Введение

Примерно раз в пару десятилетий как по расписанию возникает крупный кризис в полупроводниковой отрасли. Как правило, некоторые признаки происхождения кризиса могли быть заранее предугаданы теми, кто за ними внимательно следил, поскольку слабые места и уязвимости технической или экономической цепочки поставок полупроводников обычно довольно очевидны. Тем не менее, человеку свойственно откладывать решение проблемы, пока она не проявит себя. В трудные времена вмешательство государства является критически важным фактором, оно оказывает поддержку посредством финансирования и запуска мер для нормализации ситуации. Поддержка государства посредством различных программ и грантов необходима, даже несмотря на то, что конечное решение или продукт могут значительно отличаться от первоначальной задумки. Международная дорожная карта по полупроводникам (ITRS) и её эволюция в Международную дорожную карту устройств и систем (IRDS) обеспечивали лидерство и продолжают играть ключевую роль в направлении реализации подобных решений. За последние 60 лет, в полупроводниковой индустрии, произошло четыре больших кризиса. В этой статье даётся историческая ретроспектива; рассматриваются положительные и отрицательные стороны этих кризисов. Описано развитие и эволюция дорожной карты полупроводников и её жизненно важная роль во влиянии на отрасль.

Ключевой вопрос заключается в следующем: можем ли мы, проанализировав то, что мы уже узнали из предыдущих кризисов, изучить, какие решения были эффективными при разрешении каждого кризиса, дабы лучше справиться с нынешним продолжающимся кризисом, который уже в очередной раз спровоцировал беспрецедентные государственные инвестиции в полупроводниковое производство?

В 1955 году, после успешной демонстрации транзисторного эффекта, Билл Шокли покинул Bell Labs и переехал в район залива Сан-Франциско в Калифорнии, чтобы быть ближе к своей пожилой матери. Сбор средств для его стартапа не представлял проблемы - его известность, особенно после получения Нобелевской премии по физике в 1956 году, обеспечила доверие инвесторов. Он нанял молодых и малоизвестных учёных для своей компании и был готов снова произвести революцию в мире полупроводников.

Однако его стиль управления был далёк от традиционного, 18 сентября 1957 года группа исследовательских инженеров - впоследствии получивших название «Traitorous Eight» (рус. «Вероломная восьмерка») - уволилась из его компании и основала «Fairchild Semiconductors». Новая компания была официально запущена 1 октября 1957 года. Известно, что судьба большинства новых предприятий такова, что они остаются убыточными в течение нескольких лет, прежде чем начинают приносить прибыль, но в данном случае всё произошло иначе.

4 октября 1957 года (всего через три дня!) Советский Союз запустил спутник Спутник-1. Последствия того, что СССР получил контроль над небом, вызвало бурную реакцию по всему миру - отчасти потому, что наука превратилась в инструмент национальной мощи. В результате, 7 февраля 1958 года в США было создано «Агентство перспективных исследовательских проектов в области обороны», более известное как «DARPA» (англ. «Defense Advanced Research Project Agency»).

Осознав, что масса спутника является ограничивающим фактором и серьёзной проблемой для любого запуска, правительство США (англ. «United States Government» - «USG») начало закупать большие количества транзисторов для этой задачи. (Масса транзисторов на основе кремния была значительно меньше, чем у вакуумных ламп, которые использовались в то время, как стандартные строительные блоки электронных схем.) Транзисторы покупались правительством США по цене 150 долларов за штуку! Увеличение поставок этих ценных электронных компонентов стало практической целью первого в истории кризиса в полупроводниковой отрасли.

Разумеется, что в 1958 году «Fairchild Semiconductors» стало прибыльным подразделением, а к 1961 году его выручка превысила 20 миллионов долларов при общей выручке «Fairchild Camera and Instrument» в 93 млн - неплохо для стартапа!

К 1960 году доля правительства США (USG) на внутреннем рынке полупроводников составляла почти 50%. В последующие годы количество новых стартапов в районе залива, к югу от Сан-Франциско – в местности, ранее известной лишь своими фруктовыми садами, - резко возросло, и так родился миф о «Кремниевой долине». К 1973 году было основано более 40 компаний. Соответственно, по мере бурного роста отрасли, доля правительства США на рынке сократилась примерно до 5% (рис. 1).

Можно с полной уверенностью сказать, что именно запуск «Спутника» стал толчком к рождению «Кремниевой долины», а правительство США (USG) фактически выступило в роли венчурного инвестора (англ. «VC» - venture capitalist), предоставившего начальные и жизненно важные средства для ускорения становления полупроводниковой индустрии.

Планарный процесс, интегральная схема, МОП-процесс с самоориентированным кремниевым затвором (англ. «self-aligned gate MOS process»), а также появление различных типов запоминающих устройств и микропроцессора — всё это было изобретено и внедрено в производство благодаря притоку инвестиций со стороны правительства США.

К 1970 году кремниевый затвор наконец был запущен в массовое производство, и транзисторы МОП-типа (англ. «MOSFET» - «Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor») начали систематически вытеснять биполярные транзисторы во многих применениях, особенно в устройствах памяти.

Однако уже к 1968 году методы управления в Fairchild снова вызывали разочарование у некоторых амбициозных членов «Вероломной восьмерки». Более того, доходы подразделения Fairchild Camera and Instrument снижались, и компания несла убытки.
18 июля 1968 года, Робертом Нойсом и Гордоном Муром, была основана Intel, к которым вскоре присоединился Энди Гроув.

«Магия» процесса изготовления кремниевого затвора заключала в себе несколько коммерческих тайн, которые никогда полностью не раскрывались в публикациях. На самом деле Гордон Мур любил говорить: «Пиши на кремнии, а не на бумаге» (англ. «Write it on Silicon not on paper»), подчеркивая эту мысль. В то время публикация результатов последних разработок была практически невозможна.

Например, в 1983 году, когда после выпуска устройств с комбинированным вольфрам/поликремневым многослойным профилем, ученым наконец удалось подать два патента и опубликовать статью по этой теме. Многие сотрудники компании были недовольны «распространением ценной информации». На самом деле публикация не раскрывала секретов, так как процесс, который впоследствии был внедрён в массовое производство, использовал силицид вольфрама, что оказалось лучше и функциональнее того, что было опубликовано в статье. Реальный состав и другие «фишки», применённые в технологии изготовления, никогда не были раскрыты.

В 1970-е и начале 1980-х годов доходы и стабильная прибыль продолжали поступать в полупроводниковые компании. Благодаря новым прорывным продуктам, миф о «Кремниевой долине» всё больше укреплялся. Многие тогда верили, что никто в мире не сможет даже приблизиться к этому технологическому превосходству - из-за критически важных, но неопубликованных коммерческих секретов. «Кремниевая долина» превратилась в своего рода закрытое сообщество «только для избранных».

Но всё это вскоре должно было измениться. Большинство американских полупроводниковых компаний были одержимы идеей технологического лидерства и уделяли слишком мало внимания таким «приземлённым» вещам, как уменьшение брака, или совершенствование общей методологии производства.

Тем временем технология DRAM (англ. «Dynamic Random Access Memory») - продукт с наибольшим объёмом выпуска кристаллов, перестала быть секретом, а её тенденции развития (англ. «roadmap») стали полностью предсказуемыми: требовалось увеличение плотности хранения (числа бит на кристалл) в 4 раза каждые 3 года. Более того, сроки появления всех новых продуктов также стали совершенно предсказуемыми, поэтому для этих классов устройств не осталось никаких загадок.

Результат был очевиден: в течение нескольких месяцев все компании мира представляли почти одинаковые продукты.

И тогда возник логичный вопрос: «И в чём теперь будет заключаться отличие?».

В конце 1970-х годов японские компании начали реализовывать несколько проектов, направленных на создание более совершенного оборудования и усовершенствование производственных методов с целью достижения самодостаточности в производстве DRAM.

К 1981 году японским компаниям удалось достичь этой цели, и они открыто заявили о своём намерении завоевать лидирующие позиции на мировом рынке DRAM. Однако никто на это не обратил внимания (рис. 2).

Признаки надвигающегося кризиса действительно были очевидны. К 1983 году Intel начала активно закупать ключевое оборудование для литографического процесса - степперы у японской компании Nikon и Canon, также японского производства, оказались более эффективными и надёжными, чем установки прежнего лидера - американской компании GCA.

Вскоре стало очевидно, что угроза была вполне реальной, однако большинство американских производителей микросхем всё ещё не обращали на неё внимания. К 1985 году стало ясно, что японские компании производили 92% всех DRAM-чипов, продававшихся в США. Intel к тому времени уже вышла из производства DRAM. Так начался второй полупроводниковый кризис!

Миф о несокрушимости «Кремниевой долины» был разрушен, хотя никто не хотел признавать, что это произошло честным путём (см. рисунок 3). Тем не менее, в 1987 году правительство США (USG) совместно с 14 американскими полупроводниковыми компаниями создали организацию Sematech, цель которой заключалась в том, чтобы восстановить мировое технологическое лидерство в области DRAM к 1993 году, при этом каждая сторона обязалась инвестировать по 100 миллионов долларов в год в этот проект.

Для ускорения запуска в распоряжение Sematech были переданы процессы и технологии производства DRAM и SRAM, однако из этого ничего не вышло. Ни одна компания не пожелала делиться своей интеллектуальной собственностью (англ. «Intellectual Property» - «IP») и разработками, и деятельность Sematech вскоре забуксовала.

Было нелегко убедить американских производителей микросхем и поставщиков оборудования в том, что преимущество Японии проистекало из высокой производительности оборудования и более совершенных методов производства. Понадобилось около трёх лет, чтобы перенаправить средства Sematech на поддержку реинжиниринга надёжного и эффективного оборудования в США и добиться положительных результатов.

К 1990 году реальность наконец стала очевидной, и Sematech переформатировали, направив их усилия на возрождение американских поставщиков оборудования, которым ранее прогнозировали исчезновение к середине 1990-х годов. Кроме того, американские IDM-компании начали серьёзно относиться к снижению дефектов и повышению производственной эффективности, и этот новый подход, очевидно, оказался успешным.

К середине 1990-х годов доля рынка производственного оборудования между Японией и США стабилизировалась примерно на уровне 50/50, в то время как американские компании активно и успешно занимались снижением дефектности и повышением производственной эффективности (рис. 3).

Успешные продукты, подкреплённые надёжными технологиями и эффективными производственными методами, приносят успех технологическим компаниям.

Инвестиции в новые продукты и поколения технологий могут поддерживаться только в том случае, если текущее поколение способно приносить достаточную чистую прибыль, чтобы финансировать следующее. Проще говоря, в условиях жёсткой конкуренции и необходимости масштабных инвестиций это возможно лишь тогда, когда компания обладает достаточной долей рынка, чтобы объём продаж генерировал прибыль, необходимую для финансирования нового цикла разработок и технологий.

Энди Гроув любил говорить: «Полупроводниковый бизнес очень похож на поведение азартного, но удачливого игрока в Лас-Вегасе. Каждый раз после крупного выигрыша, вместо того чтобы праздновать, мы берём все деньги со стола и снова ставим их на следующую игру».
Поскольку к 1985 году японские компании контролировали 92% рынка DRAM, для Intel было крайне маловероятно когда-либо снова достичь уровня прибыли, достаточного для конкурентной борьбы в этом сегменте. Поэтому было принято решение навсегда покинуть рынок DRAM и найти новое направление.

В то время Intel производила основную часть микропроцессоров для персональных компьютеров, хотя доходы от этого направления были ещё незначительными. Компания сделала рискованную ставку, решив самостоятельно развивать этот рынок, в надежде достичь более высоких финансовых результатов. Стало очевидно, что рынок микропроцессоров (MPU) - это единственный рискованный, но жизнеспособный путь к возрождению. В 1987 году Intel занимала 10-е место по выручке в полупроводниковой отрасли. Решение об ускорении разработки технологий и выпуска продукции было принято в 1989 году, когда компания представила модель 80486, основанную на 1-микронной технологии, которая к тому времени на 4 года отставала от Japan Inc. Для достижения цели требовалось, чтобы производственное подразделение принимало новые технологии от отдела разработок без изменений, что позволяло сократить цикл внедрения на один год. Согласно этой стратегии, цикл внедрения новых технологий был ускорен до 2 лет, а выпуск новых микропроцессоров - с четырёхлетнего до двухлетнего, а затем и ежегодного (или даже чаще) (рис. 4).

Эта стратегия получила название «точное копирование» (англ. «copy exactly»). Но она имела и обратную сторону: себестоимость производимых пластин у Intel оказалась существенно выше, чем у любой другой компании. Это происходило потому, что после передачи технологии в производство никакие изменения или оптимизации ради снижения затрат уже не допускались – в целях экономии времени. Тем не менее, доходы от бизнеса микропроцессоров были настолько велики, что компания могла позволить себе такие необычайно высокие производственные издержки.

К 1993 году, к всеобщему удивлению, Intel обошла NEC по доходам, став крупнейшей полупроводниковой компанией в мире (рис. 5). К 1996 году, когда Intel продолжала удерживать первое место, стало ясно, что компания сделала нечто такое, что далеко не все сумели понять или оценить - как ей удалось буквально «восстать из пепла неудачи с DRAM» и стать мировым лидером по выручке?

Секрет успеха заключался вовсе не в двухлетнем цикле обновления технологий, а в ускорении цикла выпуска продукции. Ведь на протяжении 1990-х годов Intel оставалась и продолжала оставаться аутсайдером по скорости внедрения новых технологий, но именно частота появления новых продуктов стала ключом к её лидерству.

Лидер по прибыли, не всегда является технологическим лидером.

Чтобы увеличить число транзисторов на кристалле и повысить их производительность, полупроводниковая индустрия объединила эти два направления под единым лозунгом: «Масштабирование!» (англ. «Scaling»).

При уменьшении размеров транзистора на 30% по каждой стороне его площадь сокращалась примерно на 50% с каждым новым поколением. Это номинально обеспечивало удвоение числа транзисторов каждые два года.

Кроме того, уменьшение длины канала транзистора на 30%–40% повышало его скорость пропорционально. Казалось, всё просто:

«Меньше, быстрее, дешевле!» (англ. «Smaller, Faster, Cheaper!»)

Однако за этим идеальным уравнением скрывались надвигающиеся технологические проблемы, которые вскоре должны были нарушить этот волшебный баланс и привести индустрию к новому кризису - гибели кремниевого затвора МОП-транзистора.

К началу 2000 года множество компаний с годовым доходом чуть выше $1 миллиарда оставались вполне прибыльными. В то время индустрия работала с пластинами диаметром 200 мм, и в 1990-х стоимость полностью оснащённого производственного завода составляла примерно $600–800 миллионов. Компании из так называемого «Клуба миллиарда долларов» могли позволить себе строить и постепенно оснащать такие фабрики в течение 5–6 лет.

Однако внезапно ситуация изменилась. Переход на пластины диаметром 300 мм и необходимость выпускать более дешёвые и эффективные продукты потребовали новых технологических возможностей и существенно большей производственной мощности.

В период 2002–2003 годов стоимость постройки или модернизации завода под 300 мм пластины - с установкой нового оборудования - превысила $2–3 миллиарда.

Стало очевидно, что такой уровень инвестиций больше не по силам компаниям из «Клуба миллиарда долларов», и нужно было искать новую модель развития. Между тем, успешные продукты этих компаний уже выпускались на 200 мм линиях, а следующее поколение изделий было спроектировано, но ждало подходящей производственной базы.

«Клуб миллиарда долларов» вскоре осознал, что им требуется производственное решение, выходящее за финансовые возможности собственных компаний. Вскоре состоялся союз между будущими так называемым «бесфабричными» компаниями (по крайней мере, на уровне 300 мм) и контрактными производствами.

Однако с самого начала фабрики-подрядчики поддерживались ведущими полноцикловыми производителями устройств (англ. «IDM»), которые передавали им свои устаревшие технологии, чтобы освободить собственные фабрики для более передовых процессов.

По сути, в то время у контрактных производств не было технологий, необходимых для поддержки разработок участников «клуба миллиарда долларов». В конце концов бизнес диктует свои правила, и реальность берет верх: «участники клуба миллиарда долларов» передали свои команды и передовые технологические знания, чтобы поддержать и ускорить производственные возможности контрактных фабрик для выпуска своих новых разработанных продуктов».

Во второй половине первого десятилетия XXI века такие компании, как Apple и Qualcomm, осознали, что им больше не нужно связывать свою судьбу с полноцикловыми производствами (англ. «IDM»), чтобы реализовывать свои продукты. Теперь они могли прекрасно обходиться тем, что предлагали контрактные фабрики (пусть и не самые передовые технологии, но вполне достаточные для поставленных целей). Так началось поколение смартфонов.

В 2000 году правительство США объявило о крупных инвестициях в технологии, сосредоточенные на теме «нанотехнологий». Исследовательские средства в размере более 400 миллионов долларов, выделенные правительством США в 2001 году, вскоре были поддержаны аналогичными инвестициями в исследования со стороны Японии, Европы и других стран, производящих полупроводники. Суммарное финансирование в мире вскоре достигло уровня около 1 миллиарда долларов!

Университетские исследования обычно опережают потребности индустрии как минимум на 10 лет. Однако, чаще всего, эта информация остаётся незамеченной, так как внимание индустрии сосредоточено на 3–5-летнем горизонте, обусловленном экономическими целями. Поэтому крайне важно систематически изучать публикации прошлого, чтобы находить полезные подсказки о том, как решать проблемы, которые возникнут в ближайшем будущем. Фактически, решения вроде «strained silicon» и «FinFET» были предложены задолго до того, как в них возникла необходимость.

Последующие исследования указывали на жизнеспособные решения, но, когда пришло время тестировать их, Sematech неожиданно отказалась делать прототипы.

Демонстрацию практической реализуемости решений обеспечила организация IMEC в Лёвене, Бельгия — практически неизвестная фламандская организация, которая в итоге доказала возможность реализации решений. Последовательно «strained silicon», «high-k/metal-gate» и «FinFET» были внедрены в производство в 2003, 2007 и 2011 годах соответственно.

К концу 2011 года Intel впервые стала не только лидером по выручке, но и лидером по технологиям и производству (рис. 6).

К 2020 году модель Fabless/Foundry, вместе с несколькими гигантами полупроводниковой отрасли, доминирующими на рынках памяти, микропроцессоров и аналоговых компонентов, была надёжно закреплена в сознании людей уже более 10 лет, как фундаментальная модель новой полупроводниковой индустрии.

Все участники электронной индустрии получали выгоду от этой новой операционной модели Fabless/Foundry. Компании вроде Apple, Google, Facebook, Qualcomm, NVIDIA и Broadcom — лишь некоторые из них — которые никогда самостоятельно не занимались производством полупроводниковых компонентов, стали крайне успешными в разработке собственных чипов, при этом их производство осуществлялось за пределами США. Тем не менее, никто на это не обращал внимания… А потом пришла пандемия!

Люди по всему миру (внезапно) осознали, что полупроводниковые устройства настолько глубоко проникли во все аспекты жизни, что практически ничто не может функционировать без них.

В качестве профилактической меры (и единственной, известной на тот момент), для сдерживания распространения пандемии многие страны приняли решение замедлить или полностью остановить большую часть общественной деятельности. Люди самоизолировались, чтобы защититься от заражения, а учёные занимались поиском и разработкой вакцин от вируса.

Это привело к катастрофическому сбою в цепочках поставок. Правительства с ужасом осознали то, что происходило на протяжении более 10 лет — большинство, если не все, цепочки поставок были полностью глобализированы! Это означало, что товары и услуги поставлялись со всего мира — из регионов, где себестоимость была ниже, чем в Европе, Японии и США, а также в других индустриализированных странах.

Кроме того, прибыль зарубежных производителей была вполне достаточной для экосистем, в которых они работали, а стоимость товаров и услуг оставалась доступной для стран-потребителей. Таким образом, все выигрывали от глобализации.

Первоначальная, почти истерическая реакция на разрушение большинства цепочек поставок во многих странах привела к появлению предложений о локализации — возвращении целого спектра производств и услуг на национальную территорию.

Хотя на тот момент такое решение могло показаться вполне естественным, на деле предложение о локализации оказалось результатом поверхностной оценки ситуации. Со временем стало очевидно, что объёмы средств и времени, необходимые для реализации такой репатриации, абсолютно недостижимы. Более того, стоимость товаров и услуг, производимых в результате этого процесса, оказалась бы совершенно непосильной для потребителей.

Тем не менее, как это уже случалось во время предыдущих кризисов, к тому моменту, когда осознание реального положения вещей пришло, многие правительства уже сделали заявления и запустили процессы, направленные на финансирование различных форм локализации производств и поставок. Как и в прошлые разы, основная задача заключалась в том, чтобы грамотно и тактично перенаправить эти инвестиции на решение более реалистичных и управляемых задач, тем самым наиболее эффективно использовать выделенные средства, ведь такие масштабные и мотивированные государственные вливания происходят лишь раз в 15–20 лет.

По сути нынешняя задача состоит в том, чтобы разумно потратить данные средства, поддержав электронную и полупроводниковую отрасли, а также другие связанные с ними отрасли промышленности на десятилетия вперёд.

1. Из первого кризиса мы узнали, как правительство США профинансировало развитие полупроводников, начиная с 1958 года, и тем самым создало полупроводниковую индустрию. Между 1965 и 1975 годами Кремниевая долина, фактически, стала самодостаточной. Это означало, что компании могли зарабатывать достаточно средств, чтобы самостоятельно финансировать следующее поколение технологий, и государственная поддержка больше не была необходима.

2. Во второй половине 1970–1980-х годов США столкнулись со вторым полупроводниковым кризисом — усилением Японии. Американские компании, уверенные в своём технологическом превосходстве, мало внимания уделяли производственной эффективности. В то время японские фирмы, совершенствуя оборудование и методы, добились самодостаточности в производстве DRAM и к 1985 году контролировали 92% рынка, вытеснив США.

В ответ в 1987 году была создана организация Sematech, чтобы восстановить позиции США. После неудачного старта она сосредоточилась на развитии отечественного оборудования, что помогло вернуть баланс сил к середине 1990-х.

Intel, покинув рынок DRAM, сделала ставку на микропроцессоры и стратегию «copy exactly», ускорив выпуск новых моделей. Несмотря на высокие издержки, эта стратегия принесла успех: к 1993 году Intel стала крупнейшей полупроводниковой компанией мира. Кризис показал, что лидерство зависит не только от технологий, но и от производственной эффективности и скорости инноваций.

3. К 1997 году индустрия полупроводников достигла предела возможностей классических МОП-транзисторов с кремниевым затвором. Стратегия масштабирования, основанная на принципе «меньше, быстрее, дешевле», долгое время позволяла уменьшать размеры транзисторов, повышая их плотность и производительность. Однако с каждым новым поколением становилось всё сложнее сохранять баланс между скоростью, энергопотреблением и надёжностью, что привело к технологическому кризису и необходимости искать новые решения.

Параллельно произошёл экономический перелом. В 1990-е годы компании с годовым доходом около миллиарда долларов могли позволить себе строительство собственных фабрик для 200-мм пластин. Но переход на 300-мм технологии в начале 2000-х резко повысил стоимость заводов до 2–3 миллиардов долларов, и многие фирмы оказались не в состоянии продолжать самостоятельное производство. Так начался распад «Клуба миллиарда долларов».

В поисках выхода компании стали передавать свои разработки и производственные заказы контрактным фабрикам. Так сформировалась новая модель — разделение на бесфабричных производителей микросхем (англ. «fabless») и полноцикловые фабрики (англ. «foundries»). Эта кооперация положила начало новой эре, в которой такие компании, как Apple и Qualcomm, смогли выпускать собственные продукты, без владения производственными мощностями, открыв дорогу эпохе смартфонов.

В то же время в мире начались масштабные инвестиции в нанотехнологии. С 2000 года правительство США, а затем Европа и Япония выделили на исследования сотни миллионов долларов. Эти инвестиции ускорили разработку технологий, предсказанных университетской наукой ещё за десятилетие до этого. Благодаря организации IMEC в Бельгии решения вроде strained silicon, high-k/metal gate и FinFET были реализованы на практике и внедрены в производство в 2003, 2007 и 2011 годах.

К концу 2011 года Intel, первой применившая технологию FinFET, стала не только лидером по выручке, но и признанным технологическим лидером индустрии, ознаменовав завершение кризиса и начало новой эры в микроэлектронике.

4. К 2020 году модель Fabless/Foundry прочно закрепилась как основа мировой полупроводниковой индустрии: одни компании проектировали чипы, другие — производили их. Такая глобализированная система работала эффективно, пока не началась пандемия SARS-CoV-2.

Массовые локдауны и остановка предприятий вызвали серьёзный сбой в цепочках поставок. Мир внезапно осознал, насколько зависим от полупроводников, и как глубоко они интегрированы во все сферы жизни — от транспорта до связи и медицины. Пандемия вскрыла уязвимость глобальной модели: производство чипов и комплектующих оказалось сосредоточено за пределами стран-потребителей.

В ответ многие правительства заговорили о локализации производств, желая вернуть производство микросхем и других технологий на свою территорию. Однако быстро стало ясно, что это почти нереализуемо — требуемые ресурсы и время огромны, а себестоимость локального производства сделала бы товары недоступными для рынка.

Как и в прошлые кризисы, государства начали перенаправлять выделенные средства на более реалистичные цели: развитие стратегических технологий, поддержку национальных производителей и укрепление цепочек поставок. Пандемия стала напоминанием о необходимости долгосрочного планирования и инвестиций в устойчивость электронной индустрии на десятилетия вперёд.

Да здравствует глобализация!

Кризис в результате пандемии заставил большинство стран занять отрицательную позицию по отношению к глобализации и предположить, что сбои в цепочках поставок можно было бы смягчить или даже избежать, если бы каждая страна обладала полностью самодостаточными внутренними производственными линиями, выпускающими практически все товары. Однако это практически невозможно в условиях современной экономики, поскольку многие ключевые компоненты, необходимые для огромного количества цепочек поставок, просто отсутствуют в некоторых странах и должны импортироваться.

Кроме того, глобальное производство многих товаров было оптимизировано на протяжении более двух десятилетий, и поэтому большинство стран уже давно лишены фундаментальных элементов большинства производственных цепочек. Безусловно, Китай, являясь опорой для ряда критически важных поставок, серьёзно пострадал от пандемии. Тем не менее, бесфабричные производства заранее выстроили сеть возможных аварийных и резервных планов, которые были оперативно активированы: объемы импорта от альтернативных поставщиков были молниеносно увеличены до беспрецедентных уровней всего за год. Такое поведение соответствует известной бизнес-практике, называемой «стратегия использования поставщиков мультиисточников» (рис. 7).

На сегодняшний день, спустя три года, экономические последствия пандемии почти незаметны. В результате неожиданной конкуренции между множеством стран, стремящихся занять место в цепочках поставок, Китай возвращает свои позиции, а объем импорта в США уже превысил исторические показатели.

Если оглянуться на последние три года, можно задаться другим вопросом — не был ли экономический эффект пандемии всего лишь сбоем (пусть и масштабным) в системе глобализированных поставок? Подобно тому, как происходит длительное отключение электричества, внезапное наводнение или землетрясение: люди страдают, но потом неизбежно восстанавливаются, извлекая уроки и предпринимая шаги для повышения устойчивости и защиты от следующего катастрофического события.

Эта осознанность позволяет сформулировать практичные планы восстановления и страхования для электронной промышленности. Следует помнить, что, например, стоимость простого удвоения мощностей по производству полупроводниковых пластин внутри страны за счёт репатриации превысила бы 1 триллион долларов! (рис. 8)

Электронная промышленность сегодня состоит из Fabless-компаний и Foundry-заводов, которые проектируют и производят всю цепочку — от разработки и изготовления кремниевых пластин до сборки и выпуска конечных изделий — параллельно с несколькими крупными гигантами, доминирующими в сегментах памяти, логики и аналоговых устройств. Именно они являются опорой всей электронной индустрии.

Любая стратегия, связанная с производством полупроводников, должна учитывать эту реальность и разрабатываться с её учётом. Попытка нарушить сложившуюся модель приведёт к серьёзным экономическим последствиям для многих стран. Это означает, что воссоздать значительную часть внутреннего производства полупроводников в Европе, Японии или США, опираясь исключительно на местных поставщиков, нереалистично в разумные сроки.

Однако, подобно тому, как страховка (от землетрясений, наводнений, ураганов и т. д.) помогает смягчить последствия катастроф, но не предотвратить их, единственной реальной и своевременной страховкой для полупроводниковой отрасли является приглашение ведущих мировых производителей полупроводников к созданию или расширению числа локальных фабрик в Европе, Японии, США и Китае.

Локальные фабрики (страховка):
·        Европа — Intel и GlobalFoundries уже имеют крупные производственные мощности и планируют строительство дополнительных фабрик и сборочных заводов. TSMC возводит свой первый завод в Европе в партнёрстве с европейскими компаниями.
·        Япония — TSMC строит фабрику в префектуре Кумамото и открыла исследовательский центр 3DIC в городе Цукуба.
·        США — TSMC возводит два завода по производству пластин в Аризоне, а Samsung строит один в Техасе. Intel и Micron Technologies также строят новые фабрики на территории США.
·        Китай — TSMC строит вторую фабрику по производству пластин в Нанкине.
·        Тайвань — TSMC расширяет мощности, возводя ещё три завода по пластинам и два упаковочных предприятия.
Как и любая другая форма страховки, их хорошо иметь, искренне надеясь, что воспользоваться ими никогда не придётся.