ВЫБОР РЕДАКЦИИ

Краткий обзор работ в области трехмерных нейронных структур

Ситуация на рынке микроэлектроники и американо-китайское противостояние

Новый проект ЕС в области корпусирования оптики, фотоники и электроники

Состояние рынков интегральных схем, оборудования и пластин

Перспективы развития чиплетов

Общее состояние и ближайшие перспективы рынка микроэлектроники

Некоторые аспекты освоения технологий 5G

Состояние и перспективы микроэлектроники США

SMIC: передовые технологии, производственная база и государственное финансирование

SMIC: передовые технологии, производственная база и государственное финансирование

SIA и BCG оценили предполагаемые меры стимулирования развития микроэлектроники в США

Борьба между США и Китаем за лидерство в сфере искусственного интеллекта

Новый план стимулирования НИОКР в США на 34 млрд долл.

Достижения КНР в области индустрии ИС ЗУ

Перспективы рынка СФ‑блоков до 2027 г.

Европейские полупроводниковые фирмы открывают центры НИОКР в США

Состояние и перспективы развития производственной базы микроэлектроники

Современное состояние производственной базы микроэлектроники

Производственная база микроэлектроники США

Проблемы развития микроэлектроники КНР

Проблемы развития микроэлектроники КНР

США: стимулирование развития микроэлектроники и эффективность санкций

США: стимулирование развития микроэлектроники и эффективность санкций

Выпуск 18 (6717) от 17 сентября 2020 г.
РУБРИКА: БИЗНЕС

В Конгрессе США продолжается рассмотрение проекта «Закона о стимулировании разработки и производства полупроводниковых приборов в Америке» (Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors for America Act, CHIPS for America Act). Политики, чиновники и руководство полупроводниковых компаний, включая Intel, прилагают все более заметные усилия по увеличению производства микросхем на территории США. Параллельно Министерство торговли продолжает ужесточать санкции против КНР и ее высокотехнологичных фирм.

По мере поступления новых сообщений на тему американо-китайских противоречий и планов по наращиванию внутреннего производства изделий микроэлектроники в США возникают новые вопросы. Предлагает ли законопроект CHIPS for America Act существенные финансовые вливания, или это просто еще один «бумажный тигр»? Будет ли правительство США придерживаться этой новой промышленной политики в долгосрочной перспективе? Эффективны ли антикитайские санкции?

В период августовского перерыва в работе Конгресса представители еженедельника EE Times изучили вопросы, связанные с принятием CHIPS for America Act, сделав упор на то, почему и правительство США, и полупровод-никовая промышленность сейчас разворачиваются в противоположном направлении от курса на глобализацию, которому следовали на протяжении десятилетий.

В этом плане интересно интервью с генеральным директором исследовательской корпорации VLSI Research Дэном Хатчесоном. Относительно эффективности антикитайских санкций любопытны оценки SEMI и TrendForce.


Точка зрения VLSI Research

Вопросы постглобализации и потребности американских производителей ИС

Наступила эпоха, когда «все страны начинают отгораживаться друг от друга». Обстановка чем-то напоминает середину 1980-х гг. – ​внимание переключилось с глобальной экономики на проблемы национальной безопасности. Подобная ситуация не могла не сказаться и на полупроводниковой промышленности. В течение последних 50 лет эта отрасль неуклонно глобализировалась – ​в основном потому, что разные регионы достигали успеха в разных областях. Япония, например, преуспела в технологии литографии и обработке резиста, и японские материалы считаются лучшими в мире. Европейцы вкладывались в развитие конкуренции и в 1980-х гг. создали свои собственные вертикально-организованные структуры. Например, голландская корпорация ASML сейчас является монопольным поставщиков систем EUV-литографии, работающей в предельной УФ-области спектра (длина волны 13,5 нм).

Что же сделало идею постглобализации столь привлекательной? Во-первых, это технологическая холодная война между КНР и США, ставшая новой реальностью. Во-вторых, снижение ценовой конкурентоспособности Китая, поскольку заработная плата в стране продолжает расти. Последний фактор наряду с растущими аппетитами США усиливает представление о том, что американскому правительству и полупроводниковой промышленности пора вновь заявить о себе, приступив к восстановлению национальной производственной базы на современном технологическом уровне. Для этого, в частности, требуются весомые стимулы, предусматриваемые законопроектом CHIPS for America Act. Некоторые из них приводятся в таблице.


Таблица

Содержание некоторых пунктов законопроекта CHIPS for America Act

Параграф законопроекта

Краткое содержание

1091

Определяет формирование стимулирующих грантов, не превышающих 3 млрд долл. для любого проекта в сфере производства микросхем. Гранты будут распределяться Министерством торговли США среди проектов в области формирования, сборки, корпусирования и тестирования ИС, а также на НИОКР в этих областях

1092

Предусматривает образование промышленных партнерств Министерства обороны с американскими фирмами. Цель – ​создание перспективных изделий микроэлектроники с высокой степенью защиты для использования государственными структурами, а также построение безопасных цепочек поставок. Отчет перед Конгрессом должностных лиц Пентагона, отвечающих за работы по этим двум направлениям, становится обязательным и регулярным

1093

Требует от Министерства торговли провести исследование состояния микроэлектронных технологий и производственной базы оборонной промышленности. Срок подачи отчета – ​120 дней

1094

Определяет порядок финансирования разработки «измеримо» безопасной микроэлектроники, включая создание многостороннего Фонда безопасной микроэлектроники. Это должно позволить США работать с союзниками и партнерами над выработкой стандартного подхода к защите микроэлектроники

1095

Предусматривает финансирование перспективных НИОКР в области полупроводниковых приборов под надзором Национального совета по науке и технологиям (при администрации президента США). Также поручает Министерству торговли работать с Производственным институтом Национальной ассоциации производителей (Вашингтон, США) для проведения исследований и содействия обучению рабочей силы


Основное условие получения средств, резервируемых в соответствии с CHIPS for America Act, – ​сохранение созданной в рамках программ НИОКР интеллектуальной собственности под контролем США. Вероятно, в текст законопроекта еще будут внесены серьезные поправки, но большинство разделов, скорее всего, останутся без существенных изменений.

Учитывая недавние попытки установления контактов с крупнейшим кремниевым заводом – ​корпорацией Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) – ​со стороны федеральных чиновников США, можно предположить, что американские производители ИС будут стремиться к равному отношению в том, что касается налоговых льгот и других стимулов. Потеря доступа на китайский рынок из-за ужесточения экспортного контроля – ​потенциальный удар по североамериканским компаниям, который снизит их способность инвестировать в НИОКР. Следовательно, поставщики полупроводникового оборудования и инструментальных средств САПР потребуют налоговых льгот для поддержки своих капитальных вложений. CHIPS for America Act призван, в частности, решить и этот вопрос. Законопроект предусматривает как меры стимулирования и субсидии, так и налоговые льготы и скидки. Судя по всему, именно так будет выглядеть промышленная политика США следующего поколения.


Роль корпорации Intel

Несмотря на недавние неудачи, Intel остается лидером на рынке ИС, доминируя на таких ключевых рынках конечного потребления, как серверы. Немногие конкуренты могут позволить себе сопоставимые расходы на НИОКР и капиталовложения. Тем не менее успехи Intel были бы невозможны без существенного финансирования в рамках военных и аэрокосмических программ США 1950-х и 1960-х гг. Сегодня Америка находится в сходной ситуации, и крупнейший в мире производитель микросхем понимает, на что следует сделать ставку.

Сумеет ли Intel стать «национальным чемпионом» в технологической холодной войне с Китаем? Маловероятно – ​поскольку ее заводы по обработке пластин корпорации разбросаны по всему миру. Следовательно, маловероятно, что Intel станет ответом Америки тому положению, которого добился TSMC [1]. Кроме того, в США уже есть два «доверенных» кремниевых завода, аттестованных по программе Trusted Foundry МО США (предусматривающей переход военных и правительственных систем на электронику, изготавливаемую только в США и под контролем компетентных органов), – ​это GlobalFoundries и SkyWater. Первая еще три года назад отказалась от разработки ИС с топологиями меньше 16/14 нм в пользу глубокой модернизации более зрелых процессов. Утверждается, что такой подход вполне конкурентоспособен по сравнению с масштабированием ИС до проектных норм 10 нм и менее – ​в том числе за счет использования методик 2,5/3D-корпусирования. Вторая же благодаря использованию 3D-методов сборки и корпусирования сумела создать 90-нм ИС, не уступающие по производительности и ряду других показателей 10-нм планарным приборам [2]. Таким образом, производственные навыки в области технологий 2,5/3D-сборки и корпусирования могут оказаться столь же стратегически важными, как и масштабирование ИС до 7/5-нм (и меньших) проектных норм [1].

Что касается TSMC, то, как известно, корпорацию фактически вынудили подписать соглашение на постройку и запуск в 2024 г. на территории США (в Аризоне) завода по обработке 300-мм пластин с использованием 5-нм технологических процессов [3]. Как отмечают эксперты, основная цель такой политики не в том, чтобы сделать «чемпионом» какую-либо американскую компанию, а в том, чтобы TSMC не продавала свою продукцию потенциальному противнику США.

Тем временем Пекин вкладывает большие средства в шанхайскую корпорацию Semiconductor Manufacturing International (SMIC). Это крупнейший в КНР и четвертый в мире «чистый» кремниевый завод. Одна из задач развития SMIC состоит в подстраховке КНР на случай закрытия доступа к передовым производственным технологиям TSMC.

Специалисты полагают, что Intel вряд ли попытается заменить TSMC. Специализация на услугах кремниевого завода требует совершенно иной культуры и производственной базы для обслуживания клиентов. Правда, Intel может выделить часть своих мощностей для производства продуктов оборонного назначения, пусть сегодня она и не является «доверенным» кремниевым заводом МО США. Хотя выполнение оборонных заказов не требует больших мощностей, было бы ошибкой думать, что любой небольшой завод по обработке пластин может справиться с этой задачей. Вопреки расхожему мнению, заказчики из сферы оборонной промышленности требуют, чтобы у заводов по обработке пластин была возможность «непрерывного массового производства» продукции самого высокого качества.

Попытки МО США создать надежную производственную базу микроэлектроники под свои потребности имеют длительную историю. В 1980 г. Пентагон приступил к реализации программы создания сверхбыстродействующих ИС (VHSIC). Ее целью было ускоренное развитие технологий проектирования, литографии, сборки и корпусирования, тестирования ИС, а также создания соответствующих материалов. Первоначально планировался запуск небольшого производства с бюджетом в 20 млн долл., в итоге же на программу VHSIC было затрачено более 1 млрд. Впрочем, по оценкам, за счет этого создание сверхбыстродействующих ИС удалось ускорить на 10 лет.


Перспективы развития ситуации

Пекин фактически бросил Америке вызов своей перспективной технологической маршрутной картой «Сделано в Китае‑2025» (齌国薴謾2025). Одна из целей этой программы в области высоких технологий – ​добиться доминирования в мировой микроэлектронике. Удастся ли Китаю достичь поставленных целей – ​покажет время, но в любом случае политики США внимательно следят за успехами китайских производителей ИС в области искусственного интеллекта и авиакосмической промышленности.

Одно можно сказать наверняка: Пекин вкладывает миллиарды в НИОКР, подчеркивая стратегическое значение электроники в технологической холодной войне, в центре которой находятся полупроводниковые приборы. У американцев сложилось ощущение, что эти огромные китайские инвестиции, сопровождаемые «нечестным» ценообразованием, шпионажем и т. п., угрожают их глобальному доминированию. По прогнозам, за нынешним всплеском законодательной активности, вероятно, последуют и другие существенные меры. Произошел огромный сдвиг в том, как законодатели определяют политику, и теперь США готовы тратить намного больше денег, чем были готовы потратить раньше. Растущее технологическое мастерство и производственный потенциал Китая многое изменили. Теперь все понимают, что полупроводниковые приборы – ​это стратегическая отрасль.

Предполагается, что предусмотренное законопроектом CHIPS for America Act финансирование будет распределено между ключевыми государственными учреждениями. К ним относятся Управление перспективных исследовательских проектов (DARPA) и Управление промышленной базы МО США, Министерство торговли и Национальный научный фонд. Цель – ​восстановить производственную базу микроэлектроники в Америке после десятилетий практики аутсорсинга за рубежом. Речь идет о выводе микроэлектронных производств из КНР, прекращении зависимости цепочки поставок микро- и радиоэлектроники от Китая. При этом суть предпринимаемых усилий не в том, что iPhone будут собирать в Америке. Речь идет о высокотехнологичных производствах в сфере проектирования и изготовления ИС. Ускорению шагов в этом направлении способствует рост геополитических опасений. Достаточно вспомнить о военных угрозах со стороны КНР, в частности, претензии Поднебесной на акваторию Южно-Китайского моря.

Уязвимости, выявленные пандемией, в значительной степени объясняют этот сейсмический сдвиг в промышленной политике США. Несомненно, нынешние беды будут иметь долговременные последствия. В течение XX в. правительство США поддерживало станкостроение как «страховочную базу» для производства перспективных видов и систем вооружения. Тот же принцип вполне применим сейчас к микроэлектронике, изделия которой являются основой современного общества и высокотехнологичных средств ведения войны [1].


SEMI и TrendForce об эффективности антикитайских санкций

Международная организация поставщиков полупроводникового оборудования и материалов (SEMI) прокомментировала новые изменения правил экспортного контроля, объявленные Министерством торговли США 17 августа 2020 г. С одной стороны, SEMI признает роль мер экспортного контроля в борьбе с угрозами национальной безопасности США. С другой – ​организация очень обеспокоена тем, что новые правила в конечном счете подорвут интересы Америки, нанесут ущерб ее полупроводниковой промышленности и резко снизят надежность цепочки поставок полупроводниковых приборов. SEMI утверждает, что эти узконаправленные действия однозначно создали препятствия для продаж американского полупроводникового оборудования и ПО проектирования ИС, что уже привело к потере 17 млн долл. американскими фирмами, не связанным с Huawei.

Новое решение Министерства торговли – ​значительно расширить односторонние ограничения – ​вероятно, приведет к еще большему снижению объемов продаж и подорвет клиентскую базу товаров американского происхождения. Новые ограничения будут подпитывать представление о том, что поставки американских технологий ненадежны, и заставят клиентов за пределами страны отказываться от созданных в США средств проектирования, конструкций ИС, оборудования и т. д. Таким образом, эти действия еще больше стимулируют усилия других стран, направленные на вытеснение американских технологий.

SEMI обратилась к Министерству торговли США с убедительной просьбой продлить до 120 дней действие разрешения на использование в производстве товарно-материальных запасов или закупок, созданных (осуществленных) до 17 августа 2020 г., а также установить предсказуемые и своевременные правила лицензирования для всей номенклатуры изделий полупроводниковой промышленности, обеспечив достаточную гибкость условий для лицензий, не связанных с 5G-технологиями. SEMI также настоятельно призвала администрацию президента США проводить политику, ведущую к меньшему числу непродуманных последствий и не наносящую ущерб лидерству США в сфере высоких технологий. Указывается, что доходы от глобальных продаж – ​основной источник финансирования НИОКР в этой сфере и потеря доходов приведет к сокращению НИОКР. Как следствие, инновационный процесс в полупроводниковой промышленности окажется заторможен, экономика США подорвана и в конечном итоге национальной безопасности будет нанесен ущерб [4].

В рамках расширения санкций, представленных 17 августа 2020 г., Министерство торговли США объявило о последних изменениях в своем списке юридических лиц, подвергающихся ограничениям (Entity List), в который дополнительно вошло 38 дочерних компаний Huawei. Поставщикам запрещается предоставлять корпорации Huawei и ее дочерним фирмам полупроводниковые изделия и компоненты, изготовленные с использованием американского оборудования и ПО. Проанализировав это расширение санкций, исследовательская корпорация TrendForce (Тайбэй, Тайвань) представила свои выводы относительно воздействия расширенных санкций против Huawei на область пяти высокотехнологичных секторов – ​полупроводниковых приборов, схем памяти, смартфонов, дисплеев и средств связи 5G.

Отмечается, что прежде чем Huawei впервые подверглась санкциям правительства США в 2019 г., она была сильно зависима от американских поставщиков компонентов для базовых станций. Но после 2019 г. компания активизировала усилия по снижению зависимости от американских поставщиков РЧ-компонентов. Теперь эти компоненты Huawei в основном приобретает у японских компаний Murata и Sumitomo. Аналогичная ситуация большей или меньшей тяжести складывается и по другим электронным компонентам, по которым ранее существовала серьезная зависимость от американских фирм. При этом последние санкции Министерства торговли США не повлияют на цепочку поставок для оптических средств связи, производимых Huawei, поскольку она в значительной степени независима от американских технологий [5].

* * *

Итак, стратегия США в противоборстве с КНР построена на сочетании огромных инвестиций, экспортного контроля и многочисленных санкций с целью сохранения и расширения доминирующего положения на рынке ИС, спроектированных и произведенных западными, в первую очередь американскими компаниями, при этом ответные меры КНР можно считать достаточно эффективными. Однако развязка конфликта мало предсказуема по самым разным причинам – ​от чисто технических до экономических, внутри- и геополитических.


1. Leopold George, Yoshida Junko. CHIPS Act Targets Post-Globalized Industry. EE Times, August 12, 2020: https://www.eetimes.com/chips-act-targets-post-globalized-industry/ 

2. LaPedus Mark. A Crisis In DoD‘s Trusted Foundry Program? Semiconductor Engineering, October 22, 2018: https://semiengineering.com/a-crisis-in-dods-trusted-foundry-program/ 

3. TSMC: The Final Word Has Not Been Spoken Yet. i-Micronews, May 28, 2020: https://www.i-micronews.com/tsmc-the-final-word-has-not-been-spoken-yet/?utm_source=ZohoCampaigns&utm_campaign=iMN_29May2020_Asia&utm_medium=email&cn-reloaded=1 

4. SEMI Statement on New U. S. Export Control Regulations, August 24, 2020: https://www.semiconductor-digest.com/2020/08/24/semi-statement-on-new-u-s-export-control-regulations/ 

5. TrendForce Analyzes Impacts of Expanded U. S. Sanctions against Huawei on Five Major Tech Industries, August 21, 2020: https://www.semiconductor-digest.com/2020/08/21/trendforce-analyzes-impacts-of-expanded-u-s-sanctions-against-huawei-on-five-major-tech-industries/


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ