Полупроводниковая микроэлектроника – 2024 г. Часть 4. Мировой рынок растет, военные технологии ускоряются, а список стран на замену Китая пополняется

Введение
Автор понимает, что в статье ограниченного формата невозможно отразить и проанализировать все главные события мировой полупроводниковой отрасли за прошедший год. Поэтому, кроме оценки итогов мирового рынка, внимание уделяется некоторым техническим, политическим, экономическим аспектам, которые, по субъективному мнению автора, формируют важные тенденции развития мировой отрасли на длительный период. Именно этот подход используется в этой ежегодной серии итоговых статей.

Мировой рынок полупроводников
По данным международной ассоциации WSTS, мировой полупроводниковый рынок в 2024 г. вырастет на 19% в сравнении с предыдущим годом и достигнет почти 627 млрд долл. (табл. 1) [1]. Однако распределение и различие по типам продукции и регионам окажутся значительными.

Во многом столь существенный рост будет достигнут за счет микросхем памяти, рынок которых вырастет на 81% до 167 млрд долл. Микросхемам памяти, как никакому другому типу полупроводниковых изделий, характерны большие циклические взлеты и падения производства. Текущий рост как раз происходит после двухлетнего падения в 2022 г. на 12,6% и на 28,9% в 2023 г., а также за счет сильного роста спроса на микросхемы памяти для искусственного интеллекта. Среди продукции лидером с объемом продаж 208 млрд долл. и ростом на 16,9% в 2024 г. остаются логические микросхемы. В то же время продажи дискретных, оптоэлектронных и сенсорных полупроводников упадут, еще не полностью восстановившись после предыдущего 2023 г. Среди регионов значительный рост будет достигнут в Америке и Азиатско-Тихоокеанском регионе, а Европу и Японию затронут лишь небольшие изменения. Самый большой рост рынка в 2024 г. – на 38,9% – произойдет в США. В 2025 г. регион Америки останется мировым лидером роста на 15,4%. Принятые в США законодательные меры, стимулирующие внутреннее полупроводниковое производство, а также ограничение Китая начинают давать ожидаемый эффект и будут носить длительный характер для роста мировой доли США, особенно после введения в эксплуатацию заводов TSMC и Samsung в этой стране. У WSTS – оптимистичные прогнозы на 2025 г. Рост по всем типам продукции и регионам составит 11,2%, а общий объем рынка достигнет 697 млрд долл. Лидерами по-прежнему станут микросхемы логики и памяти с ростом 16,8 и 13,4%, соответственно.
Компания Gartner дает близкий к WSTS прогноз мирового рынка за период 2024–2025 гг. Согласно ее последнему отчету, мировая выручка от полупроводников в 2024 г. вырастет на 18,8% до 630 млрд долл., а в 2025 г. поднимется на 13,8% до 717 млрд долл. [2]. Рост обусловлен всплеском спроса на полупроводники для искусственного интеллекта. В ближайшей перспективе рынок памяти и графических процессоров (GPU) будет увеличивать доходы от полупроводников во всем мире. Ожидается, что объем доходов на мировом рынке памяти в 2025 г. вырастет на 20,5% и составит 196,3 млрд долл. Устойчивый дефицит предложения в 2024 г. приведет к росту цен на NAND-память на 60% в 2024 г., но в 2025 г. они могут снизиться на 3%. Ожидается, что в 2025 г. общая выручка от продаж флэш-памяти NAND составит 75,5 млрд долл., что на 12% больше, чем в 2024 г. Спрос и предложение памяти DRAM восстановятся в том числе благодаря беспрецедентному росту производства памяти с высокой пропускной способностью (HBM), а также росту цен на DDR5 с двойной скоростью передачи данных. В целом, прогнозируется, что выручка от продажи памяти DRAM составит 115,6 млрд долл. в 2025 г. по сравнению с 90,1 млрд долл. в 2024 г. Ожидается, что выручка памяти HBM увеличится более чем на 284% в 2024 г. и на 70% в 2025 г., достигнув 12,3 и 21 млрд долл., соответственно.
Специалисты уже заглядывают за горизонт 2030 г. до 2040 г. Их прогнозы определяют срок, когда мировая отрасль достигнет рубежей в 1 и 2 трлн долл. Согласно анализу компании McKinsey, основанному на ряде макроэкономических предположений, совокупный годовой рост отрасли составит в среднем 6–8% до 2030 г. и достигнет 1 трлн долл. за счет новых разработок в сферах ИИ, 5G, квантовых вычислений, промышленной автоматизации и пр. (рис. 1) [3].

Рис. 1. Прогноз роста мирового полупроводникового рынка до 2030 г. по сферам применения от компании McKinsey

Прогнозируется, что около 70% роста будет обеспечено всего тремя отраслями: автомобилестроением, вычислениями и хранением данных, а также беспроводной связью. Наиболее быстрорастущим сегментом, вероятно, станет автомобильная промышленность, где произойдет утроение спроса, подпитываемого такими приложениями как автономное вождение и электромобили. Стоимость полупроводникового содержимого в автомобиле SAE Level 4 с электрической трансмиссией в 2030 г. составит около 4000 долл. по сравнению с 500 долл. в автомобиле SAE Level 1 с двигателем внутреннего сгорания. Доля автомобильной промышленности на полупроводниковом рынке, составившая всего 8% в 2021 г., к концу десятилетия может увеличиться до 13–15%. Таким образом, этот сегмент обеспечит 20-% прирост отрасли в ближайшие годы.
Глава SEMI Аджит Маноча (Ajit Manocha) тоже считает, что ежегодного оборота в 1 трлн долл. мировая отрасль достигнет к началу следующего десятилетия, а на удвоение показателя потребуются еще 10 лет до 2040 г. [4]. Диверсификация сфер применения чипов, по мнению Маночи, смягчает фазу падения внутриотраслевых циклов. Периоды кризиса становятся менее продолжительными, а их глубина уменьшается, поскольку разные ниши рынка уравновешивают друг друга. Глава SEMI считает, что в ближайшие 6–8 лет основными драйверами роста станут системы искусственного интеллекта и интернет вещей, а в следующем десятилетии отрасль будет двигать вперед сфера квантовых вычислений.
Мировые поставки кремниевых пластин снизятся на 2% в 2024 г. до 12 174 млн кв. дюймов (MSI), но в 2025 г. спрос на пластины начнет восстанавливаться и вырастет на 9,5%, достигнув 13 328 кв. дюймов, сообщает SEMI (рис. 2) [5].

Рис. 2. Мировой рынок кремниевых пластин 2022–2027 гг. от SEMI

Ожидается, что заметный рост поставок кремниевых пластин сохранится до 2027 г., связанный с искусственным интеллектом и новыми областями применения в производстве 2,5/3D-корпусов и памяти с высокой пропускной способностью (HBM).
Аналитики TrendForce полагают, что в текущем году выручка контрактных производителей чипов вырастет на 16% после прошлогоднего падения на 14% (рис. 3) [6].

Рис. 3. Мировой рынок контрактного производства пластин с чипами 2018–2025 гг. от TrendForce

В 2025 г. рост выручки контрактных производителей чипов превысит 20% за счет бума систем ИИ. В 2024 г. степень загрузки оборудования на линиях по выпуску не самых передовых чипов опустилась ниже 80%, а по зрелым процессам в большинстве случаев не превышает 60%, что нельзя считать оптимальным уровнем с экономической точки зрения. Только линии по выпуску чипов с использованием техпроцессов 5–3 нм были загружены полностью. Такое положение дел сохранится и в следующем году. Однако автор статьи отмечает неоднозначность этого вывода, больше соответствующего положению дел в компании TSMC. Так, например, компания Samsung в условиях невысокого спроса приостановила около 30% линий по выпуску 7/5/3-нм чипов на предприятиях компании в южнокорейском Пхёнтхэке, а к концу года эту долю планируется довести до 50% [7]. Консервация будет выполнена за счет уплотнения производства на других линиях.
По мнению TrendForce, в 2025 г. 3-нм техпроцесс станет основным в выпуске передовых вычислительных компонентов, включая центральные процессоры для ПК и смартфонов, а производство чипов ускорителей вычислений по-прежнему будет использовать 5- и 4-нм техпроцессы. Ко второму полугодию начнет расти спрос на 6- и 7-нм чипы для смартфонов, работающих в беспроводных сетях связи. По прогнозу TrendForce, в 2025 г. диапазон техпроцессов 7–3 нм будет формировать до 45% выручки контрактных производителей чипов по всему миру.
Ассоциация SIA прогнозирует, что в период с 2022 по 2032 гг. США увеличат свои производственные мощности по чипам на 203% (по сравнению с ростом всего на 11% в период с 2012 по 2022 гг.) [8]. Доля США в мировых мощностях по производству чипов увеличится с 10% в 2022 г. до 14% к 2032 г. Если бы «Закон о чипах» не был принят, доля США снизилась бы до 8% к 2032 г. До этого времени США увеличат свою долю производства передовой логики (ниже 10 нм) до 28% от мировых мощностей в сравнении с 0% в 2022 г.

Индия, Малайзия, Вьетнам выходят из полупроводниковой тени Китая, но у них появляются конкуренты

В прошлогоднем итоговом обзоре по развитию мировой полупроводниковой отрасли в 2023 г. автор отмечал, что Индия уже более 10 лет пытается повторить путь Китая по развитию микроэлектроники и привлечению зарубежных инвестиций, технологий и созданию новых производств [9]. Однако такое развитие требовало не только инвестиций, но и создания многопрофильной экосреды с ростом собственного рынка потребления, сервисов, организации производства не только полупроводниковой, но и большого количества сопутствующей продукции и материалов. И только в текущем году на фоне жесткого противостояния США и Китая, а также непрекращающихся санкционных войн частный капитал повернулся лицом к Индии. Автор отмечал, что Индия является лучшим кандидатом для создания производственной альтернативы Китаю. Если этот процесс пойдет по нарастающей, Индия сможет существенно сократить путь, по которому продвигался Китай в 2000–2020 гг. Пока для этого имеются все основания. Зарубежные инвестиции направляются в разные полупроводниковые сферы, а правительство Индии по примеру передовых стран выделяет большие государственные инвестиции, субсидии национальным и зарубежным компаниям, запускающим строительство новых производств в стране.
Индийская компания Tata Electronics совместно с тайваньской PSMC создает первое в стране предприятие по производству 300-мм полупроводниковых пластин с чипами в Дхолере (шт. Гуджарат). Этот завод мощностью 50 тыс. пластин в месяц предполагает инвестиции в размере 10,8 млрд долл. [10]. Ожидается, что первые чипы с завода в Дхолере поступят в продажу в декабре 2026 г. Эта же компания начала строительство завода по сборке чипов стоимостью 3,2 млрд долл. в Индии, который ежедневно будет производить более 48 млн чипов с использованием собственных технологий. Tata Electronics и Tokyo Electron Limited (TEL) подписали меморандум с целью ускорения разработки полупроводникового оборудования в Индии [11]. Это партнерство будет поддерживать новый завод по производству полупроводников Tata Electronics в Дхолере, а также сборочное и испытательное предприятие в Джагироаде (шт. Ассам). Ожидается, что проект в восточном штате Ассам будет введен в эксплуатацию в 2025 г. и поспособствует созданию 27 тыс. рабочих мест. Заводы в Ассаме и Дхолере являются двумя из трех предложений по полупроводниковым заводам, одобренных правительством Индии в феврале текущего года. Их ориентировочная стоимость составляет 15 млрд долл. Третий завод также будет построен в Гуджарате.
Особо следует отметить, что с индийской стороны этими проектами занимается многопрофильный индийский гигант Tata Group, входящий в список 11 компаний с самым высоким уровнем репутации в мире. Две трети своих доходов он получает за пределами Индии [12]. Tata Group владеет торговыми марками Jaguar, Ford, Land Rover и т.д. Репутация этого гиганта – лучшая гарантия того, что проекты будут реализованы без срывов, а их количество увеличится. Очевидно, что, разворачивая широкомасштабную инвестиционную активность в полупроводниковом секторе страны и покупая компании по сборке айфонов и выпуску электромобилей, частный гигант Tata Group делает своей стратегической задачей на ближайшие десятилетия развитие электронной и автомобильной промышленностей Индии. Подобного частного крупного инвестора не было на начальном этапе развития китайской полупроводниковой отрасли, где основными были зарубежные и госинвестиции Китая, и его нет на протяжении всех последних 35 лет в российской электронной промышленности. Эффективное взаимодействие правительства и крупного частного бизнеса позволит Индии в сравнении с Китаем значительно сократить сроки подъема национальной полупроводниковой отрасли.
В сентябре 2024 г. президент США Байден и премьер Индии Моди подписали соглашение о строительстве в Индии завода по производству микросхем, который будет производить передовые сенсорные, коммуникационные и силовые электронные устройства для национальной безопасности, телекоммуникаций следующего поколения и приложений в области зеленой энергетики [13]. Фабрика будет выпускать инфракрасные, GaN- и SiC-чипы при поддержке Индийской миссии по полупроводникам, а также в рамках партнерства между Индийским центром полупроводниковых исследований, индийским разработчиком микросхем 3rdiTech и Космическими силами США.
В опубликованном заявлении Белого дома не раскрываются инвестиционные партнеры или дополнительные подробности о местоположении объекта, но то, что эти изделия будут предназначены для обеспечения национальной безопасности двух стран, говорит о многом.
Американская компания Analog Devices (ADI) и индийская Tata Group подписали соглашение о наращивании производства полупроводниковой продукции в Индии для электромобилей и сетевой инфраструктуры [14]. ASMPT из Сингапура объединяется с Tata Electronics для обучения персонала, развития сервисной инженерной инфраструктуры, автоматизации, обеспечения запасных частей и стимулирования инициатив в области проводной связи, технологии flip-chip, передовой и интегрированной системной сборки [15].
Несколько лет назад правительство Индии пыталось привлечь израильскую компанию Tower Semiconductor к строительству современного завода для производства пластин с чипами, но Tower по разным причинам откладывала проект. В 2024 г. процесс был запущен с помощью индийской компании Adani Group в шт. Махараштра при общей стоимости 10 млрд долл. [16]. Ранее в июне 2023 г. центральное правительство одобрило первый проект по созданию полупроводникового подразделения в Сананде (шт. Гуджарат) американского гиганта микросхем памяти Micron стоимостью 2,7 млрд долл. [17].
Европейская компания NXP имеет давние связи с Индией, где создано несколько дизайн-центров, в которых работает около 3000 человек. NXP планирует увеличить свое участие в исследованиях и разработках в Индии, намереваясь инвестировать в страну более 1 млрд долл. в течение нескольких лет [18].
Помимо полупроводникового проекта, правительство шт. Махараштра одобрило инвестиции Skoda Auto Volkswagen India Company в размере около 1,4 млрд долл. в Пуне для нового завода по производству электромобилей и план Toyota Kirloskar Motor Company по созданию подразделения для производства электромобилей в Чхатрапати Самбхаджинагар с инвестициями в размере около 2,5 млрд долл. [19]. Индийский рынок электромобилей может вырасти до 120 млрд. долл. к 2030 г. [20], и этим заводам потребуются полупроводниковые компоненты.
Правительство Индии одобрило еще один проект – завод по сборке чипов стоимостью 916 млн долл., который будет управляться японской Renesas Electronics, таиландской Stars Microelectronics и индийской компанией CG Power и расположится в Гуджарате [21]. Завод с ежедневной производственной мощностью 15 млн чипов будет производить специализированные чипы для нишевых секторов, таких как оборона, космос, электромобили и высокоскоростные поезда.
Индийский конгломерат Larsen & Toubro, интересы которого простираются от технологий до строительства, потратит 300 млн долл. в течение трех лет на создание fabless-компании, которая разрабатывает и продает чипы, но на их производство заключает контракты со специализированными производителями [22]. Компания планирует объединить усилия с другими бизнес-группами в Индии, заключить контракты на 15 продуктов до конца 2024 г. и начать их продажи в 2027 г. L&T Semiconductor Technologies объявила о сотрудничестве с IBM в области исследований и разработок для разработки передовых процессоров.
К 2026 г. полупроводниковый сектор Индии планирует создать 1 млн рабочих мест в разных секторах. Среди них – около 300 тыс. рабочих мест для производства полупроводниковых микросхем, 200 тыс. должностей в ATMP (сборка, тестирование, маркировка и упаковка), а также дополнительные должности для проектирования микросхем, разработки программного обеспечения, системных схем и управления производственной цепочкой поставок [23]. Объем рынка полупроводников Индии оценивался в 29,84 млрд долл. в 2023 г. Ожидается, что к 2031 г. он достигнет 79,20 млрд долл.; при этом совокупный годовой темп роста (CAGR) составит 13,55% в течение прогнозируемого периода с 2024 по 2031 гг.
В сентябре в Индии состоялось мероприятие, которое даже по мировым меркам является беспрецедентным – на встречу с премьер-министром Нарендрой Моди прилетели руководители мировых полупроводниковых компаний, которых вместе и сразу всех невозможно было увидеть ранее. На встрече присутствовали главы компаний NXP, Imec, Synopsys, Cadence Design Systems, Infineon Technologies, Micron Technology, Tower Semiconductor, Rapidus, Advantest, Applied Materials, Lam Research, Tokyo Electron и многих других [24]. Некоторые из них прилетели всего на несколько часов на круглый стол с премьер-министром и инаугурацию Semicon India 2024. Как отметил генеральный директор SEMI Аджит Маноча, он не видел такой встречи за 40 с лишним лет работы в отрасли. Это мероприятие показало, что Индия вышла на передний план как главный претендент на замену Китая в мировой полупроводниковой экосистеме. Предстоит длинный путь, но старт дан, и фаворит на роль нового азиатского полупроводникового дракона назначен.
Однако это не означает, что у других участников этого соревнования нет шансов.
Власти Малайзии планируют потратить гигантскую сумму в 107 млрд долл. на превращение страны в мощный международный хаб по разработке, производству и тестированию передовых интегральных микросхем [25]. Страна позиционирует себя в качестве нейтральной площадки, готовой способствовать технологическому сотрудничеству компаний из самых разных стран. Малайзийская инициатива крайне амбициозна, ее бюджет огромен. Совокупный размер средств, которые власти Малайзии намерены инвестировать в рамках обозначенного плана, превышает бюджеты программ США и ЕС по поддержке производства микросхем вместе взятых. Программа CHIPS Act, реализуемая в США, предусматривает выделение 52 млрд долл., европейская European Chips Act – 47 млрд долл. Национальная стратегия в сфере полупроводников (National Semiconductor Strategy, NSS) предусматривает создание на территории Малайзии 10 компаний, занятых разработкой и производством передовых ИС. Согласно плану, годовая выручка каждой из них будет варьироваться в диапазоне от 210 млн до 1 млрд долл. Кроме того, стратегия предполагает появление 100 «вспомогательных» компаний с выручкой до 210 млн долл., которые тем или иным образом связаны с индустрией полупроводников. Инвестиции в экономику Малайзии благодаря популярности страны среди технологических компаний всего мира, пожелавших «застраховать» свой бизнес от геополитических потрясений, стремительно растут. Так, в 2023 г. эти предприятия вложили в развитие своего местного бизнеса суммарно около 12,8 млрд долл., и это именно прямые иностранные инвестиции [26]. Их объем больше всех их инвестиций за период с 2013 по 2022 гг. включительно. Однако автор статьи обращает внимание на избыточный оптимизм малайзийских властей, уповающих на нейтральный статус национальной отрасли. Многие передовые полупроводниковые компании, базирующие свои предприятия в Малайзии, имеют американскую и европейскую прописку, а чисто малайзийские используют оборудование и технологии США. Это значит, что они будут вынуждены подчиняться санкциям США в отношении Китая и России, а при их нарушении конфликт неизбежен.
Юго-Восточная Азия давно стала мировым полупроводниковым центром. Около 5 лет назад к нему стал приближаться и Вьетнам, привлекший инвестиции крупнейших мировых компаний. Вьетнам определил полупроводники как один из девяти продуктов национального уровня и включил этот сектор в список ключевых отраслей для национального развития на ближайшие 30–50 лет. Правительство Вьетнама приняло стратегию развития отрасли с краткосрочными целями до 2030 г. и долгосрочными прогнозами до 2050 г. [27]. До 2030 г. намечено создание не менее 100 проектных компаний, одного завода по производству чипов и 10 сборочных и испытательных центров. Стратегия также включает разработку специализированных полупроводниковых продуктов для отраслей промышленности, что обеспечит годовой доход полупроводниковой промышленности в размере более 25 млрд долл. с добавленной стоимостью 10–15%. В 2030–2040 гг. планируется создать не менее 200 проектных компаний, два завода по производству полупроводниковых микросхем и 15 предприятий по сборке и тестированию. Страна постепенно достигнет независимости в разработке и производстве специализированной полупроводниковой продукции, годовой доход полупроводниковой промышленности превысит 50 млрд долл., а доля добавленной стоимости составит 15–20%. Прогнозируется, что годовой доход электронной промышленности превысит 485 млрд долл., а доля добавленной стоимости составит 15–20%. Ожидается, что в полупроводниковой промышленности будет работать более 100 тыс. инженеров и выпускников вузов, а структура будет соответствовать потребностям развития. В 2040–2050 гг. намечено создать не менее 300 проектных компаний, три завода по производству полупроводниковых чипов и 20 предприятий по сборке и тестированию.
Все три упомянутые страны отчетливо понимают, что уже несколько лет назад Китай перестал быть мировым инвестиционным «пылесосом» и непрерывно увеличивающиеся санкции США надолго отрезают его не только от передовых технологий, но и от новых проектов с мировыми компаниями. Эти страны имеют хорошие шансы получить свою долю в азиатской полупроводниковой экосистеме.
Еще две азиатские страны объявили о национальных планах по развитию полупроводниковой промышленности. Пакистан и Индонезия намерены развивать экосистему с целью создания благоприятного делового климата и привлекать инвестиции от зарубежных фирм по производству микросхем [28]. Особенно экзотичным выглядит инициатива Саудовской Аравии, которая намеревалась в текущем году вложить крупную сумму в развитие полупроводниковой промышленности, а к 2040 г. стать лидером мировой авиакосмической отрасли [29]. Национальная авиакосмическая компания будет создана путем поглощения одного из существующих игроков рынка. В настоящее время под управлением Суверенного фонда Саудовской Аравии уже находится около 700 млрд долл., а к 2025 г. его капитал предполагается увеличить до 1 трлн долл. Можно по-разному относиться к инициативе Саудовской Аравии, но следует обратить внимание на совершенно другой механизм инвестирования. Прежде заинтересованные страны искали инвесторов с деньгами и технологиями, готовых вложить свои средства и запустить новые производства на территории этих стран. Саудовцы же хотят найти подрядчика, способного все это сделать, а таких найдется немало. Учитывая умение Саудовской Аравии и ОАЭ создавать чудеса за нефтяные деньги, идея не кажется безумной. Как бы экзотически и неправдоподобно выглядела эта инициатива, но наличие громадных собственных денежных активов является весомым фактором в возможности реализации такого проекта в течение ближайших 10 лет.
Гораздо более интересными являются планы ОАЭ. Наличие больших нефтяных доходов и желание уйти от нефтяной зависимости играют ключевую роль в стремлении ОАЭ стать региональным центром и испытательным полигоном для искусственного интеллекта. С этой целью арабы готовы привлечь компании TSMC и Samsung к строительству заводов по производству чипов в Абу-Даби. Примечательно, что финансирование в 100 млрд долл. может выполнять компания Mubadala, являющаяся мажоритарным владельцем фабрики GlobalFoundries [30]. Сообщается, что высшее руководство TSMC и Samsung недавно посетило ОАЭ, чтобы обсудить планы по строительству производственного комплекса наравне с самыми передовыми объектами технологических гигантов на Тайване и в США [31]. Не лишним будет вспомнить, что компания Mubadala уже намеревалась несколько лет назад построить в ОАЭ новый завод по производству чипов для GlobalFoundries [32]. Так что новое – это хорошо забытое старое.
Поиск полупроводниковой альтернативы Китаю как глобальной мировой кремниевой фабрике очевиден, и реализация этого плана станет долгосрочной стратегией США на ближайшее десятилетие. Япония рассматривается как страховка Тайваня, а не как альтернатива Китаю. Видно, что желающих составить конкуренцию Индии, Малайзии и Вьетнаму хватает. Полупроводниковая микроэлектроника давно стала, в первую очередь, не средством обеспечения национальной безопасности, а поплавковой отраслью, способной поднять экономику любого государства и удерживать ее на должном уровне многие годы. Не видеть этого невозможно. По этой причине страны с разным уровнем развития экономики стремятся использовать все возможности и шансы, которые им предоставляет текущее время.

Военная микроэлектроника делает три шага навстречу суперсовременным технологиям

С 2022 г. четко обозначилась тенденция к росту военных расходов, а в мировой полупроводниковой отрасли – к увеличению использования самых новых техпроцессов для создания военного оборудования. Судя по всему, это долгосрочный тренд, который может продлиться не одно десятилетие. До 2022 г. военной полупроводниковой микроэлектронике был присущ здоровый консерватизм, когда для создания такой продукции применялись технологии, давно апробированные на гражданских изделиях. Даже зрелые техпроцессы по нормам 12–45 нм, уже многие годы используемые для изделий гражданского рынка, мало применялись при создании полупроводников для военных нужд. Гражданские изделия опережали военные на три и более технологических поколения [33]. Однако рост напряженности и количества мировых военных конфликтов привели к увеличению военных бюджетов не только передовых стран, но и тех, которые прежде придерживались нейтрального статуса. С приходом к власти Дональда Трампа, полагающего, что Европа и Тайвань должны платить за оборону как в рамках НАТО, так и во внеблоковом статусе, неминуем новый рост военных расходов. Кроме того, характер военных конфликтов изменился, и боевые действия ведутся с использованием все более умного оружия. В этой роли полупроводниковая микроэлектроника является главным инструментом. Несколько лет тому назад автор предсказывал ускорение и увеличение потребности в новых полупроводниковых технологиях для создания умного оружия [34]. Фактически это происходит даже быстрее, чем прогнозировалось, а многие крупные компании, которые прежде не очень охотно брали военные заказы, теперь делают их приоритетными. С учетом изменившихся условий можно было предположить, что военная микроэлектроника начнет применять самые передовые гражданские технологии 7/5/3 нм для своих изделий. На самом деле, этот процесс пошел еще дальше. В настоящее время целью является создание сложнейших военных микросхем с использованием суперсовременных технологий производства чипов и сборки, даже еще не освоенных в производстве, а находящихся в разработке. Военные технологии делают три шага вперед на опережение, чего не наблюдалось прежде в этом сегменте.
Ярким подтверждением данной тенденции является американская компания Draper Laboratory. К 2027 г. она планирует поставлять чипы, изготовленные по еще только осваиваемому техпроцессу Intel 18A, которые будут корпусированы вместе с чиплетами других американских поставщиков [35]. Компания планирует, что эта продукция поможет Министерству обороны возобновить использование передовых чипов в таком оружии как ракеты и другие гиперзвуковые системы. В июле 2024 г. компания открыла завод Draper Advanced Packaging Facility в Сент-Питерсберге (шт. Флорида), чтобы ускорить разработку и производство чипов, которые на 100% базируются в США. Компания сотрудничает с Intel Foundry Services (IFS) в рамках альянса U.S. Military, Aerospace and Government (USMAG) для предоставления комплекта проектирования (PDK) по техпроцессу Intel 18A университетам и стартапам, которые в противном случае не имели бы доступа к передовой технологии. Помимо Intel, Draper работает с GlobalFoundries, Honeywell, Texas Instruments и другими поставщиками чипов. У Draper растет список коммерческих клиентов, что позволяет правительству сократить общие затраты. Компания специализируется на радиационно-стойких технологиях, безопасной микроэлектронике и передовом корпусировании. Draper также стремится получить часть субсидий в размере 1,6 млрд долл. в рамках «Закона о чипах».
Министерство обороны США также привлекает университеты для создания новых военных изделий. В июле DARPA выделило Техасскому университету 840 млн долл. на строительство завода по производству полупроводников, который станет поставщиком Министерства обороны в рамках инициативы по возрождению электроники (ERI) [36]. Объекты в Техасе будут открыты для промышленности, научных кругов и правительства и станут создавать продукцию, поддерживающую оборонный сектор и полупроводниковую промышленность, в том числе стартапы. DARPA намеревается создать передовой центр исследований и разработок и прототипирования, подобный бельгийскому Imec, который является для нее ориентиром.
Крупные компании и чипмейкеры также пересмотрели свое участие в военных программах и заказах. Показательным является тактика Intel, ранее не проявлявшей интереса к такой деятельности. Компании удалось согласовать с властями США выделение 3,5 млрд долл. субсидий на организацию производства передовых чипов и их сборки для систем оборонного назначения [37].
Военная компания BAE Systems и чипмейкер GlobalFoundries заявили о сотрудничестве с целью увеличения внутреннего производства и сборки радиационно-стойких изделий для нужд авиакосмической и оборонной промышленностей [38]. BAE и GlobalFoundries будут согласовывать технологические дорожные карты, объединять долгосрочное планирование новых технологий, сотрудничать в области исследований и разработок. Основное внимание будет уделено передовой сборке и интеграции полупроводников, чипам из нитрида галлия на кремнии, кремниевой фотонике и разработке передовых технологий. Обе компании уже сотрудничают: недавно BAE Systems использовала технологические платформы GF 12LP и 12S0 для создания специализированных радиационно-стойких полупроводниковых решений для чувствительных космических приложений. Ранее GlobalFoundries провела сертификацию своего производства для выпуска военной продукции [39]. Управление по оборонной микроэлектронике США (DMEA) заключило с IBM 10-летний оборонный контракт на сумму 576 млн долл. [40], который предусматривает не только выпуск военной продукции на производственных мощностях IBM в Берлингтоне (шт. Вермонт), Ист-Фишкилле, Мальте (Нью-Йорк) и Бромонте (Канада), но и консультирование DMEA по вопросам приобретения гражданской продукции других производителей для ее применения в военной микроэлектронике. Обращает на себя внимание увеличение расходов на радиационно-стойкую электронику не столько для космического, сколько для военного применения, что связано с возросшим риском ядерной войны.
В Европе также растут объемы военных полупроводниковых заказов. Такие крупные компании как STM, Infineon являются их основными бенефициарами. Правительство Великобритании купило у американской компании Coherent завод в Ньютон-Эйклиффе на севере Англии, который является единственным отечественным производителем полупроводников из арсенида галлия для военных истребителей [41]. Заводу, который в течение последних 12 мес. испытывал трудности после потери коммерческих контрактов, грозило банкротство. Едва ли правительство сделало бы этот шаг 5–10 лет назад в других международных условиях.
По данным Стокгольмского международного института исследований проблем мира, в реальном выражении мировые военные расходы увеличились на 3,7% в 2022 г. до рекордных 2240 млрд долл. и выросли на 19% в период с 2013 по 2022 гг. В 2023 г. военные расходы в Европе выросли на 13%, что стало самым большим годовым ростом общих европейских расходов с момента окончания холодной войны [42]. С точки зрения выручки, объем мирового рынка авиакосмической и оборонной промышленности в 2022 г. оценивался примерно в 750 млрд долл., а к 2030 г., по прогнозам, достигнет 1388 млрд долл. со среднегодовыми темпами роста 8,2% (рис. 4). По субъективному мнению автора статьи, эти прогнозы консервативные и не учитывают роста военных конфликтов в 2024 г. в Европе, на Ближнем Востоке, в Азии, Африке и увеличения военных бюджетов всех стран в ближайшие годы. Это значит, что темпы роста военных расходов, скорее всего, будут выше.

Рис. 4. Рост мирового военного и авиакосмического рынков за период 2022–2030 гг.

Объем рынка полупроводников в военной и авиакосмической отраслях в 2022 г. оценивался в 5812,0 млн долл. Прогнозировалось, что рынок полупроводников в этих отраслях вырастет с 6 032,8 млн долл. в 2023 г. до 12 016,8 млн долл. к 2030 г. при совокупном годовом темпе роста (CAGR) 9,5% за период 2023–2030 гг. [43]. Рост беспилотных систем, таких как дроны и автономные транспортные средства, которые требуют передовых полупроводниковых технологий, обеспечения средств радиоэлектронной борьбы и кибербезопасности, обуславливает потребность в передовых решениях на основе полупроводников. Потребность в усовершенствованных электронных системах связана с усложнением средств современной войны, где электронные системы играют решающую роль в коммуникациях, разведке и целеуказании. 
Одной из важнейших тенденций на этом рынке является использование технологий высокопроизводительных вычислений для военных и авиакосмических приложений. Использование таких технологий позволяет создавать более совершенные электронные системы, способные быстро и точно обрабатывать огромные объемы данных в режиме реального времени, что имеет решающее значение в условиях современной войны для эффективного принятия решений. Еще одна ключевая разработка на этом рынке – использование технологий искусственного интеллекта и машинного обучения. Эти технологии позволяют создавать интеллектуальные электронные системы, способные автономно выявлять угрозы и реагировать на них, что особенно важно в авиакосмической отрасли, где автономные системы могут снизить риск человеческой ошибки и повысить безопасность. В последнее время наблюдается значительный спрос на полупроводниковые технологии в военной и авиакосмической отраслях, который обусловлен растущим значением электронных систем в современной войне, а также внедрением беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и других автономных систем.
Сегментация рынка полупроводников в военной и авиакосмической отраслях основана на компонентах, датчиках и исполнительных механизмах, оптике, памяти, микроконтроллерах, логических и дискретных устройствах питания и других. В 2022 г. сегмент памяти занимал основную долю в сфере полупроводников на военном и авиакосмическом рынках. Эти компоненты используются для хранения и извлечения данных в таких системах как навигация, связь и сенсорные системы. Радиочастотные системы доминировали в выручке рынка полупроводников в военной и авиакосмической отраслях в 2023 г. и, по прогнозам, будут самыми быстрорастущими сегментами в 2023–2030 гг., что обусловлено ростом спроса на БПЛА, передовые системы противоракетной обороны и другие критически важные военные и авиакосмические приложения, создаваемые с помощью высокопроизводительных полупроводниковых технологий.
Помимо современных и сложных микросхем, необходимых для применения во всех упомянутых сложных военных системах, имеется большая потребность в дискретных полупроводниках. Логические микросхемы и дискретные мощные полупроводники силовой электроники являются следующей после микросхем памяти категорией наиболее востребованных изделий для военного и авиакосмического применения (рис. 5). И главной тенденцией для них станет увеличение применения изделий на основе новых широкозонных полупроводников и, в первую очередь, нитрида галлия, позволяющих значительно повысить радиационную стойкость, энергоэффективность, автономность и скорость обработки сигналов военных систем. Керамические корпуса продолжат доминирование особенно в авиакосмическом секторе, но с превалированием исполнения для поверхностного монтажа.

Рис. 5. Мировой рынок сегментов военных полупроводников в 2022 и 2030 гг.

Милитаризация мировой полупроводниковой отрасли, особенно в передовых странах, вследствие роста мировой напряженности, очевидна. И хотя из-за громадного и растущего гражданского рынка доля военной продукции в мировом полупроводниковом производстве не растет, во всем самом современном умном вооружении будут применяться новейшие достижения микроэлектроники, а в некоторых видах оружия даже раньше в режиме ожидания, чем в гражданском секторе. Такой тенденции не было в последние 50 лет. А это значит, что в ближайшие 10 лет разрыв в качестве вооружения между странами увеличится в еще большей мере в пользу стран с самой современной микроэлектроникой.

Санкционные и торговые войны США и Китая расширяются

Похоже, взаимные санкционные ограничения между США и Китаем прекратятся не скоро и их интенсивность только возрастает. Очевидно, что санкционная политика США сильно не поменяется независимо от того, кто станет президентом США, поскольку в этом отношении позиции демократов и республиканцев схожи.
В мае правительство США отозвало лицензии, которые позволяли компаниям, включая Intel и Qualcomm, продавать свои чипы китайской телекоммуникационной компании Huawei. Это не означает полного запрета, но на каждую поставку этим компаниям приходится получать соответствующие разрешения.
США не ограничиваются введением собственных санкций, а осуществляет давление на своих союзников и, в первую очередь, на Нидерланды и Японию для их присоединения к санкционному процессу, что приносит желаемые результаты. Особенно болезненным для Китая являются ограничения со стороны нидерландской компании ASML. Ранее введенные санкции на поставку EUV-сканеров ASML затормозили прогресс Китая в области технологий менее 7 нм. В текущем году по требованию США Нидерланды приняли решение не продлевать лицензии на техническое обслуживание и запчасти для DUV-сканеров, ранее приобретенных и используемых в производстве китайскими чипмейкерами [44]. Некоторые мелкие поломки можно устранить силами китайских инженеров, но прецизионные линзы, лазеры и другие сложные комплектующие купить и заменить невозможно. Не представляется возможным и выполнить обновление программного обеспечения. Одним из вынужденных решений для китайцев является разборка и использование запчастей от других имеющихся сканеров. ASML также несет убытки, так как от четверти до трети доходов монополиста приходились на Китай, а техническое обслуживание всех установленных в мире степперов давало ASML около 20% доходов [45].
США хотят отрезать Китай не только от передовых полупроводниковых, но и от квантовых технологий. В мае 37 китайских компаний, занимающихся квантовыми технологиями и вычислениями, были включены в санкционный список из-за подозрений в их двойном использовании [46]. Власти США пытаются изолировать Россию от поставки китайской продукции, особенно военного и двойного назначения. Санкционный список заподозренных китайских компаний постоянно растет.
С японским оборудованием ситуация несколько проще, чем с европейским и американским, поскольку на многие виды имеется альтернатива в лице китайских и других производителей. Но урон японским компаниям будет также нанесен. Например, японская TEL во II кв. 2024 г. половину выручки получила от продаж в Китай [47].
У Китая не так много ответных действий на принимаемые новые санкции. К числу основных относятся ограничения на поставку сырья и материалов для полупроводниковой промышленности, по которым Китай является монополистом или главным мировым поставщиком. И китайцы пытаются использовать этот фактор в максимальной степени. Едва ли июньские санкции Китая против структур американского производителя военной техники Lockheed Martin после очередного решения США предоставить оружие Тайваню способны доставить проблемы этой компании, но ограничения на поставки галлия, германия, сурьмы вызвали повышение цен на мировом рынке. Китай контролирует 50% мировых поставок сурьмы и 94% галлия [48]. Еще одним рычагом в торговой войне является решение властей Китая о передаче с 1 октября 2024 г. всех редкоземельных металлов в государственную собственность [49]. Под контроль попадает вся цепочка, начиная с добычи, плавки и заканчивая переработкой, распределением и экспортом. В 2023 г. на Китай приходилось 70% мировых поставок редкоземельных металлов. Заметим, что в 2014 г. по иску ВТО Китай уже отменял квоты и ограничения на их поставку на мировой рынок. Однако мировая экономика устроена так, что при появлении дефицита появляются альтернативные механизмы. Австралия уже заявила, что может заменить Китай на рынке поставок галлия, германия и редкоземельных металлов [50] и страна имеет 15% их мировых объемов. Еще более показательным примером является оперативное замещение поставок высокочистого неона из Украины и России, грозившей, по мнению некоторых отечественных СМИ, чуть ли не остановкой всей мировой полупроводниковой отрасли.
В качестве ответных мер Китай также использует скрытое саботирование и блокирование продаж и покупок, в которых участвуют американские компании. Именно этим обусловлено затягивание переговоров, фактическое блокирование и срыв покупки компанией Intel израильского чипмейкера Tower Semiconductor. В 2022 г. американская DuPont также была вынуждена отказаться от покупки производителя материалов для печатных плат Rogers Corp за 5,2 млрд долл. из-за задержек с получением разрешения от китайского антимонопольного регулятора. По существующим правилам, сделки между крупными транснациональными корпорациями, в которых оба участника получают доход в Китае в размере более 55 млн долл., должны быть зарегистрированы в пекинском Государственном управлении регулирования рынка для утверждения. По этой причине особенно интересной станет борьба с Китаем вокруг реструктуризации и возможной продажи активов Intel.
По изделиям для искусственного интеллекта санкционная ситуация меняется постоянно. США ввели и постоянно ужесточают санкции, добавляя в списки новые продукты. Компания Nvidia – основной бенефициар от поставок продукции для ИИ в Китай, которые являются для нее третьими по объему. Американские власти, расширяя этот список, делают все, чтобы поток продукции Nvidia в Китай прекратился. Однако Nvidia, со своей стороны, постоянно модифицирует ускорители таким образом, чтобы на них не распространялись новые экспортные ограничения США. Ожидается, что по итогам 2024 г. Nvidia поставит в Китай более 1 млн ускорителей H20. Это принесет ей выручку в размере 12 млрд долл. [51]. Чтобы обойти этот список, Nvidia создает новые ускорители с урезанной производительностью и меньшим размером чипа. В результате в Китай поставляются микросхемы уровня предпоследней генерации.
Китай последние годы пытается создать свою альтернативу американской продукции. Такую задачу решает компания Huawei. Однако достижение уровня новейшей продукции Nvidia пока невозможно из-за отсутствия в Китае самых современных 7/5-нм технологий производства и выпуска микросхем памяти повышенной производительности (HBM). Huawei пытается конкурировать с продукцией Nvidia с урезанной производительностью и достигает успеха в этом. По заявлениям руководства Huawei, созданный компанией ускоритель Ascend 910C лучше, чем B20 от Nvidia. Утверждается, что текущий объем заказов китайской компании превысит 70 тыс. изделий общей стоимостью около 2 млрд долл., а годовой объем производства достигнет 1,3–1,4 млн [52]. Производство чипов для них будет выполняться на SMIC по 7-нм технологии. Противостояние США и Китая по ускорителям напоминает гонку в противоположных направлениях. Nvidia снижает производительность и движется назад, а Huawei наращивает свой уровень и достигает встречной точки, когда интерес в Китае к продукции Nvidia исчезает. Понимая это, власти Китая требуют от национальных компаний отказа от продукции Nvidia. В результате американская компания уступила первое место по продаже ускорителей в Китае компании Huawei [53].
США применяют штрафы в отношении компаний, нарушающих санкционные ограничения. Штрафу в 500 тыс. долл. подверглась компания GlobalFoundries за отгрузку кремниевых пластин на сумму 17 млн долл. подсанкционной китайской компании SJ Semiconductor, связанной со SMIC [54]. От гораздо более крупного штрафа компанию спасло то, что GF сама обнаружила нарушения и известила об этом Бюро промышленности и безопасности (BIS).
Нет никаких признаков, что санкционная политика в отношении Китая в среднесрочной перспективе изменится. Очевидно, что своей главной задачей в микроэлектронике на ближайшее десятилетие Китай считает импортозамещение, освоение новых технологий, развитие и расширение внутреннего производства и, в первую очередь, организацию разработки и производства современного полупроводникового оборудования. Зарубежную полупроводниковую продукцию можно скопировать, технологии и промышленные секреты купить или выкрасть с помощью промышленного шпионажа и нужных специалистов, но без выпуска собственного передового оборудования вместо санкционного зарубежного эти задачи не решить. И в этом отношении Китаю придется ориентироваться на собственные возможности.
Санкционные войны оказывают отрицательное влияние на мировой полупроводниковый рынок, вследствие чего рост замедляется, а кризисные провалы становятся глубже. Это происходит из-за снижения импорта полупроводников в Китай и их экспорта из Китая. Заместить такие потребности на мировом рынке в настоящее время сложно.

Выводы
1. Мировой полупроводниковый рынок вырастет в 2024 г. до 627 млрд долл. на 19% в сравнении с предыдущим годом, в первую очередь за счет двухзначного роста продаж микросхем памяти и логики. Сегменты дискретных, оптоэлектронных и сенсорных полупроводников пока полностью не восстановились после прошлогоднего спада.
2. По прогнозу WSTS, в 2025 г. ожидается общий рост мирового полупроводникового рынка на 11,2%, в том числе по всем типам изделий и мировых регионов.
3. По прогнозам аналитиков, к 2030 г. объем мирового полупроводникового рынка достигнет 1 трлн долл., а к 2040 г. – 2 трлн долл. Основными драйверами роста станут системы искусственного интеллекта, квантовых вычислений, телекоммуникации 6–7G, автомобильная электроника.
4. Стимулирование внутреннего полупроводникового производства в США в рамках программ по национальной суверенизации начинает приносить результаты, и США становятся лидером по темпам роста полупроводников среди мировых регионов в 2024–2025 гг.
5. Отсечение Китая от новых технологий и инвестиций за счет санкций стало устойчивой тенденцией, что требует поиска альтернативных стран для замены Китая как мировой производственной экосистемы.
6. Индия, Малайзия, Вьетнам предпринимают большие усилия для возможной замены Китая, но в Индии уже запущены большие инвестиционные проекты с зарубежными и индийскими инвесторами и ее шансы заменить Китай намного предпочтительнее.
7. Саудовская Аравия и ОАЭ, обладающие громадными нефтяными доходами, заявляют о развитии собственного полупроводникового производства с помощью нового инвестиционного механизма за счет полного собственного финансирования и привлечения известного мирового подрядчика, способного реализовать проект.
8. В рамках растущей милитаризации бюджетов всех стран из-за роста мировых военных конфликтов военная полупроводниковая микроэлектроника совершает стремительный рывок к новым и даже еще не освоенным технологиям для создания более умного оружия, что даст несомненные преимущества странам с самой передовой микроэлектроникой.
9. Продолжается взаимный обмен санкциями между США и Китаем, тормозящими развитие мировой полупроводниковой отрасли. В то же время США и Китай несут потери из-за взаимных санкций.
10. Китай стимулирует национальные компании для развития импортозамещения продукции американских компаний, особенно в сфере ИИ, и достигает локальных успехов по замене не самых передовых ускорителей компании Nvidia.