Государства по всему миру готовы субсидировать строительство фабрик по выпуску электронных компонентов, поскольку нехватка чипов сдерживает развитие автомобильной и электронной промышленности и подчеркивает всеобщую зависимость жизненно важных поставок от Тайваня.

Помимо отсутствия консенсуса в отношении диверсификации поставок возникают опасения, что некоторые государства могут перегреть отрасль, которая исторически была очень цикличной. Власти США, Евросоюза и Японии планируют потратить десятки миллиардов долларов на строительство современных фабрик по выпуску микроэлектронных компонентов. Ведь сегодня две трети компьютерных чипов производится на Тайване. Ранее высокопоставленный военный в США заявил, что возможность захвата острова Китаем вызывает сильное беспокойство. Китай также субсидирует предприятия отрасли, стремясь уменьшить свою зависимость от западного мира. Потребность в строительстве фабрик по выпуску чипов за пределами Азии побудила самых передовых производителей – TSMC и Samsung Electronics – планировать строительство фабрик в США, с тем чтобы побороться за американские субсидии, размер которых может превысить 30 млрд долл. Компания Intel объявила о готовности предоставить свои производственные мощности внешним клиентам и в дополнение к двум новым фабрикам в США построить еще одну в Европе. Результатом всего этого может стать грандиозная реструктуризация электронной промышленности после того, как в течение десятилетий американские и европейские разработчики чипов ради повышения экономической эффективности отдавали их выпуск на откуп Тайваню и Корее.

В Японии компании Canon, Tokyo Electron и Screen Semiconductor Electron намерены присоединиться к правительственной программе стоимостью 42 млрд йен (385 млн долл.) для разработки совместно с TSMC передовых 2-нанометровых чипов. Даже Индия программами субсидирования надеется заманить глобальных производителей и привлечь их к строительству фабрик на своей территории. А между тем, TSMC уже согласилась построить фабрику стоимостью 12 млрд долл. в Аризоне и ведет переговоры о строительстве еще одного производства в штате Техас. Своих подрядчиков ищет и Европа, готовая выделить на эти цели до 20 млрд долл.

Если планы государств осуществятся, ситуация в электронной отрасли будет напоминать ту, которую мы видели в 1970-е и 1980-е годы, когда каждая страна считала производство чипов критически важным для организации связи и обороны. Риск же заключается в том, что планируется строительство слишком больших мощностей. Такую ситуацию мы уже наблюдали в 1980-х годах, когда производство чипов повсеместно закрывалось, от Австралии до Южной Африки.

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.

Специалисты из германского аналитического центра некоммерческой международной организации развития SNV полагают, что создание в Европе крупных заводов по производству микросхем, даже оснащенного самыми современными технологиями, в настоящее время экономически не оправдано. Такое производство просто не найдет заказов на изготовление микросхем, полагает аналитик, так как в Европе слабо развита разработка микросхем. Компания Dialog — один из последних европейских зарегистрированных на бирже разработчиков микросхем без собственного производства — недавно была куплена японской компанией Renesas. Следовательно, заводу придется рассчитывать на зарубежные заказы, а они маловероятны. Европейской комиссии следует сосредоточиться на развитии отрасли разработки микросхем.

Еврокомиссия недавно приняла десятилетний план развития микроэлектронной промышленности в ЕС. План предусматривает строительство завода, способного изготавливать микросхемы масштаба 2 нм. В Еврокомиссии ставят цель повышения доли ЕС на мировом рынке микроэлектроники до 20%.

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.

В ближайшие три года тайваньская компания TSMC планирует вложить в расширение производства микросхем 100 млрд долл. Уже в этом году TSMC направит на эти цели от 25 млрд до 28 млрд долл.

В TSMC считают, что компания вступает в период ускоренного роста. Спрос на микроэлектронную продукцию TSMC будет повышаться благодаря долгосрочным тенденциям: распространению сотовой связи 5G и высокопроизводительных вычислений. Кроме того, пандемия COVID-19 тоже способствовала ускорению внедрения цифровых технологий во всех областях жизни общества.

В мае прошлого года в TSMC объявили о намерении вложить 12 млрд долл. в строительство завода в штате Аризона. А недавно компания Intel сообщила, что планирует расширить свои заводы по производству микросхем, тоже расположенные в Аризоне. Кроме того, Intel собирается предоставлять свои производственные мощности для выпуска процессоров по заказам сторонних компаний. Таким образом, Intel частично станет контрактным производителем микросхем — как и TSMC, являющаяся крупнейшим среди таких производителей.

Компания Intel под руководством нового генерального директора Пата Гелсингера радикально меняет стратегию в отношении изготовления процессоров. Теперь она готова предоставлять доступ к своей интеллектуальной собственности — процессорным ядрам x86-архитектуры, графическим процессорам, средствам работы с мультимедийными материалами, дисплеем, шинами и прочими компонентами, необходимыми для изготовления процессоров x86-архитектуры. До сих пор Intel занималась только взаимным лицензированием технологий x86, в частности, с компаниями AMD и Cyrix. Теперь, по крайней мере теоретически, независимый производитель сможет лицензировать и изготовить собственный x86-процессор.

Intel откроет подразделение Foundry Services, которое будет заниматься изготовлением на заводах Intel процессоров по заказам других компаний. Это подразделение будет работать независимо от Intel, поясняют представители компании, и, помимо процессоров x86-архитектуры, сможет изготавливать процессоры на архитектуре ARM и RISC-V.

Пока, впрочем, неясно, в каком объеме и к каким именно технологиям Intel готова дать доступ. Подробности в компании обещают опубликовать позднее, после обсуждения с клиентами.

Антимонопольные органы Евросоюза готовы дать американской компании Analog Devices разрешение на покупку американской же Maxim Integrated Products. Решение должно быть опубликовано к 31 марта.

Обе компании занимаются разработкой микросхем — ADI выпускает датчики, преобразователи данных, усилители и прочие схемы обработки сигналов, а Maxim специализируется на аналоговых микросхемах, применяющихся в автомобилях, промышленном оборудовании, энергетике, связи, медицине и устройствах, подключаемых к сетям. Сделка по покупке Maxim будет крупнейшей в истории ADI. Приобретение обойдется компании в 21 млрд долл. В результате ADI сможет укрепить свои позиции на рынке в сегментах автомобильной электроники и микросхем для сотовой связи 5G, что позволит ей эффективнее конкурировать с более крупными компаниями — в частности, с Texas Instruments.

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.