Микроэлектроника и информационные технологии являются краеугольным камнем современной экономики. Подъем этих отраслей вызвал промышленную революцию, коренным образом меняя общество и экономику. Глобальные лидеры в производстве микроэлектроники играют решающую роль в обеспечении технологического прогресса и экономического влияния своих стран. Мы подробнее рассмотрим, какие страны лидируют в сфере микроэлектроники, анализируя ключевые факторы их успеха.
↑ Эра чипов: Глобальные тренды в микроэлектронике
Развитие информационных технологий вызвало невероятную промышленную революцию, которая глубоко меняет общество и экономику. Общий объем расходов на ИТ в 2024 году составит 4 997,7 млрд долларов, включая телекоммуникационные услуги, которые уже много лет почти полностью компьютеризированы, а также полупроводниковую промышленность, основным направлением которой является ИТ- и телекоммуникационное оборудование.
Чтобы понять, как работает экономический сектор, полезно мыслить в терминах цепочки создания стоимости. Чтобы произвести ИТ-услугу или приложение, необходимо произвести программное обеспечение и компьютеры. Чтобы программное обеспечение работало на компьютерах, необходимо создать операционную систему. Чтобы собрать компьютер, нужно произвести электронные компоненты. Для производства микропроцессоров необходимо специализированное, очень сложное программное обеспечение для проектирования. Далее, микроэлектронная промышленность опирается на фотолитографию и оптическое оборудование. Наконец, в самом начале процесса необходимо добыть кремний нужного качества и подготовить его в нужной форме.
↑ США и микроэлектроника: Формируя будущее технологий
США как всегда остаются ключевым игроком в микроэлектронике благодаря компаниям, таким как Intel, Qualcomm, Nvidia и Synopsys. Intel — единственная в мире компания, охватывающая весь процесс производства микропроцессоров, от проектирования до массового производства. Synopsys, Cadence и Mentor Graphics доминируют в разработке САПР для микроэлектроники, обеспечивая критическую инфраструктуру для всей отрасли. Современный микропроцессор состоит из нескольких миллиардов транзисторов, расположенных на площади два-три квадратных сантиметра, и спроектировать его геометрическую и электрическую организацию «вручную» просто немыслимо. Именно поэтому были разработаны языки описания схем (VHDL, Verilog) и программное обеспечение для автоматизированного проектирования.
Основными ,и практически единственными, компаниями, занимающимися разработкой электронных САПР, являются американские Synopsys (приобрела тайваньскую SpringSoft, совокупный оборот — 3,3 миллиарда долларов и 13 000 сотрудников), Cadence (2,3 миллиарда, 7 600 сотрудников) и Mentor Graphics (приобретена Siemens, 1,3 миллиарда, 6 000 сотрудников). Эти системы автоматизированного проектирования очень дороги, не говоря уже о времени, затрачиваемом инженерами на их внедрение.
↑ Почему мир зависит от Тайваня: Микропроцессоры будущего
На сегодняшний день TSMC, мировой лидер с оборотом в 35 миллиардов долларов, является единственной компанией, производящей продукцию по 7-нм (нанометровой) геометрии, Samsung — по 10-нм, а Intel — по 14-нм. Далее следуют ещё три компании, которые отказались от гонки за миниатюрность, но продолжают поставлять на рынок более «деревенские» продукты. Вот как в итоге выглядит рейтинг топовых компаний:
- TSMC
- Samsung
- Intel
- Global Foundries
- STMicro
- UMC
Производство микропроцессоров основано на фотолитографических процессах, выполняемых машинами, называемыми сканерами. В мире существует три производителя сканеров: Canon, Nikon и голландская компания ASML, которой принадлежит две трети мирового рынка стоимостью около 12 миллиардов долларов. Самая дорогая часть сканера — объектив, похожий на объектив огромной фотокамеры. Существует три производителя: Canon, Nikon и немецкая компания Zeiss.
↑ Южная Корея: Лидер в производстве памяти
Южная Корея лидирует в производстве памяти (DRAM и NAND), благодаря Samsung и SK Hynix. Эти компании обеспечивают большую часть мирового рынка памяти, необходимой для смартфонов, серверов и персональных компьютеров. Южная Корея также активно инвестирует в развитие дисплеев и фотолитографического оборудования, что укрепляет её позиции в мировой микроэлектронике. Строительство современной фабрики по производству микропроцессоров стоит более десяти миллиардов долларов, а для её бесперебойной работы требуется несколько тысяч инженеров и техников. Разработка производственного процесса и настройка оборудования требуют времени и навыков, и только через несколько лет успешность производства приближается к 100%.
↑ Китай: Растущий гигант
Китай активно наращивает свою роль в микроэлектронике. Компании, такие как SMIC (Semiconductor Manufacturing International Corporation), стремятся сократить технологическое отставание от Тайваня и Южной Кореи. Однако Китай пока не способен производить микропроцессоры по самым передовым технологиям, что ограничивает его возможности.
Производство микропроцессоров основано на фотолитографических процессах, выполняемых машинами, называемыми сканерами. В мире существует три производителя сканеров: Canon, Nikon и голландская компания ASML, которой принадлежит две трети мирового рынка стоимостью около 12 миллиардов долларов. Самая дорогая часть сканера — объектив, похожий на объектив огромной фотокамеры. Существует три производителя: Canon, Nikon и немецкая компания Zeiss. Для производства микропроцессоров необходимо специализированное, очень сложное программное обеспечение для проектирования. Далее, микроэлектронная промышленность опирается на фотолитографию и оптическое оборудование. На сегодняшний день Китай пока не может производить оборудование такого уровня, и это остаётся значительным барьером для его технологической независимости.
Один из особых сегментов рынка — процессоры для военной и аэрокосмической промышленности, которые должны выдерживать космическое или ядерное излучение. На сегодняшний день Китаю также приходится полагаться на зарубежные технологии для многих стратегически важных компонентов. Например, Altis Semiconductors ранее представляла возможности Европы в производстве процессоров для таких условий, но после её исчезновения Китай остаётся зависимым от американских поставщиков.
↑ Европа: Отставание и возможные перспективы
В Европе основным игроком остаётся STMicroelectronics, франко-итальянская компания, занимающая сильные позиции в производстве аналоговых чипов и сенсоров. Однако в целом европейский сектор микроэлектроники уступает США и Азии в производстве микропроцессоров и памяти. Для разработки нового микропроцессора требуется несколько лет (шесть или семь), от тысячи до двух тысяч инженеров и от пятнадцати до двадцати миллиардов долларов на строительство фабрики — инвестиции, которые Европа редко готова делать.
Единственный сектор, в котором Европа остаётся на передовых позициях, — это автомобильная промышленность, которая, несмотря на спад, всё ещё пользуется технологиями микроэлектроники. Производство компьютеров в регионе ограничено, так как их сборка представляет собой полностью автоматизированный процесс с низкой добавленной стоимостью. Например, на изготовление компьютера у компаний, таких как Dell, уходит менее трёх минут.
Так же в Европе отсутствуют крупные игроки, которые могли бы конкурировать с американскими или азиатскими компаниями на рынке операционных систем. По количеству установленных систем глобальные лидеры, такие как Microsoft и Google, занимают доминирующее положение, оставляя Европе только узкоспециализированные или открытые системы, такие как Linux и OpenBSD.
↑ Заключение: Страны-лидеры по производству микроэлектроники
США, Тайвань и Южная Корея продолжают задавать темп развития микроэлектроники, формируя глобальные технологические тренды. Китай стремительно наращивает своё влияние, инвестируя в разработку передовых технологий. Европа, несмотря на свои возможности, пока отстаёт, хотя STMicroelectronics остаётся важным игроком.
Будущее микроэлектроники будет зависеть от способности стран-лидеров адаптироваться к вызовам, включая глобальную конкуренцию, нехватку сырья и геополитические риски. Эти вызовы определят, кто останется ведущим игроком в этой стратегически важной отрасли.
Wilfredo Huppert
Wilfredo Huppert is a war journalist with 25 years of experience. He has spent most of his life in military journalism, wars and military-political conflicts, treason investigations and much more.