Ülemaailmne mikrokiipide võidujooks: Euroopa püüdlus järele jõuda

Vaikse metsa serval, Stuttgartist tunniajalise autosõidu kaugusel, kus matkarajad kulgevad puude vahel ja üle õrnade mägede, asub üks Euroopa salarelvi ülemaailmses võidujooksus maailma kõige arenenumate pooljuhtide arendamiseks.

Oberkochen, vaid 8,000 elanikuga väikelinn Baden-Württembergi osariigi edelaosas, on Carl Zeiss SMT peakorter, mis on ainus maailma kõige arenenumates kiibivalmistusseadmetes kasutatavate peeglite ja läätsede tootja. Selle ülitäpsed peeglid ja läätsed on nii täpsed, et suudavad saavutada 200 korda suurema täpsuse kui James Webbi kosmoseteleskoop.

Zeissil on "ainulaadne kompetents", ütleb Peter Wennink, ASML-i tegevjuht, Hollandis asuv ettevõte, millel on ülemaailmne monopol tipptasemel laastude valmistamiseks vajalike äärmuslike ultraviolettlitograafia (EUV) masinate valmistamisel. kõige olulisemad kliendid.

Ta ütleb, et ilma Zeissi optikata ei saaks ASML valmistada oma EUV-masinaid, mis kasutavad ultraviolettvalgust, et skaneerida väikeses skaalas räniplaatidele kiibi kujundusi. Ja ilma ASML-masinateta oleks võimatu valmistada kõige arenenumaid kiipe, mis on vajalikud tulevikutehnoloogiate jaoks, nagu tehisintellekt, autonoomne juhtimine ja kvantarvuti.

Täiustatud kiibivalmistusseadmed on üks Euroopa varjatud tugevusi, kuna riigid üle maailma püüavad haarata osa tööstusest, mis on kaasaegse majanduse keskmes ja mis on muutumas üha tihedamaks geopoliitiliste riskidega. 

McKinsey andmetel ületas pooljuhtide turg esimest korda 500. aastal 2021 miljardi dollari piiri ja sellest kujuneb 2030. aastaks hinnanguliselt triljoni dollari suurune tööstus.

Taiwan on kõige arenenuma kiibi valmistamise ülemaailmne keskus. Alla 10 nanomeetri suuruste pooljuhtide – tehnoloogia tipptasemel versioonide – osas on Taiwanil üle 90 protsendi ülemaailmsest turuosast.

Kuid kasvav hirm Hiina sõjalise sekkumise pärast Taiwanis on ajendanud USA, Jaapani ja paljude Euroopa riikide valitsusi kiirustama, et ergutada oma riikides kiibitootmise laiendamist, tekitades muret, et samal ajal hakatakse kasutama liiga palju tootmisvõimsust. aega.

Paljude riikide jaoks on pooljuhid riikliku julgeoleku küsimus, kuna suured majanduspiirkonnad sõltuvad üha enam nende pakutavatest funktsioonidest. Pandeemia ajal valitsenud tõsine puudus on tabanud tootmist paljudes ülemaailmsetes tööstusharudes alates nutitelefonidest ja personaalarvutitest kuni serverite ja autodeni.

Euroopa on otsustanud mitte jääda selle võistluse hoogu juurde. 

Selle aasta alguses avalikustas Euroopa Komisjon plaani investeerida 43 miljardit eurot, et meelitada maailma suurimaid kiibitootjaid blokis tehaseid rajama. USA kiibihiiglane Intel on lubanud plokki investeerida 33 miljardit eurot, sealhulgas 17 miljardit eurot Saksamaal asuva megasaidi jaoks. Euroopa kiibitootjad nagu STMicroelectronics ja Infineon laiendavad samuti oma rajatisi Euroopas. EL püüab ka meelitada TSMC-d, maailma suurimat lepingulist kiibitootjat, asutama blokis laiaulatuslikke tegevusi.

Brüssel loodab, et investeeringud kahekordistavad ELi osa ülemaailmsel pooljuhtide turul praeguselt vähem kui 10 protsendilt 20 protsendini 2030. aastaks. Kuid turuosast olulisem on vähendada ELi sõltuvust Aasia tootjatest, nagu TSMC ja Samsung. aeg, mil ida-lääne suunalised pinged võivad kujutada endast potentsiaalset ohtu tarnetele.

Aastatel 81–2021 tuleb ehitada vähemalt 2025 uut kiibiseadet; USA-s asuva pooljuhttööstuse organisatsiooni SEMI septembrikuu värskeimate andmete kohaselt ehitatakse Euroopas 10, USA-s 14 ja Taiwanis 21.

Koos kontinendi tugevate kemikaalide ja materjalide vundamendiga on sellised ettevõtted nagu Carl Zeiss SMT ja ASML ning nende tarneahelad Euroopa ambitsioonikuse seisukohalt olulised saada üheks maailma tähtsaimaks kõrgeima kvaliteediga kiipide tarnijaks.

Kuid Euroopa pooljuhtide tõukejõus on endiselt olulisi lünki. Vajalikud kapitalisummad on tohutud. Ja ettevõtted, kes soovivad laastuvabrikuid tarnida, hoiatavad, et pole piisavalt kvalifitseeritud töötajaid, et oma tehaseid sumisema hoida.

"Kas suudame 20. aastaks saavutada 2030-protsendilise turuosa, on küsimärk, kuid surve kasvab, sest midagi tegemata jätmine muudab olukorra veelgi hullemaks," ütleb Hollandis asuva ettevõtte NXP Semiconductor tehnoloogiajuht Lars Reger. .

"See kõik on seotud asjakohasusega," ütles Wennink ASML-is. "Sa pead jääma geopoliitilises kontekstis asjakohaseks." 

Kas see on arusaadav?

Euroopa ambitsioonikas plaan mikrokiipide osas, mis on üles ehitatud Euroopa kiipide seadusele, ei ole leidnud üldist heakskiitu.

Mõned kriitikud, sealhulgas tööstuse juhid, on väitnud, et Euroopa raiskab maksumaksja raha. Nad väidavad, et palju parem oleks kulutada raha Euroopa enda tööstusharudes – näiteks autotööstuses ja tööstuslikes rakendustes – tarbitavate küpsete kiibitehnoloogiate võimsuse suurendamiseks, selle asemel, et uusimate kiipide väljatöötamise tohutute kuludega silmitsi seista. Euroopa mobiiltelefonitööstuse langus oli jätnud kontinendi ilma selgete klientideta arenenud kiipide jaoks.

Kuna üha keerukamate kiipide tootmise kulud on tõusnud, suutis vähem ettevõtteid sammu pidada, ütleb üks kiibiettevõtte juht. "Paljud võistlusest välja langenutest olid Euroopas."

See on jätnud Euroopa tarneahela ilma mõnede täiustatud pooljuhtide tootmiseks vajalike võtmevõimalusteta.

Konsultatsioonifirma Counterpoint Research Londoni vanemanalüütik Yang Wang juhib tähelepanu sellele, et Euroopas pole ühtegi kiibidisainerit, kes töötaks tehnoloogia 7 nanomeetrilistes ja alla selle sõlmede versioonides.

"Ükski maailma kümnest parimast kiibidisainerist ei asu Euroopas, samas kui USA on pooljuhtide disainis maailmas esikohal," ütleb ta.

ELil on küll olemas pooljuhtide tarneahelate klastrid, nagu Leuven Belgias, Dresden Saksamaal ja Grenoble Prantsusmaal, kuid Euroopa peab suurendama kiibidisaini suutlikkust ja investeerima ökosüsteemi täiustatud kiibivalmistamiseks ning investeerima kiibidesse. tootmisharu eksperdid ütlevad.

Rahastamine on samuti oluline tegur. Mida arenenum on kiip, seda kapitalimahukam on protsess. Näiteks on TSMC 2022. aasta kapitalikulutused 36 miljardit dollarit ja sel kuul teatas ettevõte, et kavatseb lähiaastatel kolmekordistada oma investeeringuid Arizonas 12 miljardilt dollarilt 40 miljardile dollarile, kuhu see toob 3. aastaks kaasa ka arenenuma 2026nm tehnoloogia.

USA võttis sel aastal vastu oma Chips and Science Act, 52.7 miljardi dollari suuruse soodustuste ja maksusoodustuste paketi.

Tarneahela ehitamine, mis on sama keeruline kui kõige arenenuma kiibitehnoloogia jaoks vajalik, võtab aastaid ja nõuab veelgi rohkem maksumaksjate tuge, väidavad tööstuse juhid. Sellised riigid nagu Hiina, Taiwan ja Lõuna-Korea on aastakümnete jooksul investeerinud miljardeid oma kiibitootjate toetamiseks.

„Euroopa kiipide seadus on suurepärane vahend, sest see seab meid kogu maailmas samale tasemele stiimulitega,“ ütleb Jean-Marc Chery, Genfis asuva ettevõtte STMicroelectronics tegevjuht, kes tarnib kiipe peamiselt auto- ja tööstusturgudele. küpsed tehnoloogiad. "Aga kui me peame ehitama [täiustatud tehnoloogiat] ja tohutuid tehaseid. . . siis pole see väga konkurentsivõimeline. 

Kuid Euroopa ei alusta nullist.

Üks oluline eelis on ELi positsioon täiustatud kiibiseadmetes. ASML-i EUV masinatega suudavad maailma suurimad kiibitootjad, nagu TSMC, Samsung ja Intel, vaidlustada füüsika piirid, pakkides üha rohkem töötlevaid transistore üha väiksematele kiipidele. Tänapäeval on masstootmise tipptasemel 3 nm – viide iga kiibi transistori suurusele –, kuid tehnoloogia viib selle 2 nm ja alla selle.

"Ilma EUV-deta ei saaks te kiibis nii suure tihedusega transistorid kätte," ütleb Zeissi tehnoloogiajuht Thomas Stammler. „Kuna oleme ainsana EUV-d tarnivad, võtame seda ka kui kohustust laiendada ja toetada kiibitööstust. . . ja me töötame juba EUV järgmise põlvkonna kallal. 

Lisaks ASML-ile ja Zeissile, milles ASML-il on 25-protsendiline osalus, on Saksamaa Trumpf EUV masinates kasutatavate laserite turuliider maailmas. Temperatuuril 220,000 40 C on Trumpfi laserite loodud plasma, mida kasutatakse EUV valguse genereerimiseks, peaaegu XNUMX korda kuumem kui Päikese pind.

Selline arenenud tehnoloogia võimaldab EUV-del aidata sellistel ettevõtetel nagu Apple pigistada oma MacBooki keskseadmesse täna koguni 16 miljardit transistorit, võrreldes 1,000ndate elektroonikaseadmete 1970 transistoriga. 

Euroopal on tugev eelis ka võimes toota kõrgetasemelises kiibi valmistamises kasutatavaid väga kohandatud, keerulisi materjale ja kemikaale. Need pärinevad peamiselt mõnelt Euroopa ettevõttelt, nagu Merck, BASF ja Solvay, ning Jaapani ettevõtetelt, nagu JSR ja Shin-Etsu Chemical.

Sellel on ka üks maailma juhtivaid uurimiskeskusi IMECis, väljaspool Brüsselit asuvas nanotehnoloogia uurimiskeskuses, mida prototüüpide ehitamiseks kasutavad kõige arenenumad kiibitootjad. Teiste maailmakuulsate uurimiskeskuste hulka kuuluvad Saksamaa Fraunhoferi instituudid ja Prantsusmaa CEA-Leti.

Kuid väljakutseid on endiselt. Teised riigid investeerivad palju rohkem kui Euroopa riigid, et luua oma kiibivalmistusvõimalusi, ja uute tehaste ümber hakkavad juba arenema ökosüsteemid.

Euroopas on kriitiliste kemikaalide ja materjalide tarnijad investeerinud aeglasemalt kui USA ja Taiwani tarnijad. Mõned tööstusharu esindajad väidavad, et see on tingitud sellest, et Euroopa kiibiseadus ei hõlma piisavalt investeeringuid peale kiibi valmistamise või Euroopa keskkonnaeeskirjad muudavad keemiatööstuse rajatiste laiendamise keerulisemaks. Ja loomulikult on Euroopa gaasikriis kergitanud niigi kõrgeid energiahindu, sundides bloki energiamahukat keemiatööstust mõne toote tootmise sulgema või peatama. Tööstusharu juhid ütlevad, et praegu Euroopas laienemine pole atraktiivne ilma tugevate stiimuliteta.

„Uute pooljuhtfabide kemikaalidega varustamine nõuab investeeringuid spetsiaalsetesse varadesse. Seetõttu oleks riigi toetuse puudumine kemikaalide tarnijatele kindlasti takistuseks,“ ütles Solvay president Rodrigo Elizondo Financial Timesile. "Meie arvates seab tugeva piirkondliku kemikaalide tarne puudumine kindlasti ohtu Euroopa pooljuhttehaste toimimise."

BASF ja Solvay ootavad lähiaastatel kemikaalide ja materjalide puudust, kui uued kiibivõimsused tõusevad, välja arvatud juhul, kui neisse valdkondadesse investeeritakse.

"Kõik räägivad pooljuhtide tootmisest, kuid nende mikrokiipide tootmiseks vajalikele kemikaalidele ei pöörata piisavalt tähelepanu," ütleb BASF-i elektrooniliste materjalide vanem asepresident Lothar Laupichler. "Peaaegu tundub, et kemikaale vaadatakse nagu vett või elektrit, avate kraani ja see tuleb kohe välja, kuid see on eksiarvamus." 

Mercki juhatuse liige ja elektroonikadivisjoni tegevjuht Kai Beckmann lisab: „Peame seda uurima koos Euroopa Liiduga, sest me räägime väga spetsiifilisest materjalist, mis ei pruugi olla hästi tabatud. Euroopa ambitsioonid."

Töötajate leidmine

Euroopa seisab silmitsi veel ühe põhiprobleemiga: piisavalt kvalifitseeritud töötajate leidmine. Euroopa Tööameti uuring EL-i suurima tööjõupuuduse kohta näitas, et insenerid ja tehnikud – kiibitööstuse tugisambad – olid kümnes riigis nelja suurima talentide puuduse hulgas.

Sellised ettevõtted nagu Saksamaa Infineon, Edwards Vacuum Ühendkuningriigis, mis on ASML-i oluline komponentide ja alamsüsteemide pakkuja, ning AT&S Austrias, mis on üks juhtivaid tipptasemel kiibisubstraatide tarnijaid, millele pooljuhid paigaldatakse, on hoiatanud, et välistalendid on Euroopa pooljuhtide tööstuse edasise arengu ja jätkusuutlikkuse seisukohast otsustava tähtsusega.

AT&Si tegevjuht Andreas Gerstenmayer ütleb, et tema ettevõttel on raske leida 800 kvalifitseeritud töötajat, keda ta vajab oma uue uurimis- ja arenduskeskuse jaoks Austrias. "Talentide palkamiseks peame jõudma ülemaailmselt, sest kogemused ja [kiibisubstraatide] tehnoloogia pole siin veel saadaval."

Infineoni personalijuht Martin Stöckl ütleb, et kogu tarneahel jahib sama talenti, mis teeb asja hullemaks. "Talendipuuduse probleem on Euroopas tõsine," ütleb ta. "Kui teete kiire arvutuse, ehitame [Infineon] uue tehase, ka STMicroelectronics ja Intel laienevad. Me [ettevõtted] vajame järgmistel aastatel veel vähemalt tuhandeid insenere ja tehnikuid. 

Kuid lahing pole veel kaugeltki kaotatud, ütlevad tööstuse juhid.

Kõigist väljakutsetest hoolimata suhtuvad tööstuse juhid Euroopa väljavaadetesse selles kriitilises tööstuses optimistlikult. Selliste ettevõtete nagu ASML, Zeiss ja Trumpf omamine pole alustamiseks halb koht.

"Euroopa säilitas aastate jooksul tõelise tugevuse pooljuhtide tootmisseadmete vallas," ütleb Inteli kõrgem juht. "See on tõesti andnud talle võimaluse uuesti turule siseneda, mida muidu poleks olnud. Ilma nende rannapeadeta oleks Euroopal olnud väga-väga raske tagasi tulla.

Peggy Hollingeri ja Joe Milleri lisaaruandlus

Kartograafia ja andmete visualiseerimine poolt Liz Faunce ja Alan Smith

Ülemaailmne mikrokiipide võidujooks: Euroopa püüdlused järele jõuda Avaldatud uuesti allikast https://www.ft.com/content/b31e27fd-0781-4ffd-bb69-9af985abff41 https://www.ft.com/companies/technology?format kaudu =rss

<!–

->