Фото: tehnovosti.ru
В идущей конкурентной борьбе на рынке полупроводников и США не могут одномоментно запретить поставки в Китай комплектующих, выполненных по самым передовым техпроцессам. Китай плотно встроен в мировое разделение труда в этой отрасли и в мировые цепочки поставок. Есть неудачный опыт Трампа, когда попытки США ограничить сотрудничество американских производителей передовых интегральных микросхем (ИМС) с китайскими производителями (например, ZTE) обернулись убытками американских компаний и проблемами со сбытом их продукции.
Поэтому долгосрочная цель администрации Байдена – переориентация цепочек поставок на США и их вассалов с постепенным исключением из неё Китая. В русле этого курса США поставили задачу существенно ослабить зависимость от своих азиатских союзников в цепочках поставок полупроводниковых комплектующих силами самих же азиатских производителей. Начиная с Трампа, США создают у себя самостоятельную экосистему производства всех критически важных ИМС.
При помощи мировой тайваньской TSMC в Аризоне (США) строится завод по производству ИМС по передовому техпроцессу 5 нм. Завод рассчитан на 20 тыс. ИМС в месяц. В перспективе тайваньский производитель может построить в США до шести фабрик.
В 2021 году стало известно о планах TSMC построить второй завод в США для производства ИМС по техпроцессу 3 нм. Известно также о планах южнокорейской компании Samsung вложить 17 млрд. долл. в постройку новой фабрики в США рядом с уже существующим производством в Техасе.
Примечательно, что во всех этих американских планах отсутствует намерение создать на территории США производство передового оборудования для производства ИМС по техпроцессу 5 и 3 нм., в частности EUV-литографов. Это свидетельство уверенности властей США, что их контролю над нидерландской ASML ничего не угрожает.
Текущая ситуация в электронной промышленности КНР в целом благоприятна. В настоящее время в Китае насчитывается более 350 тыс. предприятий, работающих в полупроводниковом секторе. В общей сложности 34% полупроводниковых предприятий Китая занимаются оптовой и розничной торговлей, 28% предприятий занимаются научными исследованиями и техническими услугами, 23% фирм заняты передачей информации, программным обеспечением и ИТ-услугами. Ежегодный темп прироста более 30%.
Однако у китайских производителей существует ряд проблем, которые могут серьёзно осложнить развитие отрасли. И главная среди них – отсутствие собственного производства EUV-литографов для производства ИМС по самым востребованным технологическим нормам и сильная зависимость от импорта ряда важных расходных материалов.
Согласно статистике за 2021 год, объём рынка оборудования для производства полупроводников в материковом Китае превысил 220 млрд. долл., а объём рынка полупроводниковых материалов достиг 11,9 млрд. долл.
Однако на этих двух рынках преобладают зарубежные производители, а общий уровень локализации полупроводникового оборудования в КНР составляет менее 15%. Уровень локализации ключевого оборудования, например, для ионной имплантации (важнейшее звено в производстве ИМС) и литографии составляет менее 2%. По расходным материалам уровень самодостаточности фоторезиста (необходимый материал в литографии) в зависимости от состава колеблется в пределах 5%, а фоторезист более высокого класса полностью импортируется.
Сейчас ситуация в КНР в этой области исправляется. Благодаря энергичным мерам КНР по подготовке собственных производств китайские компании расширяют номенклатуру оборудования и материалов. В области оборудования для отдельных этапов литографии местные производители, такие как China Micro Corporation, заняли около 20% доли внутреннего рынка. Китайская Jingrui Electric Materials испытывает новый вид собственного фоторезиста и начнёт массовое производство в 2023 году.
По мере того как всё больше китайских продуктов для производства ИМС проходят проверку заказчиками и получают оптовые заказы, наблюдается общий рост местных производителей полупроводникового оборудования и материалов.
Серьёзный прорыв в достижении полной независимости Китая от иностранных (не только американских) технологий произошёл в конце 2020 г., когда результатом многолетних усилий китайской компании SMEE стало успешное испытание полностью китайского литографа для печати в глубоком ультрафиолете (DUV) для производства узлов по технологическим нормам 28 нм. Поставки на массовый рынок полупроводниковых изделий с его использованием начались в 4 кв. 2021 года. Первые литографы нового поколения были, видимо, поставлены компании SMIC – крупнейшему китайскому контрактному производителю ИМС.
В отсутствие перспектив закупки передовых EUV-литографов данное достижение упростило SMIC задачу усовершенствования технологии многократной засветки кремниевой пластины. Сейчас это делается на новых китайских DUV-литографах для производства микросхем по технормам 28 нм. и 14 нм. Сейчас компания обеспечивает изготовление ИМС с размерами транзисторов от 0,35 микрона (мкм) до 14 нм, но основной отраслевой технологией компании является 28 нм технологический процесс.
В начале 2021 г. китайская компания освоила передовую FinFET-технологию на микросхемах 14 нм., когда максимальное уплотнение расположения транзисторов, а значит, и большее их количество на пластине достигается за счёт особого расположения элементов транзисторов. Учитывая особенность технологии многократной засветки, данный вид ИМС из-за дороговизны производится мелкосерийными партиями для наиболее важных устройств.
В КНР ведутся также исследования технологии производства ИМС без использования современного литографического оборудования, только с помощью процессов напыления в вакууме. Первым результатом, который подтвердил перспективность данного направления, стал самый маленький в мире транзистор с предельно минимальной длиной затвора всего 0,34 нм., равной ширине одного атома углерода. Все тончайшие компоненты транзистора создаются за счёт его уникальной конструкции.
В результате развития электронной промышленности в КНР постепенно растёт доля КНР на мировом рынке. Согласно отраслевым подсчётам, собственно китайское производство в 2021 г. составило 16,7% от всего китайского рынка микросхем.
Из 31,2 млрд. долл. микросхем, произведенных в Китае в прошлом году, собственно китайские компании произвели 12,3 млрд. долл. (39,4%), что составляет 6,6% от 186,5 млрд. долл. общекитайского рынка микросхем. Остальное произвели TSMC, SK Hynix, Samsung, Intel, UMC и другие иностранные компании, имеющие фабрики в материковой части Китая.
Если производство ИМС в КНР вырастет до $ 58,2 млрд. в 2026 году, как прогнозирует IC Insights, то на КНР в 2026 году будет приходиться около 10% от общего прогнозируемого мирового рынка ИМС в размере 717,7 млрд. долл.
В целом неудачная в прошлом тактика догнать мировых конкурентов в полупроводниковой отрасли, приобретая компании, производящие микросхемы, сменилась опорой на собственные силы и кооперацию с региональными партнёрами.
КНР сейчас находится в процессе успешного решения проблемы самостоятельного обеспечения литографическим оборудованием, всеми видами наиболее востребованных ИМС и близка к тому, чтобы обрести полную (насколько это возможно в современном мире) технологическую независимость в производстве полупроводниковой продукции.
Опора на собственные силы, особенно в области микроэлектроники, является безальтернативным выбором и для России.
