Глобальная гонка микрочипов: Европа стремится наверстать упущенное

На опушке тихого леса в часе езды от Штутгарта, где пешеходные тропы извиваются между деревьями и пологими холмами, находится одно из секретных орудий Европы в глобальной гонке за разработку самых передовых в мире полупроводников.

Оберкохен, небольшой городок с населением всего 8,000 человек на юго-западе земли Баден-Вюртемберг, является штаб-квартирой Carl Zeiss SMT, единственного производителя зеркал и линз, используемых в самом передовом в мире оборудовании для производства микросхем. Его сверхточные зеркала и линзы настолько точны, что их точность в 200 раз выше, чем у космического телескопа Джеймса Уэбба.

Zeiss обладает «уникальной компетенцией», говорит Питер Веннинк, исполнительный директор ASML, нидерландской компании, которая владеет глобальной монополией на производство машин для литографии в экстремальном ультрафиолете (EUV), необходимых для изготовления передовых чипов, и является одним из ее самые важные клиенты.

По его словам, без оптики Zeiss ASML не смогла бы производить свои машины EUV, которые используют ультрафиолетовый свет для сканирования конструкций микросхем на кремниевые пластины в крошечном масштабе. А без машин ASML было бы невозможно производить самые передовые чипы, необходимые для будущих технологий, таких как искусственный интеллект, автономное вождение и квантовые вычисления.

Передовое оборудование для производства микросхем является одной из скрытых сильных сторон Европы, поскольку страны по всему миру пытаются захватить долю отрасли, которая находится в центре современной экономики и становится все более пронизанной геополитическими рисками. 

По данным McKinsey, рынок полупроводников впервые превысил 500 миллиардов долларов в 2021 году и, по оценкам McKinsey, к 2030 году станет отраслью с оборотом в триллион долларов.

Тайвань является мировым центром самого передового производства чипов. Что касается полупроводников размером менее 10 нанометров — передовых версий технологии — Тайвань занимает более 90% мирового рынка.

Но растущие опасения по поводу той или иной формы военного вмешательства Китая на Тайване побудили правительства США, Японии и многих стран Европы спешить стимулировать расширение производства чипов в своих странах, что вызывает опасения, что слишком много мощностей будет введено в эксплуатацию одновременно. время.

Для многих стран полупроводники являются вопросом национальной безопасности, поскольку многие отрасли экономики все больше полагаются на функциональные возможности, которые они обеспечивают. Острая нехватка во время пандемии ударила по производству в самых разных мировых отраслях, от смартфонов и персональных компьютеров до серверов и автомобилей.

Европа полна решимости не остаться в стороне, поскольку этот конкурс набирает обороты. 

Ранее в этом году Европейская комиссия обнародовала план инвестирования 43 млрд евро, чтобы убедить крупнейших мировых производителей микросхем открыть заводы в блоке. Intel, американский чиповый гигант, пообещала первоначальные инвестиции в размере 33 млрд евро в блок, в том числе 17 млрд евро в мегасайт в Германии. Европейские производители чипов, такие как STMicroelectronics и Infineon, также расширяют свои мощности в Европе. ЕС также пытается заманить TSMC, крупнейшего в мире контрактного производителя микросхем, для организации крупномасштабных операций в блоке.

Брюссель надеется, что эти инвестиции удвоят долю ЕС на мировом рынке полупроводников с менее чем 10% сегодня до 20% к 2030 году. Но важнее, чем доля рынка, снижение зависимости ЕС от производителей в Азии, таких как TSMC и Samsung в время, когда напряженность между востоком и западом может представлять потенциальную угрозу для снабжения.

В период с 81 по 2021 год будет построено не менее 2025 нового завода по производству микросхем; 10 будут построены в Европе, по сравнению с 14 в США и 21 на Тайване, согласно последним данным в сентябре от SEMI, американской организации полупроводниковой промышленности.

Наряду с прочной базой континента в области химических веществ и материалов, такие компании, как Carl Zeiss SMT и ASML, и их цепочки поставок будут иметь основополагающее значение для стремления Европы стать одним из самых важных в мире поставщиков чипов самого высокого класса.

Но в продвижении Европы в области полупроводников остаются важные пробелы. Требуемый капитал огромен. И компании, которые хотят снабжать заводы по производству чипов, предупреждают, что им не хватает квалифицированных рабочих, чтобы поддерживать их заводы в рабочем состоянии.

«Сможем ли мы достичь 20-процентной доли рынка к 2030 году — это вопрос, но давление усиливается, потому что если ничего не делать, ситуация станет еще хуже», — говорит Ларс Регер, технический директор NXP Semiconductor, нидерландской компании. .

«Все дело в релевантности», — сказал Веннинк из ASML. «Вы должны оставаться актуальными в геополитическом контексте». 

Имеет ли это смысл?

Амбициозный план Европы по микрочипам, основанный на Европейском законе о чипах, не встретил всеобщего одобрения.

Некоторые критики, в том числе руководители отрасли, предположили, что Европа тратит впустую деньги налогоплательщиков. Гораздо лучше, утверждают они, было бы потратить деньги на расширение мощностей зрелых технологий чипов, которые используются в европейских отраслях, таких как автомобильная и промышленная промышленность, а не сталкиваться с огромными затратами на разработку новейших чипов. Упадок индустрии мобильных телефонов в Европе привел к тому, что на континенте не осталось очевидных покупателей современных чипов.

Поскольку стоимость производства все более и более сложных чипов росла, «все меньше компаний могли не отставать», — говорит один из руководителей компании по производству микросхем. «Многие из тех, кто выбыл из гонки, были в Европе».

Это оставило европейскую цепочку поставок без некоторых ключевых возможностей, необходимых для передового производства полупроводников.

Ян Ван, старший лондонский аналитик консалтинговой компании Counterpoint Research, отмечает, что в Европе нет разработчиков чипов, которые работали бы с версиями технологии, состоящими из 7 нанометров и ниже.

«Ни один из 10 лучших разработчиков микросхем в мире не базируется в Европе, в то время как США лидируют в мире по разработке полупроводников», — говорит он.

В ЕС есть существующие кластеры цепочек поставок полупроводников, такие как Лёвен в Бельгии, Дрезден в Германии и Гренобль во Франции, но Европе придется наращивать возможности проектирования микросхем и инвестировать в экосистему для передового производства микросхем, а также инвестировать в микросхемы. само производство, говорят отраслевые эксперты.

Финансирование также является важным фактором. Чем более продвинутый чип делается, тем более капиталоемким является процесс. Например, капитальные затраты TSMC на 2022 год составят 36 миллиардов долларов, а в этом месяце компания объявила о планах утроить свои инвестиции в Аризоне с 12 до 40 миллиардов долларов в ближайшие годы, где к 3 году она также представит более совершенную 2026-нм технологию.

В этом году США приняли собственный Закон о чипах и науке, пакет стимулов и налоговых льгот на сумму 52.7 миллиарда долларов.

По словам руководителей отрасли, на построение такой сложной цепочки поставок, как та, которая требуется для самой передовой технологии чипов, потребуются годы и еще большая поддержка налогоплательщиков. Такие страны, как Китай, Тайвань и Южная Корея, десятилетиями инвестировали миллиарды долларов в поддержку своих производителей чипов.

«Европейский закон о чипах — отличный инструмент, потому что он ставит нас на один уровень стимулов во всем мире», — говорит Жан-Марк Шери, исполнительный директор STMicroelectronics, женевской компании, которая поставляет чипы для автомобильного и промышленного рынков, в основном зрелые технологии. «Но если нам придется строить [передовые технологии] и огромные фабрики… . . тогда это не очень конкурентоспособно». 

Но Европа не начинает с нуля.

Наличие у ЕС передового чипового оборудования является одним из важных преимуществ. С машинами EUV от ASML крупнейшие мировые производители микросхем, такие как TSMC, Samsung и Intel, могут бросить вызов ограничениям физики, помещая все больше и больше процессорных транзисторов в все более мелкие микросхемы. Сегодня самым передовым в массовом производстве является 3-нм — это ссылка на размер каждого транзистора на чипе — но технологии доводят его до 2-нм и ниже.

«Без EUV вы не смогли бы достичь такой высокой плотности транзисторов в микросхеме», — говорит Томас Штаммлер, главный технический директор Zeiss. «Поскольку мы единственные, кто поставляет EUV, мы также принимаем это как обязательство по расширению и поддержке индустрии чипов. . . и мы уже работаем над следующим поколением EUV». 

Помимо ASML и Zeiss, в которых ASML принадлежит 25% акций, немецкая компания Trumpf является мировым лидером в области лазеров, используемых в машинах EUV. При температуре 220,000 40°C плазма, созданная лазерами Трампфа, используемая для генерации EUV-излучения, почти в XNUMX раз горячее, чем поверхность Солнца.

Такая передовая технология позволяет EUV помочь таким компаниям, как Apple, втиснуть до 16 миллиардов транзисторов в центральный процессор своего MacBook сегодня, по сравнению с 1,000 транзисторами в электронных устройствах в 1970-х годах. 

У Европы также есть сильное преимущество в ее способности производить сложные материалы и химикаты, которые используются в передовом производстве чипов. В основном они поступают от нескольких европейских компаний, таких как Merck, BASF и Solvay, а также от японских компаний, таких как JSR и Shin-Etsu Chemical.

У него также есть один из ведущих мировых исследовательских центров в IMEC, исследовательском центре нанотехнологий за пределами Брюсселя, который используется самыми передовыми производителями микросхем для создания прототипов. Другие всемирно известные исследовательские центры включают институты Фраунгофера в Германии и CEA-Leti во Франции.

Но есть еще проблемы. Другие страны инвестируют гораздо больше, чем европейские, в создание собственных мощностей по производству микросхем, и вокруг новых заводов уже начинают развиваться экосистемы.

В Европе важные поставщики химикатов и материалов инвестировали медленнее, чем в США и на Тайване. Некоторые в отрасли предполагают, что это связано с тем, что Европейский закон о чипах не охватывает в достаточной мере инвестиции, выходящие за рамки производства чипов, или потому, что европейские экологические нормы затрудняют расширение химических предприятий. И, конечно же, газовый кризис в Европе привел к росту и без того высоких цен на энергоносители, вынудив энергоемкую химическую промышленность блока закрыть или приостановить производство некоторых продуктов. По словам руководителей отрасли, расширение в Европе сейчас не привлекательно без сильных стимулов.

«Поставка химикатов на новые заводы по производству полупроводников требует инвестиций в специализированные активы. Таким образом, отсутствие государственной поддержки определенно станет препятствием для поставщиков химикатов», — заявил в интервью Financial Times президент Solvay Родриго Элизондо. «На наш взгляд, отсутствие надежных региональных поставок химикатов определенно поставит под угрозу работу европейских полупроводниковых заводов».

BASF и Solvay ожидают нехватки химикатов и материалов в ближайшие годы, когда будут наращиваться мощности по выпуску новых чипов, если только в эти области не будут вложены инвестиции.

«Все говорят о производстве полупроводников, но недостаточно внимания уделяется химическим веществам, необходимым для производства этих микрочипов», — говорит Лотар Лаупихлер, старший вице-президент по электронным материалам BASF. «Это почти похоже на то, что на химические вещества смотрят как на воду или электричество, вы открываете кран, и он сразу же течет, но это неправильное представление». 

Кай Бекманн, член исполнительного совета Merck и исполнительный директор ее подразделения электроники, добавляет: «Нам необходимо изучить этот вопрос совместно с Европейским союзом, поскольку речь идет об очень узкоспециализированных материалах, которые могут быть недостаточно хорошо отражены в Европейские амбиции».

Поиск персонала

Перед Европой стоит еще одна основная проблема: найти достаточно квалифицированных рабочих. Исследование, проведенное Европейским агентством по труду в отношении наибольшей нехватки рабочей силы в ЕС, показало, что инженеры и техники — столпы индустрии микросхем — входят в четверку основных дефицитных кадров в 10 странах.

Такие компании, как Infineon в Германии, Edwards Vacuum в Великобритании, которая является ключевым поставщиком компонентов и подсистем для ASML, и AT&S в Австрии, один из ведущих поставщиков подложек для высокопроизводительных микросхем, на которых монтируются полупроводники, предупреждали, что иностранные таланты будут иметь решающее значение для дальнейшего развития и устойчивости европейской полупроводниковой промышленности.

Андреас Герстенмайер, исполнительный директор AT&S, говорит, что его компания изо всех сил пытается найти 800 квалифицированных рабочих, которые нужны ей для нового центра исследований и разработок в Австрии. «Мы должны выйти на глобальный уровень, чтобы нанять таланты, потому что опыт и технология [подложек для чипов] пока недоступны здесь».

Мартин Штокль, глава отдела кадров Infineon, говорит, что вся цепочка поставок будет гоняться за одними и теми же талантами, что усугубит ситуацию. «Проблема нехватки кадров стоит в Европе серьезно, — говорит он. «Если сделать быстрый расчет, мы [Infineon] построим новый завод, STMicroelectronics и Intel тоже расширяются. Нам [компаниям] в ближайшие годы потребуются еще как минимум тысячи инженеров и техников». 

Тем не менее, битва далеко не проиграна, говорят руководители отрасли.

Несмотря на все трудности, руководители отрасли с оптимизмом смотрят на перспективы Европы в этой важнейшей отрасли. Наличие таких компаний, как ASML, Zeiss и Trumpf, — неплохое начало.

«Европа на протяжении многих лет действительно сохраняла сильные позиции в области производства полупроводникового оборудования, — говорит один из руководителей высшего звена Intel. «Это действительно дало ему шанс снова выйти на рынок, которого в противном случае у него не было бы. Без этих плацдармов Европе было бы очень и очень трудно вернуться».

Дополнительный отчет Пегги Холлинджер и Джо Миллера

Картография и визуализация данных Лиз Фонс и Алан Смит

Глобальная гонка микрочипов: стремление Европы наверстать упущенное =RSS

<!–

->