КРЕМНИЙ | Может ли Китай производить чипы?

Время чтения: 6 мин
В лаборатории 8-дюймовых ИС TSMC (Источник изображения: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd.)

(Автор новости: Стюарт Рэндалл)

Стюарт Рэндалл продолжает серию статей об усилиях Китая по достижению независимости от импорта интегральных схем .

Рискую прозвучать слишком негативным, но давайте обсудим ситуацию с фабриками полупроводников Китая. Производители интегральных схем (ИС) — одна из главных причин, по которой трудно представить Китай, полностью независимый от импорта ИС: в Китае нет никого, способного делать передовые чипы. «Большой фонд» полупроводниковой независимости определил эту область как приоритетную.

Я обещаю написать серию положительных статей о полупроводниковых разработках Китая, но сейчас это горячая тема. Слухи — опровергнутые TSMCо давлении США на лидера по производству ИС в целях сокращения продаж китайским компаниям разошлись на прошлой неделе. Итак, давайте посмотрим на эту ключевую часть индустрии ИС: само изготовление чипов.

Что нужно для производства ИС

Изготовлением полупроводников занимаются на специальных фабриках (англ. fab). Для того чтобы изготовить передовые чипы, фабрикам требуется капитальное оборудование со всего мира, при этом самое передовое — из Европы, США и Японии.

На этих фабриках происходит нечто сродни алхимии. В некотором смысле, по крайней мере, при обсуждении кремниевых чипов, они используют оборудование таких компаний, как ASML и LAM, которые превращают песок в чипы. Это не та отрасль, куда вы можете прийти по своему желанию. Одна только машина фотолитографии ASML — один из блоков производственной линии — стоит около ста миллионов долларов.

Производители интегрированных устройств, такие как Intel, владеют собственными фабриками, но сегодня мы смотрим на «чистых игроков», специализирующихся только на одном виде деятельности. Такие фабрики не проектируют чипы, хотя некоторые из них тесно сотрудничают с компаниями по дизайну. Они, как правило, делают чипы на заказ для производителей ИС без собственных производственных мощностей, таких как HiSilicon или Qualcomm, получая проекты в виде файлов типа GDSII.

Так ли хороши китайские фабрики?

Носящая безумно креативное название «Тайваньская корпорация по производству полупроводников», TSMC доминирует на мировом рынке «чистых игроков», занимая долю, близкую к 50%. Samsung занимает второе место с 18%. Третье место у глобальных фабрик из США — всего лишь около 9%.

Есть две основные китайские компании в этой отрасли: «Корпорация полупроводниковой промышленности» (SMIC) — думаю, они пытались перекреативить TSMC по названию — и Hua Hong. Они имеют 5% и 1.5% доли мирового рынка соответственно, большей частью в Китае. В то время как эти два производителя широко конкурируют в производстве чего угодно по 28-нанометровой технологии и выше, понижение этого предела представляет для них сложности, а именно там находятся самые дорогостоящие чипы.

Китайские производители ИС отстают, и им будет очень трудно наверстать упущенное по нескольким причинам: доступ к новейшему оборудованию, отсутствие талантов и позднее вступление в борьбу.

Оборудование

Для производства новейшего оборудования ведущим компаниям требуется много времени. Такие компании, как ASML и LAM Research, естественно, ставят крупнейших клиентов на первое место в очереди. TSMC и Samsung всегда будут стоять первыми.

Кроме того, производители оборудования не могут легко расширить производственные мощности, чтобы обеспечить китайским производителям более быстрый доступ к такому оборудованию, как экстремальная ультрафиолетовая фотолитография (EUVL). Люди, обладающие необходимыми навыками для их изготовления, немногочисленны и редки.

Геополитика также мешает своевременно получать новейшее оборудование — или вообще получать его. Производитель памяти под названием Fujian Jinhua был отрезан от поставок оборудования в конце 2018 года запретом на экспорт в США. Не имея альтернативы американским и связанным с США европейским поставщикам, компания была вынуждена отменить планы по заводу стоимостью $6млрд, и, похоже, до сих пор не производит никаких чипов. На сегодняшний день сайт компании работает, но его страница продуктов пуста.

Таланты

Лучшие таланты, естественно, идут в лучшие компании. Если вы только что выпустились, то взглянув на отрасль, вы захотите пойти в TSMC или Samsung. В противном случае вы возможно даже захотите выбрать другую отрасль.

Это может быть простым совпадением, но каждый инженер SMIC (кроме менеджеров), с которым я когда-либо говорил, жаловался на низкую заработную плату и экстремальный рабочий график — думаю, 996, а иногда и хуже. Ночные смены тоже не радуют. Сейчас плотность рабочего графика, возможно, сравнялась с TSMC, а вот заработная плата — нет.

Чтобы заполнить пробел в талантах, SMIC и другие компании нацелились на тайваньских, южнокорейских и японских инженеров, предлагая им большие зарплаты и другие льготы. Много больших денег Фонда пошло на таких талантов, что помогло заполучить кое-кого — но также могло вызвать еще большее недовольство среди китайских инженеров, получающих меньше, чем их иностранные коллеги. На сегодняшний день дополнительные таланты не помогли китайским производителям наверстать упущенное. А другие препятствия просто слишком велики.

Время

Китайские фабриканты опоздали к началу борьбы за рынок, всегда отставали технически, и, как упоминалось выше, стоят в конце очереди, когда речь заходит о покупке оборудования. Это не обязательно верно для каждого сектора, но в отрасли ИС действительно важно преимущество первого игрока. SMIC пришла в отрасль на 13 лет позже TSMC, и спустя 19 лет всё ещё отстает технически и далеко позади коммерчески.

Например, до этого года ни один китайский производитель не мог выпускать проекты FinFET. Не вдаваясь в детали, скажем, что FinFET — это высококлассный процесс, который позволяет вместить больше транзисторов в определенную область с использованием 3D-структур. TSMC выпускает FinFET с начала 2010-х. После нескольких задержек, некоторые из которых были вызваны давлением США на ASML, SMIC, наконец, объявила, что 14-нанометровая производственная линия FinFET была запущена пару месяцев назад и работает с небольшими объемами, и утверждает, что наращивает массовое производство прямо сейчас. Между тем, TSMC и Samsung уже вышли на полные производственные мощности на 7 нанометрах, в следующем году получат 5 нанометров, и уже начали строительство фабрики на 3 нанометра.

Перспективы?

Китайский Большой полупроводниковый фонд инвестировал в чистых игроков — производителей чипов и памяти, но результат в этих областях мало заметен до сих пор, по крайней мере коммерчески. Но за этой областью стоит наблюдать. Большой фонд второй отметки, который в июле привлёк 200 млрд юаней (около $28 млрд), скорее всего, продолжит вкладывать значительные средства в эти области, но заваливание деньгами может помочь весьма ограниченно. Производители!промышленные гиганты, такие как ASML, частично принадлежат TSMC и Intel, что затрудняет возможность для китайских фабрик стать впереди в очереди за передовым оборудованием, а учитывая чувствительность технологий, китайские инвестиции или приобретение кажутся маловероятными.

Единственный выход из этого затруднительного положения для фонда — инвестировать средства в создание китайских игроков капитального оборудования. Похоже, что это приоритет, особенно оборудование для плазменного травления. Я предполагаю, что производитель оборудования для плазменного травления Наура получит часть этих денег, чтобы преодолеть текущий предел в 14 нанометров, но в высококачественной фотолитографии по-прежнему не наблюдается сильных китайских игроков. Без них все китайские производители ИС всё равно будут опираться на зарубежные технологии. Мы все видели, что стало с Fujian Jinhua после того, как все иностранные поставщики оборудования покинули её.

В то время как другие страны находятся в аналогичной зависимости, поставки ИС Китая находятся под угрозой из-за геополитических причин, и даже со всеми деньгами в мире у Китая не появится собственного оборудования на замену в ближайшее время.