Дефицит микросхем

Машина для фотолитографии ASML весит около 180 тонн и стоит примерно $170млн

Пытаясь конкурировать с TSMC (Тайвань) в производстве микросхем последнего поколения, конгломерат Samsung (ЮжнаяКорея) пошёл на крайние меры. Как стало известно Nikkei Asia, осенью 2020 года вице-президент Samsung Electronics Ли Джэ Ён (Lee Jae-yong, де-факто это руководитель всего Samsung) летал в Нидерланды на переговоры с руководством ASML мировым монополистом на рынке оборудования для самой продвинутой версии фотолитографии в глубоком ультрафиолете (EUV).

Nikkei Asia называет эту поездку в разгар пандемии отчаянным шагом. Корейцы пытаются выпросить уникальные сканеры ASML, более 70% которых сейчас уходит главному конкуренту тайваньской TSMC.


Установка для фотолитографии в глубоком ультрафиолете ASML Twinscan NXE:3400B поддерживает травление элементов размером 7 и 5 нм в промышленном масштабе (125 и более пластин в час)

Как рассказывалось в статье об ASML, степпер это основное оборудование, которое используется при изготовлении полупроводниковых интегральных схем. В процессе работы степпера рисунок с маски многократно переводится в рисунок на различных частях полупроводниковой пластины. Своё название степпер получил из-за того, что каждое экспонирование производится небольшими прямоугольными участками (порядка нескольких квадратных сантиметров); для экспонирования всей пластины её передвигают шагами, кратными размеру экспонируемой области (процесс step-and-repeat). После каждого передвижения проводится дополнительная проверка правильности позиционирования.

Современные литографические установки могут использовать не шаговый, а сканирующий режим работы; они называются сканеры (step-and-scan). При экспонировании передвигаются в противоположных направлениях и пластина и маска.


Концепция step-and-scan

Это оборудование незаменимо для передовых продуктов южнокорейской компании. За всё время ASML изготовила и отгрузила по миру около 100 таких машин, но более 70% из них достались конкуренту Samsung Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.

Судя по всему, машины для фотолитографии в глубоком ультрафиолете по техпроцессу 5нм остаются очень дефицитным товаром, а Samsung всеми силами пытается приобрести их, то есть увеличить свою квоту у ASML.

Нужно заметить, что степпер/сканер лишь одно звено в технологической цепочки из десятков единиц оборудования. Хотя и главное звено. Стоимость современного завода по производству микросхем составляет примерно $10-12млрд, со всем оборудованием. Причём прогресс идёт так быстро, что завод устареет через несколько лет. Окупить инвестиции можно только на очень масштабном производстве.

Nikkei Asia пишет, что поездка фактического руководителя Samsung сигнализирует о кризисе для компании, которая уступила TSMC в области передовых полупроводников: Samsung испытывает сложности с массовым производством передовых продуктов, таких как центральный процессор для смартфонов, и теряет долю рынка в контрактном производстве. Неполноценность передовых продуктов может ослабить конкурентоспособность других основных продуктов Samsung, таких как оперативная память и смартфоны.

Для сторонних аналитиков очевидно технологическое отставание от TSMC, хотя руководство Samsung отказывается это признавать: Наша конкурентоспособность в передовых процессах сопоставима. Мы обеспечили заказы от крупных клиентов и сокращаем разрыв, ответил Ким Кинам, вице-председатель Samsung Electronics и глава подразделения полупроводников, когда его спросили о технологическом разрыве с TSMC на собрании акционеров в марте.

Однако некоторые поставщики говорят, что компания задержалась с переходом на самый современный техпроцесс 5нм. Она запустила массовое производство 5нм на несколько месяцев позже TSMC, и с тех пор технологический разрыв увеличивается.

Вероятно, задержка возникла из-за острого дефицита оборудования, что и вынудило руководителя Samsung срочно посетить Нидерланды. Судя по всему, Samsung не сумела забронировать столько же производственных установок ASML, сколько TSMC.

Масштаб инвестиций огромен. В апреле TSMC сообщила о планах выделить $100млрд на капитальные расходы в течение следующих трёх лет в ответ на глобальный дефицит полупроводников.

Для сравнения, годовой бюджет Российской Федерации составляет около $254млрд в доходной части.

Samsung планирует инвестировать около $40 млрд в 2021 году, но большая часть пойдёт на DRAM и другие чипы памяти, а масштаб инвестиций уступает масштабам TSMC, которая специализируется на контрактном производстве.

По данным тайваньской исследовательской фирмы TrendForce, TSMC наращивает лидерство, увеличив свою долю в контрактном производстве до 56% за Iкв. 2021года (+2п.п. к прошлому году, +8п.п. к позапрошлому), в то время как занимающая второе место Samsung потеряла 1 процентный пункт рынка за тот же период.

Крупные американские клиенты, такие как Apple и AMD, передают почти все свои заказы на аутсорсинг TSMC, и другой фирме выйти на такой же масштаб производства крайне сложно.

Растущая напряжённость в отношениях между США и Китаем также играет свою роль. Тайвань и США объединились против Пекина, в то время как Южная Корея поддерживает двустороннюю дипломатию, что рискует изолировать южнокорейские компании от цепочек поставок полупроводников, опасаются эксперты.

Снижение конкурентоспособности Samsung в области передовых полупроводников может отразиться на фирменных смартфонах, где используются процессоры и сенсоры изображения CMOS собственного производства. Apple передаёт всё своё производство процессоров на аутсорсинг TSMC, поэтому технологическое отставание Samsung от TSMC может перерасти в отставание производительности смартфонов Samsung от смартфонов Apple.