Нынешнее производство полупроводников и его будущее.

Нынешнее производство полупроводников и его будущее.

В статье рассмотрены различные проблемы сокращения и ухудшения производственных поставок полупроводников и чипов на мировом рынке. С последующим рассмотрением причин возникновения дефицита и дальнейшим примерным развитием будущего производства полупроводников.

Авторы публикации

Рубрика

ПРОЧЕЕ

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 19 (64), май ‘22

Дата публицакии 08.05.2022

Поделиться

В современном мире главным научно-техническим достижением является развитие электронно-вычислительных машин, повлиявшее на все сферы жизни человечества. От бытовой жизни, например ПК и мобильные телефоны, до социальной сферы, например, в медицине, образовании, военной и обороной сфере, экономической сфере, научно-исследовательской сфере и т.д.  Важнейшими компонентами  для компьютеров являются полупроводники и чипы. Учитывая, что сегодня эти технологии сильно влились в нашу жизнь, нельзя не говорить об актуальности проблем производства полупроводников и микроэлектроники[1].

Сегодня доля выпуска полупроводников и чипов сосредоточена до 75% в азиатском регионе, а крупнейшими производителями являются: TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) 58.6%, Samsung 16.5%, UMC(United Microelectronics Corporation) 6,6%, GlobalFoundaries 6,2%, SMIC(Semiconductor Manufacturing International Corporation) 4,5%, на другие приходиться 7,7%.

Самым крупным производителем является TSMC не только в доле производства чипов, но и в более продвинутых разработках полупроводников. Ведь для различной бытовой техники и машиностроения требуются чипы размером в пределах 28 нанометров, которые и являются основным товаром менее крупных, выше указанных корпораций. Для передовых производств, как например технология 5G, новых процессоров компьютеров и т.д. требуется размер от 2 до 16 нанометров. А по заявлению президента США Джо Байдена, хоть американские полупроводниковые компании имеют 47% мирового рынка продаж чипов, но только 12% производятся в США, и более того, они не способны производить чипы менее 7 нанометров[2].

Объективная картина такова, что фактически две компании способны производить передовые чипы это TSMC в порядке до 80% и Samsung в пределах 12%, на остальные  компании приходится около 8%. Из этого следует, что фактически TSMC является монополистом в отрасли чипов и полупроводников. Именно из-за появление проблем у этой корпорации, является причиной возникновения «Кризиса полупроводников».

Первая причина, повлёкшая «Кризису полупроводников», это сокращение производства полупроводников TSMC вследствие засухи. Ведь для производства чипов необходим стабильный источник пресной воды. Однако весной 2021 года на Тайване наблюдалась самая сильная засуха за последние 56 лет. Из-за чего средний запас воды в водохранилищах резко упал до критического уровня. Например, как Центральный Тайваньский (CTSP) и Южный Тайваньский научный парк (STSP) где  уровень воды составлял лишь 8,9% и 14,3%[3]. Впоследствии этого TSMC пришлось сократить производство на 10-15%. Всё это вылилось в первый серьезный сбой во многих отраслях, где требуются полупроводники.

Вторая причина «Кризиса полупроводников» - это пандемия «covid-19», которая привела к замедлению поставок комплектующих некоторым предприятиям вследствие «контейнерного кризиса» и введенных эпидемиологических ограничений. Например, продажи внешних графических процессоров (GPU) до пандемии составляли до 93 млн. штук с началом пандемии в течение трех месяцев упали до 85 млн. штук. Но уже к середине 2020 году продажи выросли до рекордных 120 млн. штук. К этому привело резкое увеличения спроса на электронную продукцию, поскольку многих отправили на дистанционную работу. Также это привело к нагрузке на ЦОД (центры обработки данных), на которых обрабатывается вся необходимая информация, а также осуществляется дистанционная коммуникация. Например, количество пользователей в день Zoom до пандемии составляло около 10 млн., но во время пандемии количество пользователей увеличилось до 200 млн. Всё это привело к дисбалансу, так как у населения в разы выросла потребность в компьютерах, а это спровоцировало  покупки оборудования сервисными компаниями, поскольку усилилась нагрузка на серверы. Во время пандемии возникла ситуация, при которой предложение не успевало за резким увеличением спроса на полупроводниковую продукцию, вследствие чего возник дефицит.

Фактором, усугубляющим «кризис полупроводников», является торговая война между США и Китаем. Со стороны США были введены ряд ограничений на поставку полупроводников, например в середине, 2020 года TSMC отказала в поставке более 15% выпущенных процессоров, которые были предназначены китайской компании «Huawei». А также правительство США запретила крупным IT-компаниям, в том числе и «Google», работать с крупными китайскими компаниями. Со стороны Китая тоже были введены ряд ограничений на поставки необходимого сырья, например неон (Ne), а также китайское правительство ввело эмбарго на необходимые комплектующие для развития производства полупроводников.  Во время торговой войны между США и Китаем были созданы ряд барьеров, как экономических, так и юридических, из-за чего существенно замедлилось расширение производство чипов.

Причиной углубления «кризиса полупроводников» является начало спецоперации на территории Украины. 24 февраля 2022 года Владимир Владимирович Путин объявил о проведении спецоперации на Донбассе. Это привело к новым двухсторонним санкциям между странами НАТО с ЕС и ЕАЭС, в результате чего будут нарушены цепочки поставок в отрасли полупроводников. А также из-за боевых действий на территории Украины были закрыты два крупных завода «Криоин» и «Ингаз», которые обеспечивали на 54% неона в отрасли полупроводников. Это приведёт не только к сокращению выпуска, но и увеличит стоимость производства чипов, так как цены на неон выросли в 6 раз, а сам дефицит этого благородного газа может привести к тому, что некоторые чипы будет невозможно произвести[4].

«Кризис полупроводников» возник из-за совокупности факторов, как вследствие природных катаклизмов, увеличение напряженности в международных отношениях между странами и возникновение различных экономических кризисов на фоне пандемии. В ближайшем будущем преодоление «кризиса полупроводников» затруднительно, поскольку сама  их разработка является самым технологически сложным производством, что создаёт ситуацию, когда целые страны не способны наладить собственный выпуск полупроводниковой продукции, а совокупность факторов лишь усугубили эту ситуацию[5]. Действия монополии TSMC и их неспособность удовлетворить  резкий скачок спроса и привели к дефициту чипов по всему миру.

Список литературы

  1. Аганбегян А. Г. О драйверах социально-экономического роста//Научные труды Вольного экономического общества России.-2019.-№4.-с.180-209.
  2. Королев М. А., Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем. Часть 1.-2015 г. с.23.
  3. A global semiconductor shortage highlights a troubling trend: A small and shrinking number of the world’s computer chips are made in the US. theconversation.com -Сеть некоммерческих СМИ. [Электронный ресурс].
  4. Резервуары воды фабрик TSMC наполнены на 11-23 % из-за засухи в регионе. Российский медиа-холдинг. [Электронный ресурс].
  5. Россия и Украина обрушили мировое производство микросхем c.news -Российское Интернет-издание. [Электронный ресурс].

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Осталось 2 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary