Фота: Jon Sullivan, Pixnio
Дзе яны выкарыстоўваюцца і ў чым праблема?
І мабільныя тэлефоны, і тэлевізары, і прыстаўкі з аўтамабілямі — усе яны маюць «мазгі», то-бок крэмніевыя паўправадніковыя чыпы. І менавіта цяпер вытворцы ва ўсім свеце за гэтыя чыпы змагаюцца.
У чыпах размешчаны мільярды транзістараў (гэтыя транзістары падобныя на малюсенькія вентылі, якія дазваляюць электронам праходзіць праз іх ці не праходзіць). Яны функцыянуюць як малюсенькія электрычныя выключальнікі, якія ўключаюць або выключаюць паток электрычнасці. У найноўшым чыпе IBM ажно 50 мільярдаў транзістараў на плошчы памерам з пазногаць. У свеце штодня выкарыстоўваецца больш за 100 мільярдаў чыпаў.
Ва ўмовах постіндустрыяльнай інфармацыйнай эканомікі мікрачыпы называюць «новай нафтай».
Найбуйнейшымі вытворцамі паўправаднікоў у свеце з'яўляюцца Intel Corp., Samsung, Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.Ltd. (TSMC), SK Hynix, Micron Technology Inc., Qualcomm, Broadcom Inc. і Nvidia. Хаця ў навуковых і прамысловых распрацоўках чыпаў дамінуюць заходнія краіны, 90% вытворчых магутнасцяў знаходзіцца ў Азіі, прычым 63% — на Тайвані.
Завод TSMC.
Людзі цяпер ва ўсім свеце сутыкнуліся з даўжэйшым часам чакання новых аўтамабіляў і бытавой электронікі. Некаторыя вытворцы аўтамабіляў з Еўропы ў ЗША закансервавалі заводы, а вытворцы тэлефонаў затрымалі выпуск новых мадэляў.
Гульнявыя кансолі, такія як PS5 і Xbox серыі X, знайсці вельмі цяжка. І нават вытворцы мікрахвалевых печаў, пральных машын і халадзільнікаў таксама знаходзяцца пад ударам. Нават амерыканская CSSI international, якая вырабляе машынкі для догляду сабак, цяпер мае праблемы праз дэфіцыт чыпаў.
Як гэта пачалося?
Глабальны дэфіцыт чыпаў пачаўся ў 2018 і 2019 гадах, яшчэ ў дакавідныя часы. Гандлёвая вайна паміж ЗША і Кітаем парушыла ланцужкі паставак паўправаднікоў. Амерыканскія вытворцы мікрасхем, такія як Micron Technology і Skyworks Solutions, былі вымушаныя разарваць сувязі з Huawei пасля таго, як урад ЗША ўнёс кітайскага тэхналагічнага гіганта ў чорны спіс з-за асцярогі за нацыянальную бяспеку. Ну а кавід у 2020 годзе яшчэ больш ускладніў сітуацыю. Пачаліся перабоі з вытворчасцю чыпаў, бо работнікі на азіяцкіх прадпрыемствах не змаглі выходзіць на свае змены.
Фота: StockSnap
Калі пачалася першая хваля кавідных лакдаўнаў у 2020 годзе, быў паралізаваны рынак аўтавытворцаў. Спынялася вытворчасць як аўтамабіляў, так і камп’ютарных чыпаў для іх. Аўтавытворцы масава скасоўвалі свае замовы на чыпы. Але адначасова ў гэты ж момант пачаў расці попыт на гаджэты, бо «карона» змяніла звычкі людзей. Каб не сумаваць дома, людзі пачалі купляць кансолі і планшэты, школьнікам і студэнтам тэхніка спатрэбілася для дыстанцыйнага навучання, офісныя работнікі куплялі ноўтбукі, каб працаваць з дома. Нехта купляў тэлевізар, каб глядзець на каранціне Netflix. Вытворцы чыпаў перайшлі з вытворчасці аўтамабільных чыпаў на вытворчасць чыпаў для спажывецкіх тавараў, спрабуючы задаволіць новы попыт, выкліканы пандэміяй. Пасля пераабсталявання сваіх заводаў пад вытворчасць чыпаў для спажывецкіх тавараў, узнік дэфіцыт аўтамабільных чыпаў. Аднаўленне аўтавытворчасці і рост продажаў новых машын яшчэ больш ускладнілі сітуацыю. Аўтагігантам зноў спатрэбіліся чыпы, якія сталі дэфіцытам.
Аўтамабільныя кампаніі і вытворцы электронікі павінны пастаянна загадзя прагназаваць колькасць чыпаў, якая ім спатрэбяцца для вытворчасці сваіх аўтамабіляў, і загадзя замаўляць іх у аднаго з вытворцаў. Цяпер дэфіцыт такі, што для атрымання замовы на чыпы можа спатрэбіцца не менш за паўгода. Попыт на чыпы настолькі вялікі, што вытворцы не могуць вырабляць дастаткова, каб задаволіць яго ў цяперашні час. У той час як сусветныя продажы паўправаднікоў знізіліся ў перыяд з 2018 па 2019 год, у 2020 годзе продажы выраслі на 6,5%. Гэты хуткі рост працягнуўся ў 2021 годзе, і ў маі 2021 года продажы былі на 26% вышэйшыя, чым за аналагічны перыяд мінулага года. Час выканання замовы (колькі часу праходзіць паміж замовай чыпа і яго дастаўкай заказчыку) вырас у сярэднім амаль да 22 тыдняў у трэцім квартале 2021 года ў параўнанні з 13 тыднямі ў канцы мінулага года.
На кепскую сітуацыю з доступам да чыпаў паўплываў таксама пажар на заводзе Renesas, а таксама зімовыя буры ў Тэхасе, якія вымусілі некаторыя заводы па вытворчасці чыпаў спыніць вытворчасць, блакіроўка Суэцкага канала. Ад моцнай засухі на Тайвані пацярпеў мясцовы гігант TSMC. Кампаніі для вытворчасці чыпаў патрэбна 156 тысяч тон вады штодзень, і праз засуху даводзіцца дастаўляць ваду на завод грузавікамі. Фатальным было і спыненне падачы электрычнасці ўсяго на адну гадзіну на адным з вялікіх тайванскіх заводаў — давялося выкінуць цэлую партыю чыпаў, якая выраблялася месяцамі.
Але ж чаму нельга проста ўзяць і нарасціць вытворчасць, накляпаць больш новых чыпаў на тайванскіх і паўднёвакарэйскіх заводах на фоне высокага попыту? Не ўсё так проста.
Вытворцаў чыпаў у свеце не так і шмат. Вытворчасць чыпаў — надзвычайна складаны тэхналагічны і арганізацыйны працэс. Ён займае месяцы, часам гады, і чым больш прасунутай становіцца тэхналогія, тым больш часу патрабуецца для стварэння новых чыпаў. Выраб чыпаў таксама патрабуе асаблівых умоў, каб у мікрасхему не патрапіла ніводная пылінка. Калі пасля пачатку пандэміі пачалі спыняцца тэхналагічныя працэсы, запусціць іх назад аказалася не так проста.
Проста ўзяць і нарасціць выпуск чыпаў на ўжо існых фабрыках, гнутка арыентуючыся на патрэбы рынку, немагчыма. Заводы спраектаваныя пад пэўную колькасць вытворчасці чыпаў. Складана не толькі павялічыць вытворчасць, а нават зменшыць яе. Вытворцы стараюцца, каб заводы працавалі толькі на поўную магутнасць, інакш эксплуатацыйныя выдаткі становяцца непрымальнымі. Адзіны спосаб ліквідаваць дэфіцыт і нарасціць вытворчасць — будаваць новыя фабрыкі, а гэта патрабуе мільярдных укладанняў грошай і гадоў праектавання. У капіталістычнай сістэме рынак звычайна гнутка падстройваецца пад патрэбы, але з чыпамі гэта так проста не працуе. Вытворчасць чыпаў непаваротлівая, а прагнозы патрэбы чыпаў, як правіла, ненадзейныя. Неверагодна складана вызначыць сапраўдны попыт на чыпы, а яшчэ складаней гэта рабіць у часы дэфіцыту, таму што кліенты робяць заказы ў запас. Гэта стварае так званы «фальшывы попыт», які знікае, як толькі растуць пастаўкі. Вытворцам заўсёды цяжка вызначыць, ці праўдзівы попыт на чыпы альбо фальшывы.
Таксама вытворцы ў Азіі і Амерыцы ўсё часцей сустракаюцца з банальным недахопам працоўнай сілы. Кампаніям цяжка знайсці высокакваліфікаваных работнікаў, якія павінны ўмець працаваць з высокатаксічнымі рэагентамі, што выкарыстоўваюцца ў вытворчасці паўправаднікоў.
Праблемы былі не толькі з вытворчасцю, але і з пастаўкамі. Па меры прасоўвання кавіду па Азіі закрываліся многія парты, часам на месяцы. Каля 90 адсоткаў сусветнай электронікі праходзіць праз кітайскі порт Яньтянь, на якім таксама быў прастой. Як толькі парты зноў адкрыліся, вялікая колькасць тавараў чакала сваёй адпраўкі, ланцужкі паставак былі разарваныя.
Пагроза нацыянальнай бяспецы
Чыпы патрэбныя не толькі для гульнявых кансоляў і рабочых ноўтбукаў. Без іх немагчымая абаронная вытворчасць, а таксама нармальнае функцыянаванне аб’ектаў стратэгічнай інфраструктуры. Таму краіны першага свету звяртаюць вялікую ўвагу на праблему.
Чыпы былі амерыканскім вынаходствам, і амерыканцы працягваюць заставацца галоўным распрацоўшчыкам самых перадавых чыпаў, але за апошнія дзесяцігоддзі амаль уся амерыканская вытворчасць была выведзеная ў Азію, што зрабіла Амерыку залежнай ад дзеянняў іншых гульцоў. У 1990 годзе 37 адсоткаў чыпаў у свеце выраблялася ў Амерыцы. У 2020 годзе гэта лічба склала ўсяго 12 адсоткаў. ЗША пачалі адставаць не толькі ў аб’ёмах вытворчасці, але і ў перадавых даследаваннях. Адна з прычын адставання Амерыкі — адсутнасць інвестыцый у сектар.
Канцэнтрацыя вытворчасці ў Азіі і ўразлівасць ад знешніх фактараў прымушае ЗША рабіць вытворчасць чыпаў адным з галоўных прыярытэтаў нацыянальнай бяспекі.
Той, хто дасягне найбольшых поспехаў у стварэнні паўправадніковых прадуктаў новага пакалення, магчыма, і стане дамінуючай вайсковай, эканамічнай і палітычнай сілай на сусветнай арэне.
Адміністрацыя Байдэна падштурхнула Кангрэс да прыняцця законапраекта на 52 мільярды даляраў, які будзе стымуляваць павелічэнне вытворчасці паўправаднікоў і даследаванняў у Злучаных Штатах, даючы мясцовым вытворцам падатковыя зніжкі.
Хоць геапалітычныя праблемы не з'яўляюцца асноўнай прычынай дэфіцыту чыпаў, сітуацыя ўплывае на напружаныя адносіны Тайваня з Кітаем. Тайвань, хаўруснік ЗША, з'яўляецца вядучым сусветным вытворцам чыпаў, і калі кітайцы тэарэтычна захапілі б востраў з ягоным тэхналагічным гігантам TSMC, гэта паставіла б пад пагрозу доступ амерыканцаў да чыпаў і прывяло б да катастрафічных наступстваў для многіх галін прамысловасці. Дэфіцыт чыпаў, а таксама распачатая Трампам гандлёвая вайна правакуе ў Кітая моцную спакусу захапіць Тайвань, кітайцы адчайна хочуць мець ўласную індустрыю чыпаў і стварыць дадатковыя праблемы ЗША. Атрымаўшы кантроль над паўправадніковай прамысловасцю Тайваня, Кітай будзе цалкам кантраляваць сусветны рынак. У такім выпадку ў іх будзе доступ да самых перадавых вытворчых магчымасцяў, і гэта нават больш каштоўна, чым кантроль над нафтай.
Сцяг Тайваня. Фота: The Organization for World Peace
Дэ-факта незалежны Тайвань змог стварыць унікальную экасістэму вытворчасці чыпаў за апошнія 30 гадоў. Улады вострава мяркуюць, што сусветная супольнасць павінна гарантаваць востраву бяспеку ад патэнцыйнай кітайскай агрэсіі.
Абарона Тайваня становіцца для ЗША пытаннем не толькі дэмакратыі і свабоды, але эканамічных і вайсковых інтарэсаў.
Смартфоны і камп’ютары
Сусветныя продажы смартфонаў упалі на 6% у трэцім квартале 2021 года праз дэфіцыт чыпаў.
Нават кароль тэхналагічнага свету Apple не застрахаваны ад глабальнага дэфіцыту. Карпарацыя скараціла планы па вытворчасці iPhone 13 на 2021 год на цэлых 10 мільёнаў адзінак.
Кампанія разлічвала вырабіць 90 мільёнаў iPhone ў апошнім квартале года, але агульная колькасць будзе ніжэйшая, таму што Broadcom Inc. і Texas Instruments Inc. не могуць вырабіць дастатковую колькасць кампанентаў.
Нават Samsung, які з’яўляецца адным з найбольшых вытворцаў чыпаў у свеце, сутыкнуўся з іх дэфіцытам для сваёй прадукцыі. Samsung прадае іншым кампаніям чыпы на дзясяткі мільярдаў даляраў штогод, але цяпер іх не стае нават для ўласных тэлефонаў.
Праблемы з пастаўкамі былі і ў найбуйнейшых вытворцаў гульнявых кансоляў. Sony заявіла, што не дасягне мэтавых паказчыкаў продажаў новай PS5 у гэтым годзе. Xbox ад Microsoft заявіла, што прагназуе праблемы з пастаўкамі.
Аўтамабілі
Але найбольш пацярпела аўтамабільная індустрыя. Аўтавытворцы скарацілі заказы на камп’ютарныя чыпы ў першыя тыдні сакавіка 2020 года. Калі продажы машын аднавіліся, кампаніі не змаглі для сябе зарэзерваваць неабходную колькасць чыпаў. Аўтамабільная індустрыя нашмат больш залежыць ад індустрыі вытворчасці чыпаў, чым вытворчасць чыпаў ад аўтамабільнай індустрыі. Аўтамабільная электроніка — гэта вельмі невялікая частка рынку для вытворцаў чыпаў, яны могуць спакойна выбіраць, каму прадаваць свой тавар. А вось для аўтамабільнай індустрыі чыпы крытычна важныя.
General Motors, Ford, Toyota і іншыя аўтагіганты абвясцілі аб прастоях на сваіх заводах.
General Motors
Toyota, у прыватнасці, скараціла на 40% вытворчасць машын. Прастоі ёсць на пяці заводах аўтагіганта ў Японіі.
General Motors паведаміла, што продажы аўтамабіляў у ЗША ў трэцім квартале ўпалі больш чым на 30% у параўнанні з мінулым годам. Аўтавытворца прыпыняў вытворчасць на большасці сваіх паўночнаамерыканскіх заводаў. General Motors сканцэнтраваўся на вытворчасці толькі самых папулярных і прыбытковых аўтамабіляў.
Ford паведаміў, што продажы новых аўтамабіляў у Злучаных Штатах упалі прыкладна на 27 адсоткаў за трэці квартал, у параўнанні з аналагічным перыядам летась.
Паводле падлікаў кансалтынгавай фірмы AlixPartners, недахоп чыпаў будзе каштаваць сусветнай аўтамабільнай прамысловасці 210 мільярдаў даляраў у гэтым годзе. Недахоп новых аўтамабіляў таксама спрыяў рэзкаму росту цэн на ўжываныя аўтамабілі.
Некаторыя аўтавытворцы, такія як Hyundai і Tesla, задумаліся над уласнай вытворчасцю чыпаў.
Як даць рады гэтаму?
Амерыканскі вытворца мікрасхем Intel абвясціў аб планах па пашырэнні вытворчасці сваіх мікрасхем, тайванскі TSMC і карэйскі Samsung шукаюць пляцоўкі для сваіх новых заводаў у Амерыцы. Хоць гэтыя планы і маштабныя, пройдуць гады, перш чым гэтыя новыя заводы змогуць запрацаваць і павялічыць узровень вытворчасці. Аднаўленне рынкавага балансу запатрабуе шмат часу, паколькі вытворчасць чыпаў не так хутка прыстасоўваецца да змены попыту. Выраб паўправадніка — адзін з самых складаных вытворчых працэсаў.
Будаўніцтва новых заводаў каштуе мільярды даляраў. Напрыклад, Intel збіраецца пабудаваць два новыя заводы ў Арызоне за 20 мільярдаў даляраў. TSMC інвестуе 12 мільярдаў даляраў у свой новы амерыканскі завод. Агулам тайванцы збіраюцца інвеставаць 100 мільярдаў даляраў за 3 года, каб павялічыць вытворчасць.
Паўднёвакарэйскі Samsung разам з SK Hynix і ўрадам Карэі інвестуюць ажно 451 мільярд даляраў у новыя заводы.
Дзяржавы Еўрапейскага Саюза таксама пагадзіліся паспрабаваць павялічыць вытворчасць чыпаў па ўсім блоку. Але ў Еўропе сітуацыя з чыпамі яшчэ горшая, чым у ЗША.
Калі гэта ўсё скончыцца?
Спачатку чакалася, што пастаўкі паўправаднікоў адновяцца да канца 2021 года, але глабальны дэфіцыт мікрасхем можа зацягнуцца да 2023 года, паводле самых песімістычных ацэнак.
Кіраўнік Intel Пэт Гелсінгер прагназуе, што пройдзе год ці два, перш чым прапанова зможа забяспечыць попыт.
Перыяд недахопу паўправадніковых чыпаў можа працягнуцца і пасля 2022 года, як заявіў генеральны дырэктар Marvell Technology Мэт Мёрфі.
Паводле Acer, аднаго з найбуйнейшых сусветных вытворцаў ноўтбукаў, дэфіцыт чыпаў будзе сама меней да першай паловы 2022 года.
Фота: Pxfuel
Генеральны дырэктар IBM Арвінд Крышна лічыць прагноз на 2022 год занадта аптымістычным. Ён мяркуе, што праблема не будзе цалкам вырашана да 2023 або нават да 2024 года.
А вось генеральны дырэктар Tesla Ілан Маск нязгодны з такімі прагнозамі. Ён назваў недахоп паўправадніковых чыпаў кароткатэрміновай праблемай, заявіўшы, што «будуецца шмат заводаў па вытворчасці чыпаў, і я думаю, што да наступнага года ў нас будзе добрая магутнасць».
