Планы развития ведущих кремниевых заводов

Планы развития ведущих кремниевых заводов

Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г.
РУБРИКА: ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БАЗА

Введение

Бизнес-модель кремниевых заводов возникла чуть позднее, чем бизнес-модель fabless-фирм, основной производственной базой которых они и стали в рамках модели fabless-foundry, по-прежнему вытесняющей с рынка фирмы, придерживающиеся бизнес-модели IDM. Первые кремниевые заводы, тайваньские TSMC (1979 г.) и UMC (1986 г.) «отпочковалась» (spin-off) от государственного Института промышленно-технологических исследований (ITRI) Тайваня, выделившись в самостоятельные компании с получением части активов, после завершения исследовательских программ в области субмикронных полупроводниковых технологий.

В процессе масштабирования, по мере усложнения и удорожания производственного оборудования, разработки технологических процессов и проектирования ИС число IDM стало сокращаться. Переломом стал период 2005-2010 гг., когда при достижении технологического уровня 22/20 нм многие IDM или превратились в fabless-фирмы (непосредственно или через этап fab-lite), или ушли в другие отрасли, а корпорации Intel и Samsung начали использовать модель кремниевого завода, причем Intel предпринимает эту попытку уже во второй раз. Первый опыт не удался - руководство и специалисты не восприняли foundry-менталитет: обслуживался прежде всего узкий круг партнеров корпорации (лицензировавших технологию Intel), под каждый заказ выделяли свободные на данный момент мощности. Samsung же, опередив Intel с освоением бизнес-модели кремниевого завода на несколько лет, сразу создала в своей структуре автономное подразделение – Samsung Foundry – и обеспечила заказчикам максимальный уровень поддержки. Сейчас это подразделение обладает восемью технологическими линиями в США и Ю. Корее, которые способны производить ИС в широком диапазоне проектных норм.

То, что происходит сейчас с производственной базой микроэлектроники, скорее всего промежуточный этап. Многие новые тенденции до конца не оформились. Но ясно несколько моментов. Во-первых, повышается уровень монополизации рынка микроэлектроники с производственной точки зрения. Cреди кремниевых заводов произошло расслоение – крупнейшие из них оказались способными выдерживать гонку масштабирования и даже опережать по технологическому уровню крупнейшие IDM, а более мелкие ушли в ниши рынка. Во-вторых, повышаются входные барьеры для желающих появиться на данном рынке. В-третьих, значение гарантированного доступа к современным производственным мощностям микроэлектроники становится фактором не только конкурентоспособности, но и выживания как fabless-фирм, таки и производителей электронных систем. Наконец повышается значение изделий микроэлектроники для обеспечения задач модернизации экономики, обеспечения национального суверенитета и т.п.


Динамика развития рынка кремниевых заводов и перспективы до 2025 года

По данным корпорации IC Insights, продажи кремниевых заводов в 2021 г. вырастут до 107,2 млрд долл. В 2025 г. этот рынок достигнет 151,2 млрд долл., а среднегодовые темпы прироста продаж в сложных процентах (CAGR) за 2021-2025 гг. составят 11,6% (рис. 1). Рынок состоит из «чистых» кремниевых заводов (TSMC, GlobalFoundries, UMC, SMIC и т.д.) и интегрированных производителей (IDM - Samsung и Intel), оказывающих услуги кремниевых заводов в дополнение к производству собственных ИС.



Рисунок 1. Динамика и прогноз доходов кремниевых заводов


Рост рынка кремниевых заводов обусловлен устойчивым спросом на современные компьютерные процессоры, используемые сетях и центрах обработки данных (ЦОД), новых 5G смартфонах, а также ИС, применяемые в других быстрорастущих сегментах рынка, таких как робототехника, самоуправляемые транспортные средства и перспективные системы помощи водителю (ADAS), искусственный интеллект, машинное обучение и системы распознавания изображений. Ожидается, что в 2025 г. рынок кремниевых заводов достигнет 151,2 млрд долл., а среднегодовые темпы прироста продаж в сложных процентах (CAGR) за период 2021-2025 гг. составят 11,6%.

Продажи «чистых» кремниевых заводов в 2021 г. вырастут на 24% до 87,1 млрд долл. (рост в 2020 г. - 23%), а в 2025 г. составят 125,1 млрд долл. (CAGR=12,2%). Доля «чистых» кремниевых заводов увеличится с 81,2% до 82,7%. Эти поставщики вкладывают значительные средства в создание новых мощностей. Рост рынка IDM, оказывающих услуги кремниевых заводов, в этом году составит 18% (до 20,1 млрд долл.), а в 2025 г. достигнет 26,1 млрд долл. при CAGR=9,0%. Большую часть этого сегмента занимает Samsung. Intel, в рамках новой стратегии «IDM 2.0», планирует стать крупным поставщиком услуг кремниевых заводов [1].

Что касается структуры рынка кремниевых заводов по изготовителям, то здесь интерес представляют оценки ресурса TrendRorce (рис. 2). Некоторые различия в объемах доходов по сравнению с данными IC Insights объясняются различиями в подходах, а также тем, что исследование IC Insights было опубликовано в сентябре, а оценки TrendForce – в апреле 2021 года. Специалисты TrendForce отмечают, что примечательным явлением в бизнесе кремниевых заводов стал их выход услуг с использованием перспективных методик корпусирования ИС [2].



Рисунок 2. Структура доходов кремниевых заводов в 2020-2021 гг.


Также интересен еще один, теперь декабрьский, прогноз IC Insights. По его данным мировые капиталовложения в полупроводниковую промышленность в 2021 г. вырастут на 34% и составят 152,0 млрд долл. (в 2020 г. - 113,1 млрд долл.). Это самый высокий прирост с 2017 г. (+41%). На сегмент кремниевых заводов придется 35% капиталовложений – в основном это затраты на новые заводы и оборудование для 7/5/3-нм процессов, что подчеркивает растущую зависимость отрасли от этой бизнес-модели. На долю TSMC, крупнейшего кремниевого завода в мире, в этом году придется 57% от 53,0 млрд долл. капиталовложений этого сегмента. Капиталовложения SMIC из-за санкций США сократятся на 25% до 4,3 млрд долл. [3].


Стратегии развития кремниевых заводов

TSMC: наращивание мощностей, расширение сфер деятельности и опасения относительно планов КНР

Весной 2021 года TSMC заявил о намерении в течение следующих трех лет затратить на НИОКР и расширение производственных мощностей около 100 млрд долл. По данным новостного агентства Bloomberg заводы по обработке пластин TSMC с апреля 2020 года работают с более чем 100% загрузкой производственных мощностей, но спрос на полупроводниковые приборы (включая ИС) по-прежнему превышает предложение [4]. В ноябре было заявлено, что капиталовложения 2021 года составят от 25 млрд до 28 млрд долл. (2020 г. - 17,2 млрд долл.). Также в ноябре TSMC заявила о размещении двух выпусков корпоративных облигаций с целью привлечения 9 млрд долл. на расширение производственных мощностей и природоохранные меры. Инвестиции 2021 г. также предполагают создание в Аризоне завода по обработке 300-мм пластин и выпуску 5-нм ИС – уже приобретено 445,15 га земли недалеко от г. Феникс [5]. Власти г. Финикс и представители штата Аризона (при поддержке федерального правительства) заключили в августе 2021 года сделку с Управлением содействия промышленному сотрудничеству между Тайванем и США (поддерживается Министерством экономики Тайваня) с целью сделать этот штат более привлекательным для микроэлектроники Тайваня на фоне первоначальных (2020 года) планов TSMC построить в Финиксе завод по обработке пластин и выпуску 5-нм ИС стоимостью 12 млрд долл. Предполагается и переезд семей тайваньских специалистов, для которых резервируется жилой фонд и места в учебных заведениях (для детей) [6].

Наконец предполагается, что с 2022 г. TSMC не будет снижать цены на обработанные пластины (со сформированными кристаллами ИС) в течение всего года. [4]. Отмечается, что TSMC все более вовлекается в центр геополитической борьбы за обеспечение поставок ИС для всего диапазона электроники - от автомобильной электроники до смартфонов. Власти Запада, включая США и ФРГ недавно призвали Тайвань помочь с решением проблемы дефицита ИС [5].

США не единственное место за пределами Тайваня, где TSMC планирует разворачивать новые производственные мощности. В сентябре 2021 года TSMC и корпорация Sony Semiconductor Solutions договорились создать дочернюю корпорацию Japan Advanced Semiconductor Manufacturing (JASM) в г. Кумамото (Япония). Новая фирма начнет оказывать услуги кремниевого завода с конца 2024 г. Цель - удовлетворить высокий спрос на специализированные 28-нм и 22-нм технологии. Общий объем инвестиций оценивается в 7 млрд долл., месячная мощность обработки – 45,0 тыс. пластин диаметром 300 мм, численность занятых – 1,5 тыс. человек. Японское правительство предоставило субсидии на реализацию проекта, но их величина не разглашается. Инвестиции Sony оцениваются в 0,5 млрд долл. или менее 20% акционерного капитала JASM. Инвестиции TSMC уже поступили в Японию, они не включены в 100 млрд долл., которые TSMC планирует потратить на расширение своих мощностей в ближайшие три года [7].


GlobalFoundries – дальнейшее развитие и долгожданный выход на IPO

Как известно, в 2008 г., в результате серии сделок на общую сумму около 1 млрд долл., ATIC, дочерняя компания Mubadala Investment (фонд национального благосостояния, государственный инвестиционный фонд эмирата Абу-Даби), создала корпорацию GlobalFoundries, приобретя производственные мощности американской корпорации AMD (последняя стала fabless-фирмой, т.е. «чистым» проектировщиком ИС). В 2009 г. ATIC купила сингапурский кремниевый завод Chartered за 1,8 млрд долл. и объединила ее с GlobalFoundries. В 2014 г. GlobalFoundries приобрела полупроводниковый бизнес IBM.

В настоящее время GlobalFoundries является вторым по объему продаж (после TSMC) «чистым» кремниевым заводом. На нем работает более 15,0 тыс. сотрудников по всему миру, из них 7,0 тыс. чел. по всей территории США и почти 3,0 тыс. чел. в ее производственном комплексе, центре НИОКР и штаб-квартире в г. Малта (шт. Нью-Йорк). За последнее десятилетие корпорация инвестировала в свой завод Fab 8 более 15 млрд долл. с целью поддержки инновационного процесса и увеличения производственных мощностей. GlobalFoundries является аккредитованным поставщиком современных полупроводниковых приборов для правительственных ведомств США, включая министерство обороны. Отмечается, что поставки полупроводниковых приборов GlobalFoundries осуществляются в соответствии с Правилами международной торговли оружием (ITAR) США.

Во второй половине июля корпорация GlobalFoundries объявила о планах расширения своего самого современного производственного комплекса в Малте. Эти планы подразумевают немедленные инвестиции в расширение мощностей Fab 8 для решения проблемы глобального дефицита ИС, а также строительство нового завода в том же комплексе, что удвоит его производственную мощность.

Немедленные инвестиции в размере 1 млрд долл. позволят увеличить число обрабатываемых на Fab 8 пластин диаметром 300 мм на 150,0 тыс. в год. После этого планируется построить новый завод, благодаря чему прямая занятость увеличится более чем на 1,0 тыс. высокотехнологичных рабочих мест, а косвенная занятость у смежников - еще на несколько тысяч (включая высокооплачиваемые строительные работы в регионе). Следуя успешно опробованной при создании Fab 8 инвестиционной модели, GlobalFoundries планирует финансировать сооружение нового объекта за счет частно-государственных партнерств, включая своих клиентов, федеральные и государственные инвестиции. Новый завод будет выпускать многофункциональные ИС с повышенным уровнем защиты для таких быстро растущих сегментов рынка, как автомобильная электроника, 5G сети/средства связи и Интернет вещей. На новом заводе также будут поддерживаться требования безопасности цепочки поставок – в том числе с точки зрения национальной безопасности США.

Эти инвестиции в расширение производственной базы GlobalFoundries в США являются частью более широких планов. Помимо развития производственного комплекса в Малте предусмотрено строительство нового завода по обработке пластин в Сингапуре и инвестиции в размере 1 млрд долл. для расширения производственного комплекса в Германии.

Как известно, в январе 2021 года в США вступил в силу «Закон о создании полезных инициатив по стимулированию разработки и производства полупроводниковых приборов в Америке» (Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors for America Act, CHIPS for America Act). Этот закон, а также ряд других, предусматривают выделение 52 млрд долл. на расширение производственной базы микроэлектроники на территории США, а также на проведение перспективных НИОКР в области полупроводниковых приборов. Руководство GlobalFoundries надеется на предусмотренные законодательно субсидии – как для расширения мощностей Fab 8, так и для строительства нового завода [8].

Также GlobalFoundries расширяет сотрудничество с Пентагоном. В феврале 2021 года было сформировано стратегическое партнерство с МО США. Цель - обеспечить поставки военным подрядчикам безопасных и надежных полупроводниковых решений, производимых на Fab 8. Эти ИС, реализованные на 45-нм технологической платформе «кремний-на-изоляторе» (КНИ/SOI) будут использоваться в некоторых наиболее чувствительных приложениях наземных, воздушных, морских и космических систем. Соглашение стало возможным благодаря использованию на Fab 8 классификационных номеров экспортного контроля в соответствии с Правилами управления экспортом (EAR) и ITAR. Первые ИС по этому соглашению планируется начать поставлять в 2023 г., для чего уже оформлена «Доверенная аккредитация» МО США для Fab 8 [9].

Наконец, в октябре 2021 года корпорация GlobalFoundries объявила о начале первоначального публичного предложения 55,0 млн своих обыкновенных акций. Корпорация преобразуется в открытое акционерное общество. Сама GlobalFoundries предлагает 33,0 млн акций, а Mubadala Investment – 22,0 млн акций. По оценкам, начальная цена IPO составит от 42,0 до 47,0 долл. за акцию. Mubadala рассчитывает предоставить гарантам размещения акций 30-дневный опцион на покупку до 8,25 млн дополнительных обыкновенных акций по цене IPO за вычетом скидок и комиссий за гарантирование размещения (андеррайтинг).

Подготовка к IPO уже проводилась несколько лет назад при расширении производственных мощностей в штате Нью-Йорк, доставшихся от AMD. Но тогда GF сумела обойтись собственными средствами. Подготовка к текущему IPO началась год назад и его проведение связывалось с достижением определенных финансовых результатов [10].


SMIC продолжает развиваться несмотря на американские санкции

В настоящее время на сайте SMIC указано шесть предприятий/технологических линий: три по обработке 200-мм пластин и три по обработке пластин диаметром 300 мм (табл. 1). Как видно из таблицы, SMIC наращивает производство и осваивает более современные технологии, несмотря на американские санкции – объем обработки пластин по пекинскому комплексу увеличился в 1,57 раза, по тяньцзиньскому – почти в три раза, а по самой современной шанхайской FinFET линии – почти в 6 раз!




То, что капиталовложения SMIC сократятся на 25% (до 4,3 млрд долл.) [3] связано не только с санкциями. Дело в том, что основные капиталовложения не только SMIC, но и большинства других китайских микроэлектронных фирм в соответствии с планом «Сделано в Китае 2025» (中国制造2025) осуществлялись в период 2019-2020 гг., а сейчас идет ввод в строй новых мощностей, что требует меньших средств. Санкции, конечно, доставляют серьезные неудобства, но для развитой и во многом самодостаточной экосистемы китайской микроэлектроники они менее чувствительны, чем для российской (если к ней будут предприняты аналогичные меры).

Заводы по обработке 200-мм пластин используются SMIC для изготовления ИС по зрелым логическим процессам, а также специализированным технологиям с различными проектными нормами. По специализированным технологиям изготавливаются цифро-аналоговые ИС и радиоприборы, MEMS, ИС управления режимом электропитания и энергонезависимые ИС ЗУ. Все эти технологии пользуются большим спросом и, как ожидается, в ближайшие годы спрос на мощности по обработке 200-мм пластин вырастет.

Сектор обработки пластин диаметром 300 мм также с демонстрирует высокие темпы развития. Основной упор делается на технологии с проектными нормами от 40 до 14 нм, но не менее существенное внимание уделяется и масштабированию до уровней меньше 14 нм. В прошлом году представители SMIC утверждали, что могут пропустить 12-нм процесс и сразу перейти к 7-нм процессу. Характеристики уже разработанной улучшенной версии 14-нм FinFET процесса SMIC (N+1) с точки зрения потребляемой мощности и стабильности сравним с 7-нм ИС, выпущенными на рынок в конце 2019 года - начале 2020 года корпорациями Samsung и TSMC. Но дальнейшее масштабирование затруднено - купленная SMIC в 2019 г. у фирмы ASML установка EUV-литографии (ASML – монопольный производитель этого оборудования) до сих пор не поставлена (и вряд ли будет поставлена) из-за противодействия США [11]. Соответственно, при масштабировании ИС китайской фирме придется пользоваться установками DUV-литографии, что приведет к удорожанию проектирования/производства и может ограничить масштабирование пределами в 10/7 нм.

Тем не менее, разработанный SMIC 14-нм процесс является существенным прорывом. По данным Total Telecom КНР неуклонно движется к достижению своей цели - освоения массового производства 14-нм ИС собственной (SMIC) разработки в 2022 г. Разработка 14-нм ИС позволила преодолеть многие технические проблем, охватить всю систему промышленных цепочек поставок ИС. По сути произошло изменение всей национальной экосистемы, что потребовало внедрения полного набора технологических процессов обработки пластин, формирования кристаллов ИС, их сборки, корпусирования и тестирования.

Быстрое развитие производства 14-нм ИС в КНР означает успех стратегии использования уже созданных технологических подразделений, что позволяет сосредоточиться на оптимизации проектирования и корпусирования.

Возможность производить 14-нм ИС является для КНР прорывом, т.к. этот и близкие ему технологические уровни позволяют удовлетворить до 70% потребностей в современных процессах изготовления ИС искусственного интеллекта, высокопроизводительных процессоров и автомобильных ИС [12].

Samsung – дальнейшее развитие и значение в формировании «Корейского полупроводникового пояса»

Samsung Foundry, автономное подразделение корпорации Samsung, использующее модель кремниевого завода, к настоящему времени обладает пятью предприятиями по обработке 300-мм пластин, одним предприятием по обработке 200-мм пластин и двумя предприятиями по сборке, корпусированию и тестированию ИС (табл. 2). Отмечается, что при осуществлении операций корпусирования Samsung Foundry, как и TSMC, активно использует перспективные методики 2,5D и 3D корпусирования с применением интерпозеров, чиплетов и т.п. [13].




Что касается дальнейшего расширения производственных мощностей, то в октябре 2021 года Samsung Foundry подтвердила февральское сообщение о намерении построить в Остине (шт. Техас) к концу 2023 года новый завод по обработке пластин стоимостью 17 млрд долл. Помимо этого было сообщено, что Samsung Foundry и корпорация Samsung в целом осваивают 3‑нм и 2‑нм ИС на транзисторах с круговым затвором (Gate-All-Around, GAA). В первой половине 2022 года начнется выпуск первого поколения 3‑нм ИС (3GAE), а начало производства 3‑нм второго поколения (3GAP) ожидается в 2023 году. На каком или каких предприятиях это будет осуществляться пока не сообщается. Кроме того, на ранних стадиях разработки находится создание технологии 2‑нм ИС (2GAP), массовое производство которых запланировано на 2025 год.

Специалисты корпорации указывают, что первый 3‑нм GAA процесс на MBCFET-транзисторах, обеспечит уменьшение площади кристалла на 35% при повышении производительности на 30% или снижении потребляемой мощности на 50 % (по сравнению с 5‑нм процессом). MBCFET (Multi Bridge Channel FET) это полевой транзистор с множественными мостиками канала, транзистор, у которого канал разделяется на несколько расположенных друг над другом каналов в виде нанослистов, окружённых со всех сторон затвором. Т.е. технология предполагает горизонтальное расположение каналов в виде нанолистов друг над другом, а не вертикальные гребни, как в FinFET. Характеристики MBCFET транзистора управляются как за счёт варьирования числа нанолистов, так и с помощью изменения их ширины. Этим определяется тип транзистора: с высокой производительностью (быстродействием) или с меньшей производительностью и малой потребляемой мощностью. Но, в отличие от прежних типов транзисторов, число типов (градаций уровней производительности/быстродействия) транзистора увеличивается с 2 до 5-7. Технология MBCFET разрабатывалась совместно исследователями корпораций IBM, Samsung и GlobalFoundries для 5-нм технологического процесса, но реально первый раз появится только в 3-нм кристаллах ИС Samsung [14].

Также интересно отметить, что Samsung и Samsung Foundry будут играть значительную роль проекте создания к 2030 г. под эгидой правительства Республики Корея «Корейского полупроводникового пояса» (K-Semiconductor Belt) с общим бюджетом в 450 млрд долл. (включая как государственные субсидии, так и вложения фирм-участниц). Проект предусматривает создание в Ю. Корее крупнейшей в мире цепочки поставок полупроводниковых приборов. При этом предлагаемые средства будут расходоваться не только на расширение производственных мощностей, но и на НИОКР. Правительство также намерено ввести две меры стимулирования - налоговые льготы в размере до 50% от ассигнований на корпоративные НИОКР и до 20% на инвестиции в производственные мощности (здания, сооружения, оборудование).

Из заявленного бюджета около 151 млрд долл. придется на Samsung – точнее на развитие производства передовых логических приборов с целью повышения конкурентоспособности по отношению к TSMC, а также на создание нового предприятия Samsung Foundry в Техасе (17 млрд долл.). При этом доля государственных средств и средств Samsung/Samsung Foundries в указанных 151 млрд долл. пока не известны [15].

Intel: использование модели кремниевого завода как составная часть стратегии IDM 2.0

Возвращение корпорации Intel в индустрию кремниевых заводов формально началось в апреле 2021 года, когда она объявила о начале реализации концепции IDM 2.0, состоящей из трех основных элементов.

Первый элемент - обеспечение возможности оптимизации продукции, повышения экономической эффективности и устойчивость поставок. Он поддерживается собственной сетью предприятий в разных странах, осуществляющих поточно-массовое производство ИС. Корпорация по-прежнему намерена производить бóльшую часть продукции на собственных производственных мощностях. Отмечается, что разработка собственного 7-нм технологического процесса идет успешно. В данном процессе будет использоваться EUV-литография. Также Intel намерена упрочить позиции в области перспективных методик корпусирования, позволяющих выпускать 2,5D и 3D ИС с различными сочетаниями СФ-блоков и чиплетов [16, 17].

Второй элемент - расширение взаимодействия и использование услуг внешних кремниевых заводов. Сейчас некоторые кремниевые заводы, включая TSMC и Samsung, производят ряд типов изделий Intel – от ИС для средств связи и обеспечения связности до графики и чипсетов. Взаимодействие Intel с независимыми кремниевыми заводами будет расширяться. Предполагается, что оно будет охватывать ряд модульных конструкций на основе перспективных технологических процессов. В частности, это приборы на основе вычислительных приложений Intel как для клиентских сегментов, так и для сегментов центров обработки данных (ЦОД). Это обеспечит увеличение гибкости и возможностей масштабирования, необходимых для оптимизации маршрутных карт Intel с точки зрения затрат, производительности, сроков вывода новой продукции на рынок и т. п.

Третьим элементом стратегии IDM 2.0 корпорации Intel является создание современного бизнеса по оказанию услуг кремниевого завода – Intel Foundry Services (IFS). Корпорация планирует стать одним из крупнейших центров оказания услуг кремниевого завода для США и Европы с целью удовлетворения постоянно растущего спроса на полупроводниковые приборы. Конкурентных преимуществ планируется достичь за счет сочетания в рамках IFS передовых технологических процессов формирования кристаллов ИС и перспективных методик их сборки/корпусирования/тестирования (включая 2,5D/3D корпусирование). В распоряжение IFS передается широкий портфель СФ-блоков (включая ядра ARM, RIS-V и x86 процессоров [17].

При подготовке своей новой стратегии Intel столкнулась с вопросом о взаимодействии с конкурентами. Действительно, кто будет полагаться на конкурента (Intel) при производстве своих новейших ИС? Поэтому Intel предприняла ряд шагов, чтобы избежать этой проблемы. Во-первых, она получила одобрение своей идеи у основных потенциальных клиентов (Amazon, Cisco, Ericsson, Google, IBM, Microsoft и Qualcomm). Поддержал стратегию Intel и Межуниверситетский центр микроэлектроники (IMEC, Лёвен, Бельгия). Во-вторых, она формирует IFS как отдельную, автономную вертикально-организованную структуру с собственной отчетностью за прибыли и убытки [16].

Для ускорения реализации стратегии IDM 2.0 предусмотрено сооружение двух новых заводов по обработке 300-мм пластин в кампусе Окотильо (близ г. Чэндлер, шт. Аризона - в этом комплексе с 2020 года уже действует завод по обработке пластин с использованием 10-нм процесса – Fab42). Строительство этих заводов началось в сентябре 2021 года [18], общий бюджет их сооружения составляет 20 млрд. долл., численность высококвалифицированного персонала этих предприятий составит 3 тыс. человек. Данные два завода позволят создать еще 15 тыс. долгосрочных рабочих мест на смежных производствах, в сфере обслуживания и т. п. [16, 17].


Заключение

То, что индустрия кремниевых заводов и дальше будет превращаться в основную производственную базу мировой микроэлектроники, очевидно. При нарастающих издержках по мере масштабирования это экономически целесообразно. Данное предположение подтверждается развитием Samsung Foundry и формированием автономного foundry-подразделения Intel. Эти два крупнейших IDM более не могут развиваться без использования бизнес-модели кремниевого завода. Уделом «чистых» IDM становятся нишевые рынки с высоким уровнем монополизации. Следует отметить, что Intel вполне вероятно, а Samsung Foundry совершенно точно получат существенную государственную поддержку, измеряемую миллиардами долларов (закон CHIPS Act for America и программа Korea Semiconductor Belt соответственно).

Все большее значение в мировой микроэлектронике играет КНР. Несмотря на американские санкции эта отрасль в «Поднебесной» продолжает развиваться на основе собственных технологий. Большое внимание уделяется развитию отечественных САПР, секторам полупроводниковых материалов и разработки/производства собственного технологического оборудования. Пример – разработки SMIC 14/12-нм технологических процессов, не уступающих по ряду параметров первому поколению 7-нм техпроцессов Samsung и TSMC. Кроме того, 2022 год должен стать годом массового освоения китайскими поставщиками ИС 14-нм отечественных ИС.

Следует отметить, что на развитие индустрии кремниевых заводов серьезно влияет развитие противоречий в треугольнике КНР-Тайвань-США. На фоне выстраивания в КНР и США самодостаточных экосистем микроэлектроники и целостных цепочек поставок, а также ужесточения позиции Пекина по вопросу независимости острова происходит не только ускорение развития полупроводниковой промышленности в этих странах, но и возникает тенденция создания тайваньскими фирмами (прежде всего TSMC) собственной производственной базы в США на основе перспективных технологий и перевода туда высококвалифицированных специалистов в области НИОКР и производства.

Превращение GlobalFoundries из «семейного предприятия» властей эмирата Абу-Даби в открытое АО посредством IPO не только обеспечит приток дополнительного капитала. С одной стороны, появится возможность возвращения в «гонку за нанометрами», т.е. отказ от самоограничения уровнем 16/14 нм и разработка технологий с проектными нормами 5, 3/2 нм и менее. С другой стороны, расширятся возможности развития эмирата в пост-нефтяную эру и возвращения к отложенным около 10 лет назад планам создания центра проектирования и производства ИС в самом эмирате.


1. Foundry Market Tracking Toward Record-tying 23% Growth in 2021. IC Insights, Research Bulletin, September 22, 2021

https://www.icinsights.com/news/bulletins/Foundry-Market-Tracking-Toward-Recordtying-23-Growth-In-2021/

2. Mark LaPedus. Foundry Wars Begin. Semiconductor Engineering, April 19th, 2021

https://semiengineering.com/foundry-wars-begin/

3. Semi Capex on Pace for 34% Growth in 2021 to Record $152.0 Billion. IC Insights, Research Bulletins, December 14, 2021

https://www.icinsights.com/news/bulletins/Semi-Capex-On-Pace-For-34-Growth-In-2021-To-Record-1520-Billion/

4. David Manners. TSMC to spend $100bn in three years. Electronics Weekly, 1st April 2021

https://www.electronicsweekly.com/news/business/tsmc-spend-100bn-three-years-2021-04/  

5. Alan Patterson. TSMC to Raise $9 Billion for Expansion Amid Shortages. EE Times, 02.11.2021

https://www.eetimes.com/tsmc-to-raise-9-billion-for-expansion-amid-shortage/  

6. Arizona group courts Taiwanese chip companies with new agreement following TSMC’s investment in the state. South China Morning Post, 25 Aug, 2021

https://www.scmp.com/tech/big-tech/article/3146266/arizona-group-courts-taiwanese-chip-companies-new-agreement-following

7. Alan Patterson. TSMC, Sony to Partner in $7B Fab in Japan. EE Times, 11.09.2021

https://www.eetimes.com/tsmc-sony-to-partner-in-7b-fab-in-japan/# 

8. GlobalFoundries Plans to Build New Fab in Upstate New York in Private-Public Partnership to Support U.S. Semiconductor Manufacturing. Semiconductor Digest, July 23, 2021

https://www.semiconductor-digest.com/globalfoundries-plans-to-build-new-fab-in-upstate-new-york-in-private-public-partnership-to-support-u-s-semiconductor-manufacturing/ 

9. U.S. Department of Defense Partners with GLOBALFOUNDRIES to Manufacture Secure Chips at Fab 8 in Upstate New York. Semiconductor Digest, February 15, 2021

https://www.semiconductor-digest.com/u-s-department-of-defense-partners-with-globalfoundries-to-manufacture-secure-chips-at-fab-8-in-upstate-new-york/ 

10. GlobalFoundries Announces Launch of Initial Public Offering. Semiconductor Digest, October 19, 2021

https://www.semiconductor-digest.com/globalfoundries-announces-launch-of-initial-public-offering/

11. Макушин М. Индустрия кремниевых заводов: некоторые аспекты развития//ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2021. № 1 (00202). С. 66 - 77

12. Mass Production of 14nm Chips in China Will Spur Future Growth of Its Chip Industry. Semiconductor Digest, July 13, 2021

https://www.semiconductor-digest.com/mass-production-of-14nm-chips-in-china-will-spur-future-growth-of-its-chip-industry/

13. Samsung Foundry. Manufacturing.

https://www.samsungfoundry.com/foundry/homepage/anonymous/manufacturing.do?_mainLayOut=homepageLayout&menuIndex=04

14. Matt Hamblen. Samsung Foundry touts new U.S. fab, chips on 3nm in ‘22 and 2nm in ’25.

Fierce Electronics, Oct 6, 2021

https://www.fierceelectronics.com/electronics/samsung-foundry-touts-new-u-s-fab-chips-3nm-22-and-2nm-25 

15. Don Scansen. Korea Teases Fab Expansions. EE Times, 05.14.2021

https://www.eetimes.com/korea-teases-fab-expansions/#

16. Brian Santo. Intel Surprises with $20B Expansion of Foundry Business. EE Times, 03.24.2021

https://www.eetimes.com/intel-surprises-with-20b-expansion-of-foundry-business/

17. Intel Launches ‘IDM 2.0’ Strategy, Including Two New U.S. Fabs and Foundry Services. Semiconductor Digest, March 24, 2021

https://www.semiconductor-digest.com/2021/03/24/intel-launches-idm-2-0-strategy-including-two-new-20b-fabs-and-foundry-services/

18. Matt Hamblen. Intel to invest $7B in chip fab for Penang, report says. Fierce Electronics, Dec 14, 2021

 


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 17(6741) от 02 сентября 2021 г. г.
Выпуск 16(6740) от 19 августа 2021 г. г.