 7-нанометровой технологии, начнется во втором квартале. Они базируются на новой, «прорывной» архитектуре x86 и предусматривают использование нескольких производственных процессов в рамках единой компоновки. Но появление окончательного варианта Meteor Lake ожидается не ранее 2023 года.

К настоящему времени компания отгрузила уже 30 млн чипов 11-го поколения Tiger Lake. Опытные образцы очередной версии модульных процессоров Alder Lake также направлены клиентам.

Новые фабрики и услуги проектирования

Первый этап реализации реализации стратегии IDM 2.0 предусматривает строительство двух новых фабрик. Они войдут в состав уже существующего кампуса Окотильо в городе Чандлер, штат Аризона. Пока информации о новых фабриках очень мало, известно лишь, что там будут применяться самые передовые технологии Intel. Запуск их в эксплуатацию должен состояться в 2024 году.

Запланировано строительство двух новых фабрик, которые войдут в состав уже существующего кампуса Intel в Аризоне 

Не вполне ясно, какая часть производственных мощностей Intel станет доступна независимым поставщикам и как быстро компания сумеет наладить производство для этих клиентов. Очевидно, что сегодня электронная промышленность сталкивается с дефицитом компонентов по всем направлениям, а Samsung, Honda и Volkswagen уже предупредили, что ограничение поставок чипов может повлиять на их производственные возможности. В Samsung, например, заявили, что испытывают нехватку процессоров Qualcomm для производства своих недорогих телефонов.

Новые сервисы Intel Foundry Services будут предлагать услуги проектирования, охватывающие процессорные технологии, в которых Intel традиционно сильна: архитектуру RISC-V с открытым исходным кодом, а также Arm. В настоящее время Intel лицензирует у Arm ее технологии, но не разрабатывает процессоры с архитектурой Arm с тех пор, как производство чипа StrongARM было прекращено в начале 2000-х. В Intel заявили также о возможности предоставления клиентам ядер x86-архитектуры, однако пока неясно, каких именно ядер и на каких условиях.

Объявлено, что направление Intel Foundry Services будет развиваться независимо под руководством Рандира Такура, а его решения и интеллектуальная собственность могут и не затронуть всю компанию в целом. Другими словами, четкого сигнала о том, что Intel выходит на рынок процессоров ARM мы не получили.

Инициативы Гелсингера обойдутся компании весьма недешево. Производственные планы IDM 2.0 оцениваются примерно в 20 млрд долл., но при этом в Intel будет создано 3 тыс. высокотехнологичных рабочих мест. Еще несколько тысяч рабочих мест появятся в смежных областях.

Компоновка тоже важна

В процессе проектирования и выпуска центральных процессоров есть масса дополнительных нюансов, и планы IDM 2.0 их учитывают. Гибридный чип Intel Lakefield и готовящийся к выпуску процессор Alder Lake во многом базируются на технологии компоновки Intel Foveros, которая предусматривает трехмерное размещение элементов с уменьшением используемой площади. Благодаря этому процессор становится более модульным, а отдельные его части в компании называют сейчас «плитками», которые собираются вместе.

Поддержка этого в IDM 2.0 осуществляется двумя путями. Во-первых, Intel и IBM анонсировали планы совместных исследовательских работ по созданию логических схем и компоновки нового поколения, которые будут проводиться в лабораториях Intel в Орегоне и IBM в Нью-Йорке.

Начиная с 2023 года Intel планирует выпускать (но не проектировать) свою продукцию на независимых производствах. Это поможет ей наладить выпуск модульных компонентов на основе передовых производственных технологий, включая базовые вычислительные средства как для клиентского сегмента, так и для сегмента ЦОДов. В компании дали понять, что уже используют мощности сторонних производителей для удовлетворения целого ряда своих потребностей, начиная от телекоммуникационных продуктов и заканчивая графическими компонентами. Теперь, судя по всему, планируется задействовать фабрики, в частности, TSMC и GlobalFoundries, для ускорения выпуска наиболее ценной продукции, которую в нормальных условиях компания могла бы создавать и самостоятельно. Это должно способствовать восстановлению производственного графика.

Неясно лишь, какие конкретно «плитки» при этом будут охвачены, и на какие продукты это повлияет. Говорят, что на фабриках независимых производителей будут выпускать процессоры, обеспечивающие Intel лидерство. Это должно привести к увеличению поставок, потенциальному снижению цен и увеличению доступности продукции Intel.

В настоящее время использование мощностей независимых производителей призвано помочь компании решить свои собственные производственные проблемы, но в перспективе речь может идти и об улучшении конструкции ее продуктов. В ближайшие месяцы мы будем внимательно наблюдать за тем, что еще принесет Intel эпоха Гелсингера.

В 1999 году микроэлектронная отрасль пережила аналогичный нынешнему кризис, но масштабы его были значительно меньше, отметил председатель совета директоров компании SMIC и один из руководителей ассоциации полупроводниковой промышленности Китая (CSIA) Чжоу Цзы Сю, выступая на выставке SEMICON China. Только через укрепление сотрудничества и инновации отрасль сможет справиться с дефицитом микросхем, считает он.

Китай является самым крупным потребителем микроэлектронных компонентов, но собственное производство не удовлетворяет его запросов. Продажи микросхем в Китае, по оценкам CSIA, выросли в 2020 году на 17,8% до 137 млрд долл. Необходимость снижения зависимости от импорта микросхем стала очевидной в прошлом году, когда из-за санкций США компания Huawei лишилась доступа к поставкам, что нанесло серьезный ущерб ее бизнесу по производству смартфонов.

Китайские власти намерены активно поддерживать развитие национальной полупроводниковой отрасли. В частности, SMIC планирует при поддержке государства построить в Шэньчжэне завод, который уже в 2022 году сможет выпускать микросхемы с использованием 28-нанометрового техпроцесса. На этот проект будет выделено 2,35 млрд долл.

Распространение эпидемии COVID-19 нарушило поставки микросхем во всем мире. Первыми от дефицита микросхем пострадали производители автомобилей, но теперь он сказывается на производстве многих типов электроники.