Глобальная гонка за микрочипы: Европа пытается догнать лидеров

Финансовое издание FT публикует подробный обзор шансов Европы стать лидером на рынке полупроводников. FT отмечает очевидные преимущества ЕС в отрасли: наличие уникальных предприятий, выпускающих оборудование и материалы, без которых производство чипов невозможно. Издание анализирует взаимозависимость европейских и американо-азиатских компаний: чтобы голландская ASML выпустила с производственных линий оборудование EUV, она должна получить оптику немецкой Carl Zeiss SMT и лазеры немецкой Trumpf,а также материалы и реагенты от Merck, BASF и Solvay. Без трех европейских центров исследований, разрабатывающих прототипы передовых чипов, американский Intel, тайваньская TSMC и южно-корейская Samsung не выпустят чипы. А значит американцам и азиатским компаниям придется строить свою цепь поставок с учетом исследовательского центр IMEC в Брюсселе, немецкого Fraunhofer institutes и французского CEA-Leti.

FT анализирует вызовы, которые предстоит решить ЕС, чтобы стать лидером отрасли чипов. Во-первых, это масштабные инвестиции в полупроводниковую отрасль. Как отмечают эксперты, если ЕС вступило в гонку, то придется тратить много денег налогоплательщиков – не меньше, чем США и Азия. Во-вторых, Европе предстоит обратить внимание на химическую промышленность, которая приостановила часть производств из-за высоких цен на газ. Без работающих заводов не будет материалов и реагентов для производства чипов. В-третьих, персонал. В 10ти странах ЕС ощущается острая нехватка инженеров и технических специалистов, без которых заводы не запустятся. Лидеры отрасли видят выход в привлечении иностранной рабочей силы.

Европа хотя и имеет потенциал для производства микрочипов благодаря оборудованию, но сталкивается с нехваткой кадров.

На опушке тихого леса в часе езды от Штутгарта, там, где пешеходные тропы проскальзывают между деревьями, находится главное секретное оружие Европы в мировой гонке за производство самых передовых полупроводников.

Oberkochen, небольшая деревенька с 8 000мя жителей на юго-востоке Баден-Вюртемберга, - головной офис компании Carl Zeiss SMT, единственного производителя зеркал и линз, необходимых для производства наиболее продвинутых чипов в мире. Зеркала и линзы настолько точны, что их точность в 2000 раз выше, чем телескоп James Webb Space*.

* Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope, JWST) — орбитальная инфракрасная обсерватория. Самый крупный космический телескоп с самым большим зеркалом (сегментированное зеркало общим диаметром 6,5 метра, однако крупнейшее монолитное зеркало остаётся у телескопа Гершель — 3,5 метра) из когда-либо созданных человечеством для этих целей.

Peter Wennink, CEO ASML, голландской компании – монополиста на рынке производителей оборудования для экстремальной ультрафиолетовой литографии (EUV), необходимого для производства продвинутых чипов, считает, что Zeiss обладает «уникальной компетенцией». Zeiss – один из самых важных клиентов голландской компании.

Без Zeiss оптики ASML не смог бы выпускать оборудование для EUV. Это оборудование используют для сканирования конструкций чипов на силиконовой подложке с самым минимальным масштабом. А без оборудования ASML невозможно создать продвинутые чипы, применяемые в таких технологиях будущего, как ИИ, беспилотные автомобили и квантовые вычисления.

Оборудование для производства продвинутых чипов выпускается преимущественно европейскими компаниями. Страны по всему миру пытаются захватить место в этой индустрии, являющейся центром современной экономики. В последнее время эта индустрия особенно подвержена геополитическим рискам.

Рынок полупроводников впервые превысил $500 млрд в 2021 году. McKinsey прогнозирует, что оборот рынка достигнет триллион долларов к 2030 году.

Тайвань – глобальный центр производства самых продвинутых чипов. Тайвань занимает мировую долю рынка в 90% в части чипов меньше 10нм – это самые передовые чипы.

США, Япония и европейские страны выражают беспокойство от угрозы интервенции Китая на Тайвань. Этот страх простимулировал их на инвестиции в экспансию производства чипов за пределами Тайваня в своих странах. Однако, запуск большого количества производств одновременно вызывает опасения у этих же стран.

Полупроводники являются предметом национальной безопасности во многих странах, так как многие отрасли экономики основываются на чипах. Нехватка чипов во время пандемии серьезно подорвала поставки персональных компьютеров, смартфонов и автомобилей.

В начале этого года ЕК объявила об инвестициях в размере €43 млрд в создание производственных площадок чипов на территории ЕС. Intel, американский лидер по производству чипов, пообещал сделать взнос в размере €33 млрд в планируемый бюджет ЕК, включая €17 млрд на строительство чиповой фабрики в Германии. Европейские производители чипов, например, STMicroelectronics и Infineon, также расширяют свои площадки в Европе. ЕС пытается привлечь тайванскую TSMC для размещения ее фабрики на территории Евросоюза.

Брюссель рассчитывает, что планируемые инвестиции вдвое увеличат долю ЕС на рынке полупроводников от 10% до 20% к 2030 году. Более важно то, что увеличение доли рынка снизит зависимость Европы от поставок чипов из Азии от таких поставщиков как TSMC и Samsung, особенно в ситуации напряженности между западом и востоком, создающей угрозу цепи поставок.

Американская отраслевая ассоциация SEMI*: между 2021 и 2025 годами будет построено как минимум 81 новая фабрика. 10 фабрик откроются в Европе,14 - в США и 21 – в Тайване.

* SEMI — это отраслевая ассоциация, в которую входят компании, занимающиеся проектированием и производством электроники. Они предоставляют оборудование, материалы и услуги для производства полупроводников, фотоэлектрических панелей, светодиодных и плоских дисплеев, микроэлектромеханических систем (МЭМС), печатной и гибкой электроники, а также связанных с ними микро- и нанотехнологий.

Такие компании как Carl Zeiss SMT и ASML, а также их цепь поставок с устойчивой базой материалов и химических элементов станут фундаментом для становления новой роли Европы как мирового поставщика для конечной цепи поставок чипов.

Стоит отметить, что в европейском плане остаются значительные уязвимости. Необходим огромный капитал. Компании – поставщики чиповых фабрик предупреждают, что у них недостаточно квалифицированного персонала, чтобы заводы работали.

Lars Reger, главный технолог голландской компании NXP Semiconductor: «Достигнем ли мы доли рынка в 20% к 2030 - большой вопрос. Но если ничего не делать, то станет только хуже».

Peter Wennink, CEO ASML: «Все дело в способности соответствовать текущему геополитическому контексту».

Амбициозный чиповый план Европы, выстроенный вокруг Европейского закона о чипах, не встретил всеобщего одобрения.

Часть критиков, среди которых эксперты отрасли, полагают, что Европа просто тратит деньги налогоплательщиков впустую. Гораздо лучше, считают критики, было бы потратить деньги на расширение мощностей для создания технологий стандартных (mature) чипов, которые как раз нужны европейской промышленности. Например, для приложений в автомобильной или промышленной отраслях. Стандартные чипы более востребованы, чем передовые чипы, на разработку которых будут потрачены огромные ресурсы. Падение европейской индустрии мобильных телефонов привело к тому, что в Европе нет явных покупателей на передовые чипы.

Глава одной чиповой компании: с ростом сложности производства передовых чипов возрастают и затраты на их производство, и «все меньше компаний способны выпускать эти чипы. Многие компании выпали из гонки, причем это были европейские компании».

Yang Wang, главный аналитик лондонской Counterpoint Research: в Европе нет разработчиков чипов менее 7нм и меньше. «Никто из топ10 разработчиков передовых чипов (менее 7нм) не базируется в Европе. США и Тайвань доминируют».

В ЕС есть функционирующие кластеры для цепи поставок чипов, которые базируются, к примеру в Leuven (Бельгия) или в Дрездене (Германия), или в Гренобле (Франция), однако компетенцию дизайна чипов придется создавать «с нуля». Отраслевые эксперты говорят о необходимости масштабных инвестиций в экосистему для создания передовых чипов и собственно производства чипов.

Финансирование – ключевой фактору спеха. Чем более продвинутый чип, тем более дорогостоящее производство. Например, капитальные затраты тайванской TSMC в 2022 году составят $36 млрд. В этом месяце компания планирует утроить инвестиции в фабрику в Аризоне с $12 млрд до $40 млрд в будущие годы. Причем передовые чипы 3нм фабрика будет выпускать только в 2026 году.

В этом году США приняли Закон о чипах, который выделяет из бюджета сумму в $52,7 млрд на налоговые льготы и субсидирование частных компаний.

Создание цепи поставок для передовых чипов – дело затратное и длительное: на него уйдут годы, плюс потребуется все больше денег налогоплательщиков. Такие страны как Китай, Тайвань и Южная Корея уже инвестировали миллиарды в течении десятилетий, поддерживая чиповую индустрию.

Jean-Marc Chery, CEO швейцарской STMicroelectronics: «Европейский закон о чипах – прекрасный инструмент поддержки отрасли, но он заставит Европу выделять столько же инвестиций на эту отрасль, что и остальной мир. И если нам придется строить огромные фабрики по производству передовых чипов, то Европа явно не конкурентоспособна.»

Основные инвестиции в экосистему полупроводников с 2021 по 2022 года.

В Европе находятся компании-поставщики уникального оборудования для производства чипов- и это преимущество. Оборудование для экстремальной ультрафиолетовой литографии (EUV) от компании ASML обеспечивает возможности таких лидеров как TSMC, Samsung и Intel выпускать передовые чипы. Сегодня самый передовой чип- 3нм (это размер каждого транзистора на чипе), но технологии уже устремлены на создание чипа менее 2 нм.

Thomas Stammler, главный технолог Zeiss: «Без машин EUV невозможно создать такую высокую плотность транзисторов на чипе. Zeiss – единственный поставщик ASML, так что мы понимаем наши обязательства для развития индустрии. Мы уже работаем над новым поколением машин EUV».

Помимо ASML и Zeiss, причем ASML владеет 25% последней, выделяется еще один лидер – немецкая компания Trumpf, лидер по производству лазеров для машин EUV. Лазеры Trumpf создают плазму при температуре 220 000 градусов по Цельсию, необходимую для генерации света EUV. Такая температура превышает в 40 раз температуру поверхности Солнца.

Такая продвинутая технология помогает, например, компании Apple поместить 16 млрд транзисторов на центральный процессор MacBook. В 1970х на процессор помещали 1 000 транзисторов.

Европа также является лидером в производстве кастомизированных и сложных материалов, а также реагентов (chemical), используемых при производстве передовых чипов. Небольшое количество европейских компаний, таких как Merck, BASF и Solvay способны справиться с такими задачами. Среди лидеров этого направления также есть две японские компании - JSR и Shin-Etsu Chemical

В Европе располагается самый известный в мире исследовательский центр IMEC- это центр развития нано технологий в пригороде Брюсселя, который создает прототипы передовых чипов для мировых лидеров отрасли. Два других мировых центра исследований – немецкий Fraunhofer institutes и французский CEA-Leti.

Конкуренция растет. Другие страны инвестируют гораздо больше Европы в открытие производственных площадок чипов. Вокруг заводов начинают формироваться экосистемы.

Инвестиции Европы в производство материалов и реагентов явно опаздывало по сравнению с США и Тайванем. Эксперты индустрии считают, что дело в том, что Европейский Закон о чипах не покрывает всех поставщиков экосистемы полупроводников, а также оградительные законы Европы не позволяют расширять химическое производство. И конечно, газовый кризис играет не последнюю роль. Рост цен на газ вынудил химическую отрасль приостановить или закрыть некоторые производства. Экспансия в Европу не выглядит привлекательной, так как явно не хватает мер стимулирования отрасли, делают вывод эксперты.

Rodrigo Elizondo, президент Solvay Technology Solutions: «Поставка реагентов в новые чиповые фабрики требует инвестиций в очень специализированные активы. Недостаток государственной поддержки создает определенное препятствие для развития бизнеса поставщиков реагентов. Отсутствие надежных поставщиков реагентов создает угрозу операционной деятельности наших заводов в Европе».

BASF и Solvay прогнозируют нехватку реагентов и материалов в следующие годы, когда будут наращиваться мощности по производству передовых чипов, если инвестиции не поступят в эту сферу.

Lothar Laupichler, старший вице-президент по электронным материалам в BASF: «Все только и говорят о производстве полупроводников, но никто не уделяет достаточно внимания реагентам, которые необходимы для производства чипов. Про реагенты думают как про воду или электроэнергию- открываешь кран, и вода течет, но это совершенно неправильное представление о реагентах».

Kai Beckmann, члена Правления Merck: «Необходимо изучить вопрос реагентов и материалов с ЕС, так как речь идет об очень узко специализированных ингредиентах, которые не совсем явно отражены в амбициозном плане Европы».

Перед Европой стоит еще одна более насущная проблема: найти достаточное количество квалифицированного персонала.

Опрос European Labour Authority: больше всего в ЕС не хватает инженеров и технических специалистов, а они являются основой чиповой индустрии. В 10 странах-членах ЕС эти специалисты входит в ТОП4 специальностей, которых не хватает на рынке труда.

Такие компании как немецкая Infineon, британская Edwards Vacuum, являются производителями ключевых компонентов для голландской ASML, австрийская AT&S – главный поставщик подложек для чипов, заявляли, что иностранная рабочая сила – критически важна для устойчивого развития полупроводниковой отрасли в Европе.

Andreas Gerstenmayer, CEO AT&S: компания пытается найти 800 квалифицированных работников для R&D центра в Австрии. «Нам придется выйти на глобальный рынок труда, чтобы найти персонал, так как в Австрии недостаточно опыта и компетенций в чипах».

Martin Stöckl, HR в Infineon: вся цепочка поставок чипов будет гоняться за одними и теми же кадрами. «Нехватка персонала – это серьезная проблема в Европе. Можно легко понять, что если Infineon будет строить новую фабрику, то STMicroelectronics и Intel будут делать тоже самое. Нам понадобятся тысячи инженеров и технических специалистов в ближайшие годы».

Хотя лидеры отрасли заявляют, что битва еще не проиграна.

Несмотря на все вызовы, лидеры отрасли с оптимизмом смотрят на будущее чипов в Европе. Имея в запасе такие компании как ASML, Zeiss и Trumpf – это уже половина успеха.

Топ менеджер Intel: «Европа достигла успехов в производстве оборудования для чипов в последние годы. Это дало ЕС шанс снова зайти на рынок чипов. Без уникальных для чипов предприятий Европе было бы крайне сложно возвращаться в отрасль».

Ссылка на статью: https://www.ft.com/content/b31e27fd-0781-4ffd-bb69-9af985abff41