Дефицит чипов: когда ждать решения проблемы?

Автогиганты сокращают производство, новую модель PlayStation не найти в магазинах, интернет-провайдеры вынуждены месяцами ждать поставок сетевого оборудования для расширения покрытия — у этих и многих других проблем общая причина.

Имя ей — дефицит полупроводников, играющих роль главного «строительного материала» в производстве интегральных схем или чипов. Сочетание заоблачной стоимости оборудования для их выпуска и высокой трудоемкости технологических процессов привело к укрупнению и монополизации рынка двумя гигантами: Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) и Samsung Electronics.

Зависимость самых разных брендов от этих компаний особенно обострилась на фоне сокращения поставок и сбоев в глобальных логистических цепочках, спровоцированных пандемией и ростом напряженности в отношениях между США и Китаем. Острейший дефицит чипов привел к тому, что на его ликвидацию уже запланированы программы инвестиций ценой в сотни миллиардов долларов и длительностью в годы. И все это ради увеличения потенциала производственных мощностей.

Что породило дефицит?

Текущая непростая ситуация в отрасли складывалась в условиях одновременного влияния нескольких негативных факторов:

• Введение локдауна, запершего миллионы людей в домах. Смена образа жизни резко повысила спрос на ноутбуки, роутеры, веб-камеры, мониторы — все, что необходимо для организации удаленной работы из своего жилья. Подскочили и продажи бытовой техники — от телевизоров до увлажнителей воздуха. А внутри каждого современного прибора спрятан один или даже множество чипов.
• Ошибки экономического прогнозирования. Автогиганты резко сократили производство в связи с началом пандемии, откровенно недооценив высокие темпы восстановления спроса на автомобили. Задним числом они попытались договориться об увеличении поставок чипов до уровня до пандемии, но получили резонный отказ. Все доступные мощности были уже были заняты под нужды производителей ПК и смартфонов.
• Складирование запасов. Поставщики компьютерной техники начали предупреждать о грядущем дефиците комплектующих еще в начале 2020 года. Летом того же года стало известно, что Huawei Technologies — крупнейший производитель смартфонов и сетевого оборудования — принялся активно наращивать складские запасы полупроводниковых микросхем. Это была вынужденная мера защиты от американских санкций и потенциального разрыва связей с поставщиками компании. Затем и другие бренды последовали примеру Huawei, рассчитывая перехватить долю рынка у лидера. В итоге импорт чипов в Китай вырос с $330 млрд в 2019 году до $380 млрд в 2020 году.
• Природные катаклизмы. Аномальные морозы в Техасе в феврале 2021 года привели к перебоям в электроснабжении и спровоцировали остановку крупных заводов по производству полупроводников, расположенных возле Остина. Только к концу марта Samsung смог толком наладить работу этих предприятий. В результате пожара на одном из заводов Renesas Electronics в Японии его работу пришлось приостановить. Из-за этого автопроизводители несколько месяцев были лишены части поставок автомобильных чипов.

Кто пострадал?

Ожидается, что нехватка микросхем к концу 2021 году выльется в сокращение продаж автомобилей на $210 млрд (или 7,7 млн машин) до конца 2021 года. Одна лишь Toyota Motor была вынуждена остановить производство на 14 заводах из-за нехватки электронных компонентов.

«Никогда не видел ничего подобного», — так отреагировал на сложившуюся в отрасли ситуацию Илон Маск.

Рост доли автомобильной электроники в формировании конечной себестоимости авто. Источники — HIS, Deloitte

Многие интернет-провайдеры столкнулись с ситуацией, когда поставки сетевого оборудования откладываются более чем на год. В Apple сокрушаются по поводу невозможности удовлетворить текущий спрос на iPad и Mac, что приведет к недополучению компанией прибыли — а это минус $3–4 млрд только за третий квартал 2021 года. Летом в список дефицитных устройств добавился и iPhone.

Nintendo пришлось сократить производство популярных консолей Switch — и все это из-за дефицита чипов.

В Samsung говорят о сохранении серьезного дисбаланса между спросом и предложением на рынке полупроводников на ближайшие нескольких лет. В TSMC прогнозируют, что дефицит сохранится минимум до конца 2022 года. И это при самом оптимистичном сценарии.

Сроки поставки законтрактованных чипов продолжают расти.Источник — Susquehanna Financial Group

Почему невозможно все быстро исправить?

Чтобы понять, почему проблему дефицита чипов никак не решить за пару месяцев, придется немного углубиться в тонкости их производства. Любая микросхема изготовлена из полупроводниковых материалов, способных проводить ток в одном направлении и не проводить в обратном. Из полупроводников состоят мельчайшие «кирпичики» (диоды и транзисторы), а из них строятся целые «города» (микросхемы). Современный уровень развития микроэлектроники таков, что одна микросхема размером со спичечный коробок может содержать миллиарды таких «кирпичиков».

Чипы, предназначенные для хранения информации, отличаются простой структурой. Они дешевы в производстве и выпускаются множеством компаний по всему миру. Логические микросхемы, способные обрабатывать различные команды, выполняя роль «мозга» в любом устройстве, значительно более сложны и дороги в производстве. Хотя мы часто видим на таких микросхемах маркировку Apple или Nvidia, знаменитые бренды на самом деле являются лишь разработчиками логики этих чипов. Их выпуском занимаются совсем другие компании — на специализированных фабриках по производству микросхем.

Причем организация такого выпуска требует соблюдения исключительно высокой точности и чистоты. Не стоит забывать и о необходимости постоянного улучшения рабочих процессов для соответствия требованиям компаний-разработчиков. Из-за этого постройка и запуск новой фабрики обходится в миллиарды долларов.

Чтобы снизить срок окупаемости, она должна выпускать продукцию без остановки, круглые сутки. А любые сбои в работе приводят к миллионным убыткам. Поэтому всего несколько компаний смогли выстоять на этом рынке: TSMC, Samsung, Intel, Global Foundries. Причем лидирующие позиции — с большим отрывом — занимают первые два гиганта.

Чтобы соответствовать ожиданиям клиентов, эти компании вынуждены постоянно модернизировать свое производство. В апреле 2021 года TSMC заявила, что повысит капитальные расходы по этой статье до немыслимых $100 млрд в течение ближайших 3 лет. Из них около $30 млрд направят на увеличение производственных мощностей.

Samsung планирует направить около $150 млрд на расширение производства в рамках 10-летнего плана развития.

Постепенно на рынок выходят и китайские компании. Они тоже планируют строить новые заводы в КНР ради снижения зависимости от внешних поставщиков. Важность этой задачи понимают и в США. Так, в июне 2021 года президент Байден призвал Конгресс проголосовать за выделение $50 млрд на поддержку производства чипов в стране. В тот же день законопроект был одобрен Сенатом. В ЕС происходят точно такие же процессы.

Однако стоит понимать, что от постройки фабрики по выпуску микросхем с нуля до ее полноценного запуска пройдет несколько лет. Слишком велик объем работ, слишком строги требования к такому объекту. Поэтому в ближайшие пару лет ситуация на рынке полупроводниковых устройств останется напряженной. А потребители будут вынуждены привыкать к постоянному росту цен на высокотехнологичную продукцию и ее дефициту в рознице.