Тайваньская компания по производству микрочипов

Время на прочтение
10 мин

Количество просмотров 32K

TSMC — эта не слишком милозвучная аббревиатура от Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, в современном мире стала синонимом феноменального успеха. На данный момент тайваньская компания обрела статус одного из наибольших мировых производителей полупроводниковой продукции, а в некоторых сегментах этой индустрии она и вообще вошла в положение монополиста. Занимая второе место по годовой выручке среди конкурентов является весьма удивительным фактом, что TSMC вполне сознательно сконцентрировалась исключительно на производстве полупроводниковых пластин — в мире просто не существует процессоров, модулей памяти под маркой TSMC. С чем это связано? Может быть и с самим неопределенным статусом острова, который является убежищем для непризнанной Китайской Республики — Тайвань. Каким вообще образом в 1987 году удалось основателю компании Морису Чангу — гражданину США, создать будущего лидера в самой передовой сфере ИТ производства на отсталом технологически, удаленном от центров цивилизации острове? О прошлом, настоящем и о том, что ожидает в будущем такую далеко не тривиальную компанию как TSMC и пойдет далее речь в статье.

Основатель

Очень часто невозможно понять современного положения вещей не уделив внимание исторической ретроспективе вопроса. То в каком состоянии пребывает нынешнее мировое производство полупроводниковой продукции неразрывно связано с такой неординарной личностью как Морис Чанг. Основатель и многолетний руководитель TSMC имеет весьма незаурядную биографию. Судьба этнического китайца Мориса, рожденного в Китае образца 1931 года, была крепко переплетена с судьбой всего Китая. Данное ребенку при рождении европейское имя Морис стало следствием того, что город Нинбо, в администрации которого его отец состоял на службе, являлся одним из 5 китайских «свободных» портов, где активно жили и работали европейские торговцы. Получив достаточно качественное начальное образование на английском языке в дальнейшем молодой китайский иммигрант сможет получить высшее образование в лучшем техническом учебном заведении США — МТИ (Массачусетский Технологический Институт). К иммиграции с родины молодого и перспективного китайца подтолкнули те бурные события которые неистово лихорадили всю юго-восточную Азию. Ряд китайских революций, японская оккупация, в 1949 году окончательное поражение коммунистам Мао националистического правительства Гоминьдана — в рядах которого молодой человек принимал участие, с одной стороны не оставляли Морису ничего другого как бежать из континентального Китая, с другой стороны сделает возможным его возвращение на Тайвань в 1985 году, где ему всего через два года будет суждено основать одного известного ИТ-гиганта.

Для понимания того, кто через 36 лет пребывания в США вернулся на Тайвань можно лишь глянуть на послужной список гражданина США Мориса Чанга.

Получив в 1953 году диплом магистра Морис попробовал пойти далее по научной стезе, однако защитить докторскую диссертацию ему тогда было не суждено. В 1955 году году он устраивается в небольшую производственную компанию, в подразделение занимающееся полупроводниками. Было ли это предвидение молодого специалиста или просто случай неизвестно, но данное направление в технике теперь будет сопровождать Мориса всю его сознательную жизнь.

В 1954 году в США произошло довольно знаковое, однако малозаметное событие. Компанией Texas Instruments впервые был налажен серийный выпуск транзисторов. Уникальность этого события для широких масс была несколько размыта поскольку сам принцип заложенный в радиодеталь давно уже не был новинкой. Существующие вакуумные лампы были куда надежнее предлагаемых до этого момента исследовательскими институтами «трехлапых монстров», откровенно говоря не обладающих достаточной стабильностью в работе. Однако, настоящие специалисты понимали, что именно реализация подхода заложенного в работу транзистора пророчила ему самое светлое будущее. Миниатюризация печатных плат, колоссальное уменьшение электропотребления электроцепями, низкая цена в производстве все это должно было завоевать мир.

В 1958 году один из сотрудников Тexas Instruments создает и патентует первую в мире интегральную микросхему, в этом же году в компанию устраивается и Морис Чанг. Это было крайне удачное решение, ведь набирающей интенсивно обороты компании в самом скором будущем суждено будет стать самым крупным производителем полупроводниковой продукции в мире. В условиях отсутствия заслуженных авторитетов на ниве передовых технологий, хорошо образованный молодой китайский эмигрант с реальным производственным опытом в полупроводниковой тематике уже в 1961 году занимает весьма высокий пост начальника инженерного отдела. Отдав 25 лет жизни своему работодателю — Texas Instruments, Морис прошел практически все ступени карьерного роста. Вице-президент по внешнеэкономической деятельности — пост с которого в 1983 году Морис покинул Texas Instruments.

Возвращение в 1985 году на Тайвань весьма молодого — 54 летнего, человека с таким столь уникальным опытом не было случайным. Еще в конце 70х, США несколько изменила свою концепцию по продвижению своих интересов в юго-восточной Азии. Всесторонне разобрав ситуацию с поражением во Вьетнамской войне, правительство США решило сделать ставку, в первую очередь, на усиление экономических связей со своими союзниками в регионе. В рамках этой программы предполагался массовый перенос трудозатратных производств из самого США в страны с куда более дешевой рабочей силой. Это должно было дать обоюдовыгодный эффект. Япония, Филиппины, Южная Корея, Тайвань, Сингапур это те основные бенефициары проводимой политики США, что сейчас носят гордое название азиатских тигров. Под чутким руководством Мориса Чанга тайваньским китайцам — дисциплинированным и трудолюбивым, только-что оторванным от сохи, суждено было занять свою новую высокотехнологическую нишу.

Корпорация TSMC

К слову, под управлением несменного лидера Мориса Чанга TSMC пробыла 31 год, основатель корпорации отошел от дел только в 2018 году, отдав ей 31 год своей жизни. Под его руководством компания стала знаковой не только для Тайваня, а и для всего мира. Что бы понять, что из себя сейчас представляет TSMC нужно взглянуть всего на несколько графиков. Главным из которых является конечно же уровень прибыли.

На рынке контрактных производителей полупроводниковой продукции TSMC с общей долей в 60% является безусловным лидером. Что же касается особо передового направления в производстве полупроводниковых пластин диапазона 5-32 нм, тут компания удовлетворила мировой спрос своей продукцией на 80% . Прибыль компании исчисляется миллиардами.

Если рассмотреть более детально структуру заработка самой TSMС по конкретному техпроцессу, то можно увидеть, что основная прибыль идет с наиболее продвинутых производств реализованных на уровне 5-7 нм техпроцесса.

Рассматривая исключительно техпроцесс не всегда понятно что за ним скрывается в мире реальных гаджетов. Но и тут отчет от TSMС поможет пролить свет на положение вещей. Более половины выпущенной компанией продукции устанавливается в смартфоны, треть станет основой для высоко производительных систем.

На сколько такая ситуация стала уникальной для TSMС? Да в общем не особо. За последние шесть лет структура прибыли у компании существенно не меняется. Наиболее прогрессивные технологии приносят около 50% заработка. Столь занятное распределение прибылей дает понимание того, что именно делает TSMС лидером среди контрактных производителей полупроводниковой продукции — интенсивное внедрение передовых технологий.

Но картина мира TSMС была бы не достаточно ясна, если бы не еще одна диаграмма. Поскольку компания весьма открытая ее регулярные статистические отчеты касаются самого разного спектра деятельности, в том числе и распределение получаемой прибыли в зависимости от реализации продукции в конкретном регионе мира. Это может и весьма удивительный факт, однако в 2020 году 75% выручки компании принес рынок Северной Америки. Торговля с КНР всего-навсего на уровне 6%. Торговля полупроводниковой продукцией с КНР резко упала в 2020 году как результат введенных против Поднебесной санкций со стороны США, но даже в досанкционный 2019 год эта цифра колебалась в районе 20%. Фактически, если пристально рассмотреть всю географию поставок продукции становится понятным — TSMС целиком и полностью зависит от потребителей в США как и ее международных партнеров.

Полупроводниковый полуфабрикат

Мы с вами много сказали про достижения TSMС и увидели множество красочных цифр, однако есть один существенный нюанс. Форма бизнеса которую ведет компания не предполагает выпуск собственного завершенного продукта будь то процессоры, модули памяти, SoC и тд. Как мы уже вспоминали TSMС стала самым крупным контрактным производителем полупроводников размещая на своих производственных мощностях заказы таких компаний как Apple, Qualcomm, Nvidia, AMD, Marvell Broadcom, MediaTek, Huawei и даже могущественной Intel. Однако в мире готовых решений ее доля не столь значительна.

Для мира процессоров тайваньская TSMС хотя и является существенным фактором, но далеко не главным. И тут разговор идет уже не об объемах получаемой прибыли, а о завершенных технологических цепочках. Компания TSMС не обладает полным циклом производства полупроводниковой продукции, даже учитывая ее глубокое партнерство с AMD и Apple. Возникает вполне законный вопрос а кто ж тогда обладает? Обладают им Intel и Samsung, Texas Instruments и Broadcom, но и тут вопрос не такой простой как могло бы показаться. Кроме разработки архитектуры процессоров, коей занимается достаточное количество организаций, в производстве «чипов» ключевую роль играет создание тех самых полупроводниковых пластин, а в особенности оборудования на котором они будут создаваться.

Обозначенные желтым цветом компании это и есть производители оборудования. При казалось бы достаточном количестве предприятий — Applied Materials, ASML, Tokyo Elektron, Lam Reasearch, KLA, говорить о широком выборе оборудования все равно не приходится. Проблема с производителями этого оборудования состоит в том, что наиболее востребованная полупроводниковая продукция та которая обладает максимальным количеством транзисторов на квадратный дюйм, а в этом сегменте конкуренция у компаний уже весьма условна.

Фактически в мире есть лишь одна компания готовая поставлять оборудование для производства полупроводников по 5 нм технологии и это Нидерландская ASML. Именно это оборудование и использует TSMС в производстве своей 5-7 нм продукции, также как собственно и корпорация Samsung. В то же время Intel утверждает, что ее собственные разработки на основе оборудования от Applied Materials достаточно прогрессивны и дают возможность создавать на полупроводниковых пластинках, произведенных с использованием 7-10 нм техпроцесса, плотность транзисторов аналогичную плотности на пластинах произведенным TSMС с 5-7 нм.

Размытое будущее в едином фарватере

Столкнувшись с необходимостью покупки какого-то новомодного девайса рядовой потребитель зачастую впадает в ступор. Одолеваемый терзаниями выбора он рыщет по просторам интернета в поисках детальных характеристик, подробных обзоров, сравнительных анализов. В поисках ответов нарываясь в сети на бескомпромиссные дискуссии сторонников Samsung и приверженцев Apple, поклонников красных и любителей синих часто вообще теряется логическая нить происходящего. Однако, сняв всю эту цветовую мишуру и оторвав лейбл, не редко можно заметить, что все эти суровые в мире маркетинга конкуренты произведены на одних заводах, одним оборудованием, по весьма схожим технологиям.

Естественно глупо утверждать, что iPhone 12 и Samsung Galaxy S21 одинаковые аппараты, но также не разумно искать в них большие отличия. В современном мире все переплелось. Sony завалила весь мир встраиваемыми в смартфон камерами, Samsung стал абсолютным монополистом в производстве высококачественных экранов на базе OLED матриц, Qualcomm безусловный лидер в создании модулей связи 5G.

Конечно, конкуренция на рынке полупроводников все еще присутствует, о чем хотя бы свидетельствуют потуги корпорации Apple захватить мир с помощью своих АРМ процессоров серии А и М. Intel также не стоит в стороне и хотя уже крепко сотрудничает и сейчас с TSMС, также как и всерьез рассматривает возможность перенести часть производства своих процессоров на фабрики TSMС, но все еще не отказывается от продвижения собственных технологий и очевидно будет их развивать.

В свете таких радужных перспектив для TSMС стоит ли от нее, как независимой компании, ожидать выхода на качественно новый уровень своего развития, что она вложится в свою раскрутку и обзаведется собственной линейкой процессоров, модулей памяти или вообще смартфонов? Очевидно нет. Угрожает ли бизнесу TSMС новый политический тренд в США по возврата производственных мощностей из за границы назад в страну? Скорее всего так же нет, ведь фактически азиатские партнеры настолько сильно завязаны с США технологически, экономически, политически, по линии военной помощи, что называть их в полной мере заграницей американцы могут весьма формально. Что касается непосредственно Тайваня то и подавно, без всеобъемлющей протекции со стороны США остров уже давным бы давно утратил свою независимость.

Все, что мы сейчас вообще наблюдаем в мире полупроводниковой продукции укладывается в единый фарватер планомерного, поступательного движения вперед. Сложность технологического прогресса породила необходимость объединения воедино разбросанных по всему миру разработчиков, производителей, рынков сбыта, маркетологов. Главную скрипку в этом глобализационном процессе сейчас естественно играет США, как собственно это всегда и было в сфере микроэлектроники.

На этом фоне было бы интересно сказать что-то про действительно независимых новаторов производителей полупроводниковой продукции, но действительность такова, что их просто нет. Оценивая те грандиозные финансовые вливания, что осуществляют в развитие и производство полупроводников компаниями Intel, Apple, Samsung, ASML, TSMС и тд. говорить о появлении даже в среднесрочной перспективе некого нового игрока также не приходится. Даже «всесильный» Китай, фактически, не обладает собственным полным циклом производства современных полупроводниковых пластин. Наиболее совершенным производством подобной продукции в континентальном Китае является компания SMIC ( Semiconductor Manufacturing International Corporation ), но и она готовится приступить к выпуску пластин по 7 нм техпроцессу исключительно на оборудовании от ASML и в этом свете любой сбой в технологической цепочке, благодаря тем же грозящим санкциям, может откинуть КНР в технологиях производства назад на целые десятилетия. Ежегодно инвестировать сотни миллиардов на протяжении десятилетий без гарантий ожидаемого результата — ноша довольно тяжелая и наверно не так уж и нужная. Хорошо ли сложившееся положение вещей или не очень? Этот вопрос не имеет смысла, ведь это действительность в которой мы будем жить еще весьма долго.

Если кто-то всерьез задался поставленным в самом начале статьи вопросом и по какой либо причине все еще не нашел на него ответа, можно лишь коротко подытожить — всего по чуть-чуть.

Немного рекламы

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?

Визит Нэнси Пелоси на Тайвань сделал своё чёрное дело. В день встречи политика с Правительством Тайбэя и главой крупнейшей корпорации в мире по производству чипов TSMC Марком Лю обрушился Тайваньский фондовый рынок. А Китай взял остров в кольцо фактической блокады при помощи военных учений. Угрозы главы корпорации TSMC остановить производство не так страшны Китаю, как Америке, промышленность которой сильно зависит от чипов Тайваня.

Гонка за технологическое производство

Технологическая гонка, в которой США пытаются догнать Китай и пока объективно проигрывают, — это реальность, и главный фактор обострения — драка за Тайвань. В мировом производстве полупроводников доля Америки с 1990 года упала почти в три раза. Если 30 лет назад она составляла 37% (SIA), то теперь — 12%, причём идёт активное сокращение. Ну а 90% чипов, используемых Соединёнными Штатами, произведены на Тайване. Кроме того, компании США, такие как Qualcomm и Nvidia, получают прибыль именно там, где находится главный мировой гигант по производству микросхем.

— Если Россия давно тайно переманивает инженеров и айтишников с Тайваня, они оседают в высокотехнологичных производствах, то США не занимались такими вопросами, не выделяли инвестиций, — отметил экономист Александр Роджерс. — Подобных производств в Кремниевой долине немного, например, R&D занимаются разработками и «отвёрточной сборкой» из уже готовых чипов.

В случае полномасштабного конфликта острова с материковой частью Китая США переключатся на закупку чипов в Японии или Южной Корее.

Однако сегодня американские СМИ, ссылаясь на свои источники, сообщили, что спикер Палаты представителей США и глава компании TSMC Марк Лю обсудят выполнение американского законопроекта о мерах поддержки производителей подобной продукции. В документе заложено выделение $52 млрд на развитие производства полупроводников в США. Сейчас, как пишет издание, TSMC строит фабрику по производству чипов в Аризоне.

Кризис микросхем в мире

Фото © Getty Images

Кризис с недостатком чипов в результате карантинных мер 2020 и 2021 годов привёл к их дефициту и проблемам в ряде отраслей, включая медицину, автомобилестроение, производство гаджетов и игровую сферу. Поэтому вполне логично, что США попытаются начать перенос производства из Тайваня в Америку. Но Китай, скорее всего, будет блокировать этот процесс, в том числе и военными методами.

По словам аналитика Алексея Рогозина, в мире нет практически ни одного современного автомобиля, самолёта, корабля или предмета бытовой техники, где в электронике не нашлось бы чего-то сделанного на тайваньских фабриках.

— Компания TSMC является абсолютным мировым лидером рынка контрактных услуг для полупроводниковых компаний, включая Apple, AMD, Nvidia. На тайваньских заводах до введения запрета размещали свои заказы и российские разработчики: МЦСТ, «Байкал электроникс», «Элвис». Также TSMC является собственником более половины всех существующих в мире машин для литографии в жёстком ультрафиолетовом диапазоне (EUV), — говорит Рогозин.

В конце 2021 года тайваньская компания начала экспериментальное производство микрочипов по, казалось бы, недостижимому техпроцессу в три нанометра. В Китае пока освоено производство семинанометровых микросхем, эксперименты идут над пятинанометровыми. Поэтому вероятность конфликта между Китаем и островом может сократить отставание Пекина и усложнить условия работы американских компаний.

Аналитика западных СМИ за текущие сутки поспешила резюмировать прилёт американского конгрессмена Нэнси Пелоси на Тайвань как победу над Китаем и демонстрацию свободы острова, но менталитет Китая совсем иной. Тигр не бумажный, как считают эксперты, а — коварный. Никто не хочет начинать войну из-за чипов, но придушить остров экономически Китай может себе позволить, в том числе и вернуть бумерангом санкционный инструмент США, остановив совместные производства с Америкой.

Турне и визит Пелоси кроме обсуждения насущных экономических проблем имеет и политическую плоскость. Разыгранная как по нотам драма с посадкой в аэропорту Тайваня получила широкое освещение в мировых СМИ, вызвала полемику официальных лиц США и Китая, а также позволила Пелоси собрать множество других бонусов. Тем самым в стане демократов образовался новый лидер, которого могут поддержать на следующих выборах и американский ВПК, и военные.

Фото © Getty Images / Fang Dongxu / VCG

Почему обострение вокруг Тайваня и TSMC началось именно сейчас?

Китай может оставить США без чипов

Китай готовится блокировать остров и остановить производство чипов для США

США сами вынудили Китай действовать в этом направлении

Комментариев: 0

Для комментирования авторизуйтесь!

Тайваньский производитель занял 90% рынка и пока его доминированию никто не может помешать, пишет Ars Technica в профиле TSMC.

Почему TSMC стала столь важной для отрасли

Мощностями TSMC пользуются Apple, AMD, Qualcomm, Nvidia, автопроизводители и множество других компаний — и это единственный производитель в мире, способный обеспечить их нужными компонентами.

Благодаря значительным инвестициям в уменьшение техпроцесса (размере транзисторов) и увеличение производственных мощностей, за TSMC перестали успевать другие производители чипов.

Важная характеристика, влияющая на производительность микросхем — число транзисторов, которые можно разместить на одном кристалле. Чем меньше размер транзистора (меньше техпроцесс), тем ниже потребление энергии и выше скорость.

Уменьшение техпроцесса требует всё более сложных разработок и объёмных инвестиций в производственные мощности. Поэтому разработчики микросхем с годами начали уделять больше времени проектированию, а производство передавали литейным предприятиям, таким как TSMC.

И чем дороже становился выпуск микросхем, тем чаще компании отдавали его на аутсорс, и тем больше конкурентов TSMC выбывали из технологической гонки.

Например, самый совершенный на данный момент техпроцесс в 3 нанометра освоили только две компании в мире — TSMC и Samsung. 3-нанометровые чипы будут на 70% быстрее, чем актуальные 5-нанометровые процессоры, пишет Ars Technica.

«Автопроизводители верят, что они — мировые гиганты. Но в данной ситуации производители чипов — гиганты, а их автомобильные заказчики всего лишь муравьи», — говорит основатель консалтинговой компании по работе с поставками Seraph Амброуз Конрой.

В 2021 году TSMC хочет инвестировать в рост и производственные мощности $25-28 млрд — на 63% больше, чем в 2020 году, а также больше запланированных инвестиций Intel и Samsung.

Часть инвестиций может пойти на выполнение заказов Intel, считают аналитики. Компания вынуждена частично перенести производство микросхем на аутсорс, чтобы быстрее освоить сразу два техпроцесса — 10 и 7 нм и не отстать от конкурентов.

«Чем дольше Intel будет решать свои проблемы, тем больше будет разрыв. Пока же TSMC остается недосягаемой», — говорит глава одного из производителей полупроводников.

Команда Intel уже больше года работает c TSMC над запуском производства на аутсорсе, пишет Ars Technica.

Отраслевой аналитик Марк Ли из Bernstein считает, что Intel в 2023 году закажет у TSMC около 20% процессоров, и только для этого тайваньской компании нужно инвестировать более $10 млрд на отдельные линии производства.

«Отрасль невероятно зависит от TSMC, особенно на пике технологий — это довольно рискованно. Если 20 лет назад было около 20 производителей чипов, сейчас самые лучшие предприятия сосредоточены в одном кампусе на Тайване», — говорит аналитик Питер Хонберри из Bain&Company.

Например, чтобы оставаться лидером и удовлетворить спрос на 3-нанометровые чипы в 2022 году, TSMC строит в городе Шаньхуа новый завод размером с 22 футбольных поля (160 тысяч квадратных метров).

Строительство завода втрое увеличило цены на землю, а объём сделок с недвижимостью оказался самым высоким за десятилетнюю историю — новые дома и квартиры выкупили инженеры завода, говорят брокеры Century 21.

Давление США и Европы создаёт сложности для бизнеса

Растущее доминирование TSMC привлекло внимание политиков США и Европы. Они призывают производить микросхемы на домашних рынках, чтобы защитить цепочки поставок от геополитического влияния и внезапных факторов — таких как пандемия Covid-19, которая спровоцировала дефицит микросхем.

Многие заводы простаивали во время карантина, а после его снятия произошло лавинообразное увеличение заказов, например, со стороны автопроизводителей, из-за чего производители не справились с объёмами.

В 2020 году TSMC под давлением властей США взяла на себя обязательство построить завод в Аризоне стоимостью $12 млрд, а также объявила о создании дочерней компании в Японии. Она займется исследованиями в области новых материалов полупроводников.

Евросоюз также обсуждает привлечение инвестиций в строительство в Европе завода TSMC следующего поколения — по производству 2-нанометровых чипов.

Новые заводы вне Тайваня создают дополнительную нагрузку на бизнес-модель TSMC, так как компания не готова рассредоточить производство по всему миру, считают аналитики.

Одна из причин успеха компании в том, что производство сосредоточено на Тайване: все корпусы расположены рядом, при необходимости можно быстро мобилизовать инженеров для помощи друг другу, объяснила представитель TSMC Нина Као.

Более того, завод TSMC в Аризоне будет работать по 5-нм технологии — когда он начнет производство в 2024 году, то уже будет отставать от 3-нм производства на юге Тайваня.

В основном он может служить для военных целей, отмечает Ars Technica. Пентагон беспокоится, что концентрация производства полупроводников находится вне США, тогда как спрос на мощные чипы в оборонной промышленности растёт — например, их используют в беспилотниках, суперкомпьютерах и ракетах.

Зачем нужен завод в Европе — неясно. Даже представители европейских производителей микросхем в разговоре с Ars Technica признаются, что их специализация — автомобильный рынок с 22 нм чипами.

Передовые технологии не столь важны для них, как для американских клиентов TSMC, а инвестировать в скачок между 22 нм и 2 нм слишком дорого.

Доминированию TSMC пока никто не может помешать

Отраслевые эксперты считают, что желание властей перенести производство TSMC могут оказаться нежизнеспособными — это потребует постоянных миллиардных инвестиций, чтобы оставаться «на передовой прогресса».

По этой же причине компания и стала доминировать на рынке — а её американский конкурент GlobalFoundries и тайваньский производитель UMC постепенно отказались от гонки технологий.

Крупнейший китайский производитель чипов Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC) всё ещё инвестирует в рост, но в 2020 году ему помешали власти США с вводом экспортного контроля. Теперь SMIC не может получить оборудование, необходимое для строительства заводов.

Остаётся только Intel, которая объявила о строительстве двух новых заводов в Аризоне и инвестициях в $20 млрд на развитие своего производства. Но некоторые эксперты настроены скептически.

TSMC намерена удержать лидерство. Значительная часть запланированных инвестиций пойдёт на станки для фотолитографии в глубоком ультрафиолете (EUV) — необходимом оборудовании для передовых производственных линий.

Голландская компания ASML, лидер EUV-рынка, рассказала в финансовом отчете, что её мощности не соответствуют спросу на оборудование. И каждый заказ от TSMC позволит ей и дальше удерживать конкурентов позади, считают эксперты.

Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited

Type	Public
Traded as	TWSE: 2330 NYSE: TSM
ISIN	US8740391003
Industry	Semiconductors
Founded	Industrial Technology Research Institute, Hsinchu, Taiwan (1987; 36 years ago)
Founder	Morris Chang
Headquarters	Hsinchu Science Park , Taiwan
Area served	Worldwide
Key people	Mark Liu (Chairman) C.C. Wei (CEO and Vice Chairman)
Production output	14 million 12-inch equivalent wafers (2021)
Services	Manufacture of integrated circuits mask services integrated circuits packaging multi wafer foundry services
Revenue	US$57.22 billion (2021)
Operating income	US$23.43 billion (2021)
Net income	US$21.35 billion (2021)
Total assets	US$134.29 billion (2021)
Total equity	US$77.48 billion (2021)
Number of employees	65,152 (2021)
Subsidiaries	WaferTech TSMC Nanjing Company Ltd. SSMC JASM
Chinese name
Traditional Chinese	台灣積體電路製造股份有限公司
Transcriptions Standard Mandarin Hanyu Pinyin Táiwān Jītǐ Diànlù Zhìzào Gǔfèn Yǒuxiàn Gōngsī Bopomofo ㄊㄞˊ ㄨㄢ ㄐㄧ ㄊㄧˇ ㄉㄧㄢˋ ㄌㄨˋ ㄓˋ ㄗㄠˋ ㄍㄨˇ ㄈㄣˋ ㄧㄡˇ ㄒㄧㄢˋ ㄍㄨㄥ ㄙ Wade–Giles T’ai2-wan1 Chi1-t’i3 Tien4-lu4 Chih4-tsao4 Ku3-fen4 You3-hsien4 Kung1-ssŭ1 Southern Min Hokkien POJ Tâi-oân chek-thé tiān-lō͘ chè-chō kó͘-hūn iú-hān kong-si Tâi-lô Tâi-uân tsik-thé tiān-lōo tsè-tsō kóo-hūn iú-hān kong-si
Abbreviation
Traditional Chinese	台積電
Transcriptions Standard Mandarin Hanyu Pinyin Tái Jī Diàn Wade–Giles T’ai2 Chi1 Tien4 Southern Min Hokkien POJ Tâi-chek-tiān Tâi-lô Tâi-tsik-tiān
Website	tsmc.com
Footnotes / references [1][2]

Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited (TSMC; also called Taiwan Semiconductor)^[3][4] is a Taiwanese multinational semiconductor contract manufacturing and design company. It is the world’s most valuable semiconductor company,^[5] the world’s largest dedicated independent (pure-play) semiconductor foundry,^[6] and one of Taiwan’s largest companies,^[7][8] with its headquarters and main operations located in the Hsinchu Science Park in Hsinchu. It is majority owned by foreign investors.^[9]

Founded in Taiwan in 1987 by Morris Chang, TSMC was the world’s first dedicated semiconductor foundry and has long been the leading company in its field.^[10][11] When Chang retired in 2018, after 31 years of TSMC leadership, Mark Liu became chairman and C. C. Wei became Chief Executive.^[12][13] It has been listed on the Taiwan Stock Exchange (TWSE: 2330) since 1993; in 1997 it became the first Taiwanese company to be listed on the New York Stock Exchange (NYSE: TSM). Since 1994, TSMC has had a compound annual growth rate (CAGR) of 17.4% in revenue and a CAGR of 16.1% in earnings.^[14]

Most of the leading fabless semiconductor companies such as AMD, Apple, ARM, Broadcom, Marvell, MediaTek, Qualcomm and Nvidia, are customers of TSMC, as are emerging companies such as Allwinner Technology, HiSilicon, Spectra7, and UNISOC.^[15] Leading programmable logic device companies Xilinx and previously Altera also make or made use of TSMC’s foundry services.^[16]
Some integrated device manufacturers that have their own fabrication facilities, such as Intel, NXP, STMicroelectronics and Texas Instruments, outsource some of their production to TSMC.^[17][18] At least one semiconductor company, LSI, re-sells TSMC wafers through its ASIC design services and design IP portfolio.^{[dubious – discuss]}

TSMC has a global capacity of about thirteen million 300 mm-equivalent wafers per year as of 2020 and makes chips for customers with process nodes from 2 microns to 5 nanometres. TSMC was the first foundry to market 7-nanometre and 5-nanometre (used by the 2020 Apple A14 and M1 SoCs and the MediaTek Dimensity 8100) production capabilities, and the first to commercialize extreme ultraviolet (EUV) lithography technology in high volume.

History[edit]

In 1986, Mr. Li Kwoh-ting, representing the Executive Yuan, invited Morris Chang to serve as the president of the ITRI. At that time, Taiwan government wanted to develop the semiconductor industry, but the investment amount was too large and the risk was too high, so no one was willing to invest. In this predicament, only Philips was willing to sign a joint venture contract with Taiwan to invest 27.5% of TSMC’s capital.^[19][20]

The company has been increasing and upgrading its manufacturing capacity for most of its existence, although influenced by the demand cycles of the semiconductor industry. In 2011, the company planned to increase research and development expenditures by almost 39% to NT$50 billion to fend off growing competition.^[21] The company also planned to expand capacity by 30% in 2011 to meet strong market demand.^[22] In May 2014, TSMC’s board of directors approved capital appropriations of US$568 million to establish, convert, and upgrade advanced technology capacity^[23] after the company forecast higher than expected demand.^[24] In August 2014, TSMC’s board of directors approved additional capital appropriations of US$3.05 billion.^[25]

In 2011, it was reported that TSMC had begun trial production of the A5 SoC and A6 SoCs for Apple’s iPad and iPhone devices.^[26][27] According to reports,^[28] as of May 2014, Apple is sourcing its new A8 and A8X SoCs from TSMC^[29][30] and later sourced the A9 SoC with both TSMC and Samsung (to increase volume for iPhone 6S launch) with the A9X being exclusively made by TSMC, thus resolving the issue of sourcing a chip in two different microarchitecture sizes. Apple has become TSMC’s most important customer.^[30][31]

In October 2014, ARM and TSMC announced a new multi-year agreement for the development of ARM based 10 nm FinFET processors.^[32]

In 2020, TSMC became the first semiconductor company in the world to sign up for RE100, pledging to use 100% renewable energy by 2050.^[33] TSMC accounts for roughly 5% of the energy consumption in Taiwan, exceeding that of the capital city Taipei. This initiative was thus expected to accelerate the transformation to renewable energy in the country.^[34]

TSMC results for 2020 were
net income of US$17.60 billion on consolidated revenue of US$45.51 billion, which increased 57.5 percent and
31.4 percent respectively from the 2019 level of US$11.18 billion net income and US$34.63 billion consolidated revenue.^[35]
Its market capitalization was over $550 billion in April 2021.

TSMC’s revenue in the first quarter of 2020 reached US$10 billion,^[36] while its market capitalization was US$254 billion.^[37] TSMC’s market capitalization reached a value of NT$1.9 trillion (US$63.4 billion) in December 2010.^[38] It was ranked 70th in the FT Global 500 2013 list of the world’s most highly valued companies with a capitalization of US$86.7 billion,^[39] while reaching US$110 billion in May 2014.^[37] In March 2017, TSMC’s market capitalization surpassed that of semiconductor giant Intel for the first time, hitting NT$5.14 trillion (US$168.4 billion), with Intel’s at US$165.7 billion.^[40] On June 27, 2020, TSMC briefly became the world’s 10th most valuable company, with a market capitalization of US$410 billion.^[41]

In July 2020, TSMC confirmed it would halt the shipment of silicon wafers to Chinese telecommunications equipment manufacturer Huawei and its subsidiary HiSilicon by 14 September.^[42][43]

As the risk of a war between Taiwan and the People’s Republic of China increases, TSMC and its investors have explored options to mitigate the consequences of such an event. Since the beginning of the 2020s, TSMC has expanded its operations outside of the island of Taiwan, opening new fabs in Japan and the United States, with further plans for expansion into Germany.^[44]

In November 2020, officials in Phoenix, Arizona in the United States approved TSMC’s plan to build a $12 billion chip plant in the city. The decision to locate a plant in the US came after the Trump administration warned about the issues concerning the world’s electronics made outside of the U.S.^[45] In 2021, news reports claimed that the facility might be tripled to roughly a $35 billion investment with six factories.^[46]

Following nearly a year of public controversy surrounding its COVID-19 vaccine shortage,^{[47][48][49][50]} with only about 10% of its 23.5 million population vaccinated;^[47] in June 2021, Taiwan agreed to allow TSMC and Foxconn to jointly negotiate purchasing COVID-19 vaccines on its behalf.^[49][47] In July 2021, BioNTech’s Chinese sales agent Fosun Pharma announced that the two technology manufacturers had reached an agreement to purchase 10 million BioNTech COVID-19 vaccines from Germany for Taiwan.^[49][47] TSMC and Foxconn pledged to each buy five million doses for up to $175 million,^[49] for donation to Taiwan’s vaccination program.^[47]

Due to the 2020–2022 global semiconductor shortage, United Microelectronics raised prices approximately 7–9 percent, and prices for TSMC’s more mature processors will be raised by about 20 percent.^[51]

In November 2021, TSMC and Sony announced that TSMC would be establishing a new subsidiary named Japan Advanced Semiconductor Manufacturing [ja; zh] (JASM) in Kumamoto, Japan. The new subsidiary will manufacture 22 and 28-nanometer processes. The initial investment will be approximately $7 billion, with Sony investing approximately $500 million for a less than 20% stake. Construction of the fabrication plant is expected to start in 2022, with production targeted to begin two years later in 2024.^[52][53]

In February 2022, TSMC, Sony Semiconductor Solutions, and Denso announced that Denso would take a more than 10% equity stake in JASM with a US$0.35 billion investment, amid a scarcity of chips for automobiles. ^[54][55][56] TSMC will also enhance JASM’s capabilities with 12/16 nanometer FinFET process technology in addition to the previously announced 22/28 nanometer process and increase monthly production capacity from 45,000 to 55,000 12-inch wafers.^[54][55][56] The total capital expenditure for JASM’s Kumamoto fab is estimated to be approximately US$8.6 billion.^[54][55][56] The Japanese government wants JASM to supply essential chips to Japan’s electronic device makers and auto companies as trade friction between the United States and China threatens to disrupt supply chains.^[54][55][56] The fab is expected to directly create about 1,700 high-tech professional jobs.^[54][55]

In July 2022, TSMC announced the company had posted a record profit in the second quarter, with net income up 76.4 percent year-over-year. The company saw steady growth in the automotive and data center sectors with some weakness in the consumer market. Some of the capital expenditures are projected to be pushed up to 2023.^[57]

In the third quarter of 2022, Berkshire Hathaway disclosed purchase of 60 million shares in TSMC, acquiring a $4.1 billion stake, making it one of its largest holdings in a technology company.^[58] However, Berkshire sold off 86.2% of its stake by the next quarter.^[59]

In December 2022, TSMC announced its plans to triple its investment in the Arizona plants in response to the growing tensions between the US and China and the supply chain disruption that has led to chip shortages.^[60] In that same month, TSMC stated that they were running into major cost issues, because the cost of construction of buildings and facilities in the US is four to five times what an identical plant would cost in Taiwan, (due to higher costs of labor, red tape, and training), as well as difficulty finding qualified personnel (for which it has hired US workers and sent them for training in Taiwan for 12-18 months.) These additional production costs will increase the cost of TSMC’s chips made in the US to at least 50% more than the cost of chips made in Taiwan.^[61][62][63]

However, concerns have also been raised regarding a conflict of interest in defense policy which could provide US senators and lawmakers with an incentive for a military escalation between the two countries.^[64][65]

Patent dispute with GlobalFoundries[edit]

On 26 August 2019, GlobalFoundries filed several patent infringement lawsuits against TSMC in the US and Germany claiming that TSMC’s 7 nm, 10 nm, 12 nm, 16 nm, and 28 nm nodes infringed 16 of their patents.^[66] GlobalFoundries named twenty defendants.^[67] TSMC said that they were confident that the allegations were baseless.^[68]

On 1 October 2019, TSMC filed patent infringement lawsuits against GlobalFoundries in the US, Germany and Singapore, claiming that GlobalFoundries’ 12 nm, 14 nm, 22 nm, 28 nm and 40 nm nodes infringed 25 of their patents.^[69]

On 29 October 2019, TSMC and GlobalFoundries announced a resolution to the dispute, agreeing to a life-of-patents cross-license for all of their existing semiconductor patents and new patents for the next 10 years.^{[70][71][72][73][74]}

Sales and market trends[edit]

Yearly revenues in million NT$^[75]

1997	1998	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006
43,927	50,422	73,067	166,189	125,881	162,301	202,997	257,213	266,565	317,407
2007	2008	2009	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016
322,631	333,158	295,742	419,538	427,081	506,754	597,024	762,806	843,497	947,938
2017	2018	2019	2020	2021	2022
977,477	1,031,474	1,069,985	1,339,255	1,587,415	2,263,890

Quarterly revenues in million NT$^[76]

Year	Q1	Q2	Q3	Q4
2012	105,615	128,186	141,499	131,445
2013	132,755	155,886	162,577	145,806
2014	148,215	183,020	209,050	222,520
2015	222,034	205,440	212,505	203,518
2016	203,495	221,810	260,406	262,227
2017	233,914	213,855	252,107	277,570
2018	248,079	233,276	260,348	289,771
2019	218,704	240,999	293,045	317,237
2020	310,597	310,699	356,426	361,533
2021	362,410	372,150	414,670	438,190
2022	491,080	534,140	613,140	625,530

TSMC and the rest of the foundry industry are exposed to the cyclical industrial dynamics of the semiconductor industry. TSMC must ensure its production capacity to meet strong customer demand during upturns. However, during downturns, it must contend with excess capacity because of weak demand and the high fixed costs associated with its manufacturing facilities.^[77] As a result, the company’s financial results tend to fluctuate with a cycle time of a few years. This is more apparent in earnings than revenues because of the general trend of revenue and capacity growth. TSMC’s business has generally also been seasonal, with a peak in Q3 and a low in Q1.

In 2014, TSMC was at the forefront of the foundry industry for high-performance, low-power applications,^[78][79] leading major smartphone chip companies such as Qualcomm,^[80][81] Mediatek^[81][82] and Apple^[29][31] to place an increasing amount of orders.^[78] While the competitors in the foundry industry (primarily GlobalFoundries and United Microelectronics Corporation) have encountered difficulties ramping leading-edge 28 nm capacity,^[82] the leading Integrated Device Manufacturers such as Samsung and Intel that seek to offer foundry capacity to third parties were also unable to match the requirements for advanced mobile applications.^[79]

For most of 2014, TSMC saw a continuing increase in revenues due to increased demand, primarily due to chips for smartphone applications. TSMC raised its financial guidance in March 2014 and posted ‘unseasonably strong’ first-quarter results.^[24][83] For Q2 2014, revenues came in at NT$183 billion, with 28 nm technology business growing more than 30% from the previous quarter.^[84] Lead times for chip orders at TSMC increased due to a tight capacity situation, putting fabless chip companies at risk of not meeting their sales expectations or shipment schedules,^[85] and in August 2014 it was reported that TSMC’s production capacity for the fourth quarter of 2014 was already almost fully booked, a scenario that had not occurred for many years, which was described as being due to a ripple-effect due to TSMC landing CPU orders from Apple.^[86]

However, monthly sales for 2014 peaked in October, decreasing by 10% in November due to cautious inventory adjustment actions taken by some of its customers.^[87] TSMC’s revenue for 2014 saw growth of 28% over the previous year, while TSMC forecasted that revenue for 2015 would grow by 15 to 20 percent from 2014, thanks to strong demand for its 20 nm process, new 16 nm FinFET process technology as well as continuing demand for 28 nm, and demand for less advanced chip fabrication in its 200mm fabs.^[87]

Technologies[edit]

TSMC’s N7+ is the first commercially available extreme-ultraviolet lithographic process in the semiconductor industry.^[88] It uses ultraviolet patterning and enables more acute circuits to be implemented on the silicon. N7+ offers a 15-20% higher transistor density and 10% reduction in power consumption than previous technology.^[89][90] The N7 achieved the fastest ever volume time to market, faster than 10 nm and 16 nm.^[91]

The N5 iteration doubles transistor density and improves performance by an additional 15%.^[92][93]

Production capabilities[edit]

On 300 mm wafers, TSMC has silicon lithography on node sizes:

• 0.13 μm (options: general-purpose (G), low-power (LP), high-performance low-voltage (LV)).
• 90 nm (based upon 80GC from Q4/2006),
• 65 nm (options: general-purpose (GP), low-power (LP), ultra-low power (ULP), LPG).
• 55 nm (options: general-purpose (GP), low-power (LP)).
• 40 nm (options: general-purpose (GP), low-power (LP), ultra-low power (ULP)).^[94]
• 28 nm (options: high-performance (HP), high-performance mobile (HPM), high-performance computing (HPC), high-performance low-power (HPL), low-power (LP), high-performance computing Plus (HPC+), ultra-low power (ULP)) with HKMG.^[95]
• 22 nm (options: ultra-low power (ULP), ultra-low leakage (ULL))^[96]
• 20 nm^[97]
• 16 nm (options: FinFET (FF), FinFET Plus (FF+), FinFET Compact (FFC))^[98]
• 12 nm (options: FinFET Compact (FFC), FinFET NVIDIA (FFN)), enhanced version of 16 nm process.^[99]
• 10 nm (options: FinFET (FF))^[100]
• 7 nm (options: FinFET (FF), FinFET Plus (FF+), FinFET Pro (FFP), high-performance computing (HPC))^[101]
• 6 nm (options: FinFET (FF)), risk production starting in Q1 2020, enhanced version of 7 nm process.^[102]
• 5 nm (options: FinFET (FF)).
• 4 nm (options: FinFET (FF)). risk production starting in 2021, enhanced version of 5 nm process.

It also offers «design for manufacturing» (DFM) customer services.^[103]

In press publications, these processes will often be referenced, for example, for the mobile variant, simply by 7nmFinFET or even more briefly by 7FF.

TSMC is at the beginning of 2019 advertising N7+, N7, and N6 as its leading edge technologies,^[102] and announced its intention of adding a 3 nanometer (3 nm) semiconductor node into commercial production for 2022.^[104] TSMC’s 3 nm process will still use FinFET (fin field-effect transistor) technology.^[105]

As of June 2020, TSMC is the manufacturer selected for production of Apple’s 5 nanometer ARM processors, as «the company plans to eventually transition the entire Mac lineup to its Arm-based processors, including the priciest desktop computers».^[106]

In July 2020, TSMC signed a 20-year deal with Ørsted to buy the entire production of two offshore wind farms under development off Taiwan’s west coast. At the time of its signing, it was the world’s largest corporate green energy order ever made.^[107]

In July 2021, both Apple and Intel were reported to be testing their proprietary chip designs with TSMC’s 3 nm production.^[108]

Facilities[edit]

Apart from its main base of operations in Hsinchu in Northern Taiwan, where several of its fab facilities are located, it also has leading-edge fabs in Southern Taiwan and Central Taiwan, with other fabs located at its subsidiaries TSMC China in Shanghai, China, WaferTech in Washington state, United States, and SSMC in Singapore,^[109] and it has offices in China, Europe, India, Japan, North America, and South Korea.^[110]

The following fabs were in operation in 2020:^[109]

• Four 300 mm «GIGAFABs» in operation in Taiwan: Fab 12 (Hsinchu), 14 (Tainan), 15 (Taichung), 18 (Tainan)
• Four 200 mm wafer fabs in full operation in Taiwan: Fab 3, 5, 8 (Hsinchu), 6 (Tainan)
• TSMC China Company Limited, 200 mm: Fab 10 (Shanghai)
• TSMC Nanjing Company Limited, 300 mm: Fab 16 (Nanjing)
• WaferTech L.L.C., TSMC’s wholly owned US subsidiary, a 200 mm fab: Fab 11 (Camas, Washington)
• SSMC (Systems on Silicon Manufacturing Co.), a joint venture with NXP Semiconductors in Singapore, 200 mm, where production started at the end of 2002
• One 150 mm wafer fab in full operation in Taiwan: Fab 2 (Hsinchu)

Fab partially online as of 2021:

• Fab 18, 300 mm (Tainan), phase 3 and 4^[111]

Fab planned as of 2021:

• Arizona, USA (under construction November 2021, anticipated to use 5 nm process)^[112]
• Kumamoto, Japan (planned groundbreaking in 2021, anticipated to use 22 nm and 28 nm process)^[52][53]

TSMC has four Backend Fabs under operation: Fab 1 (Hsinchu), 2 (Tainan), 3 (Taoyuan City), and 5 (Taichung)

In 2020, TSMC announced a planned fab in Phoenix, Arizona, the US, intended to begin production by 2024 at a rate of 20,000 wafers per month. As of 2020, TSMC announced that it would bring its newest 5 nm process to the Arizona facility, a significant break from its prior practice of limiting US fabs to older technologies. However, the Arizona plant will not be fully operational until 2024, when the 5 nm process is projected to be replaced by TSMC’s 3 nm process as the latest technology.^[113] At launch it will be the most advanced fab in the United States.^[112] TSMC plans to spend $12 billion on the project over eight years, beginning in 2021.^[113] It will create 1,900 jobs directly.^[114]

The investment of US$9.4 billion to build its third 300mm wafer fabrication facility in Central Taiwan Science Park (Fab 15) was originally announced in 2010.^[115] The facility was expected to manufacture over 100,000 wafers a month and generate US$5 billion per year of revenue.^[116] TSMC has continued to expand advanced 28 nm manufacturing capacity at Fab 15.^[117]

On 12 January 2011, TSMC announced the acquisition of land from Powerchip Semiconductor for NT$2.9 billion (US$96 million) to build two additional 300mm fabs (Fab 12B) to cope with increasing global demand.^[118]

WaferTech subsidiary[edit]

WaferTech, a subsidiary of TSMC, is a pure-play semiconductor foundry employing 1,100 workers, located in Camas, Washington, United States, the second-largest pure-play foundry in the United States.^{[citation needed]} The largest is GlobalFoundries Fab 8 in Malta, New York, which employs over 3,000 workers with over 278,709 m² (3,000,000 sq ft) under one roof.

WaferTech was established in June 1996 as a joint venture with TSMC, Altera, Analog Devices, and ISSI as key partners. The four companies and minor individual investors placed US$1.2 billion into this venture, which was at the time the single largest startup investment in the state of Washington. The company started production in July 1998 in its 200mm semiconductor fabrication plant. Its first product was a 0.35 micrometer part for Altera.^{[citation needed]}

TSMC bought out the joint venture partners in 2000 and acquired full control, operating it as a fully owned subsidiary.^[119]

WaferTech is based in Camas, 32 km (20 mi) outside Portland, Oregon. The WaferTech campus contains a 9.3 ha (23 acres) complex housed on 105 ha (260 acres). The main fabrication facility consists of a 12,000 m² (130,000 sq ft) 200mm wafer fabrication plant.^[120]

In 2015, Dr. Tsung Kuo was named company president and fab director of WaferTech.^[121]

See also[edit]

References[edit]

External links[edit]

• Business data for TSMC:
  • Bloomberg
  • Google
  • Reuters
  • SEC filings
  • Yahoo!
• Official website

Критический элемент

TSMC — совсем не публичная компания, но внимание к ней начали привлекать огромные инвестиции в передовые технологии и растущее влияние.

Производитель стоимостью в более $591 млрд контролирует более половины глобального рынка контрактных чипов, а для наиболее совершенных спецификаций его доля по некоторым оценкам превышает 90%.

Доля производителей в продажах микросхем различных типов. Инфографика: Ars Technica

За последние полвека значение полупроводниковых чипов возросло в геометрической прогрессии. Если в 1969 году на лунном модуле «Аполлон» были десятки тысяч транзисторов общим весом более 30 кг, то сейчас Apple MacBook вмещает 16 млрд транзисторов при общем весе чуть более 1 кг.

Использование чипов продолжит расти вместе с распространением мобильных устройств, IOT, сетей 5G и 6G и ростом спроса на вычислительную мощность. Президент США Джо Байден называет их «критически важными продуктами», «сбои в цепочке поставок которых могут поставить под угрозу жизнь и средства к существованию американцев», в то время как правительства Японии и Южной Кореи сравнивают важность полупроводников с рисом.

В этих условиях малоизвестная широкой публике TSMC становится, возможно, самой важной компанией в мире. Это вызывает опасения не только у конкурентов, но и у некоторых государств. Так, Пентагон призывает администрацию Байдена больше инвестировать в производство передовых чипов, чтобы ее ракеты и истребители не зависели от острова, который президент Китая Си Цзиньпин считает отколовшейся провинцией.

Больше всего это ощутили автопроизводители из Америки, Японии и Европы. Многие были вынуждены замедлить и даже остановить производство, что означает, что в этом году в мировые автосалоны поступит на 3,9 млн автомобилей меньше, чем в прошлом.

«Автопроизводители убеждены, что являются гигантами в мировом масштабе, — говорит Эмброуз Конрой, основатель и исполнительный директор компании Seraph, консалтинговой компании по цепочкам поставок. — Но это ситуация, когда производители полупроводников являются гигантами, а отделы по закупкам — муравьями».

Кризис стал ощутим еще в феврале 2021 года, когда средние сроки доставки заказов на чипы растянулись до 15 недель. Причиной стало стечение факторов: экономический спад, вызванный пандемией, побудил автопроизводителей преждевременно сократить заказы на чипы, которые вскоре восстановились, поскольку их хранили компании, не желающие пострадать из-за торговых и технологических войн между Китаем и США.

Соединенные Штаты собираются направить $50 млрд на развитие производства полупроводников. Еще $52 млрд были выделены ранее в соответствии с Законом США об инновациях и конкуренции, цель которого — стимулировать конкуренцию с Китаем во всех областях технологий. Однако только TSMC инвестирует $100 млрд в новые мощности в течение следующих трех лет. 

В 2021 году TSMC увеличила прогноз по капитальным вложениям до колоссальных $25-28 млрд — потенциально на 63% больше, чем в 2020 году, и выше, чем у Intel и Samsung.

Технологические сложности

Несмотря на распространение чипов, число производств сокращалось. Кроме TSMC, единственной компанией, которая способна производить на коммерческой основе самые современные 5-нанометровые чипы, является южнокорейская Samsung Electronics.

При этом сейчас TSMC строит новый завод на юге Тайваня, где будет производить уже 3-нм чипы. Запуск нового «узла» будет означать, что такие производители, как Intel и GlobalFoundries, будут отставать по меньшей мере на два поколения. 

В 1980-х годах, когда технология только была изобретена, компании самостоятельно производили чипы. Но чтобы обойти японские компании, американские гиганты все чаще концентрировались на разработке, передавая производство на аутсорс. Именно этот тренд и предвидел Моррис Чанг, который основал TSMC в 1987 году после учебы в Гарварде, Стэнфорде и Массачусетском технологическом институте и 25 лет работы в Texas Instruments. 

Чанг некоторое время даже работал в убыток, прогнозируя, что низкие расценки помогут завоевать большую долю перспективного рынка, что бизнес станет прибыльным. Так и случилось. Поскольку каждое поколение полупроводников требует более сложной разработки и больших инвестиций, другие производители микросхем с годами сосредоточились на проектировании и оставили производство специализированным заводам, таким как TSMC.

Фото в тексте: VVVproduct / Shutterstock

Чем выше становилась стоимость новых единиц, тем больше другие производители микросхем начинали отдавать их на аутсорсинг, и тем больше конкурентов TSMC на рынке литейного производства выбывали из гонки.

Сейчас полупроводники TSMC продаются в продуктах таких брендов, как Apple, AMD или Qualcomm. Apple остается ключевым партнером тайваньской компании, что значительным образом повлияло на ее успех. А благодаря желанию гиганта оснащать каждое поколение iPhone новыми итерациями чипов, TSMC вынуждена была постоянно демонстрировать новые достижения. 

Проблемы, связанные с цепочкой поставок

Растущее доминирование TSMC начинает привлекать политическое внимание. Государства стремятся перенести жизненно важные цепочки поставок на свои территории, чтобы сделать их менее уязвимыми для сбоев в условиях пандемии и защитить их от влияния геополитических противников.

В США законодатели ссылаются на нехватку микросхем как на доказательство того, что стране необходимо возродить производство полупроводников на своей территории. В 2020 году TSMC под политическим давлением администрации Дональда Трампа обязалась построить завод стоимостью $12 млрд в Аризоне.

Опасения высказывают и японские власти. TSMC уже объявила, что создаст дочернюю компанию в Японии для исследований в области новых полупроводниковых материалов. Даже члены ЕС в настоящее время предложили инициативу инвестировать в завод по производству 2-нм чипов, расположенный на территории Европы.

Необходимость идти на уступки может создать нагрузку на бизнес-модель TSMC. По мнению аналитиков, одной из ключевых причин, по которой компания настолько эффективна и прибыльна, является концентрация производства на Тайване.

По оценкам компании, производственные затраты в США на 8-10% выше, чем на Тайване. Поэтому TSMC не готова вести свои производственные операции по всему миру.

«В США мы взяли на себя обязательство построить завод после того, как власти ясно дали понять, что они будут субсидировать разрыв в расходах. В Японии наши инвестиции сосредоточены в области, которая является ключом к нашему будущему, — объясняет один из руководителей TSMC. — Но в Европе ситуация не настолько критична, и европейцы должны определить, чего именно они хотят, и могут ли они достичь этого силами собственных производителей чипов».

С этим согласны и представители европейского рынка полупроводников. Такие европейские производители микросхем, как Infineon, NXP и ST Micro, доминируют на рынке автомобильных чипов и в некоторых других нишах. Но они уже давно сосредоточили свое внимание на разработке чипов, а не на производстве.

В США обязательства TSMC также более ограничены, чем может показаться, исходя из заявленных $12 млрд, которые она инвестирует. Новый завод в Аризоне будет работать на 5 нм, технологии, которая сейчас является передовой, но в 2024 году, когда начнется массовое производство, он будет уступать мощностям, которые TSMC возводит на юге Тайваня.

Отраслевые эксперты также предупреждают, что усилий властей по переносу производства чипов может оказаться недостаточно.

Именно по этой причине TSMC достигла своего доминирующего положения. Ее конкуренты, в том числе базирующаяся в США компания GlobalFoundries и тайваньский конкурент UMC, постепенно отказались от стремления конкурировать с передовыми мощностями, поскольку требуемые инвестиции были слишком большими.

Хотя обсуждать положение TSMC начали только сейчас, доминирование тайваньской компании уже довольно давно беспокоит ее клиентов.

«В течение нескольких лет у компаний, не имеющих производства, были опасения, что доминирующее положение TSMC даст ей больше возможностей для управления ценами», — говорит Хэнбери. Он добавляет, что эти опасения стали более серьезными, когда GlobalFoundries, единственный оставшийся американский конкурент TSMC, выбыл из гонки за развитие передовых производственных мощностей в 2018 году.

Остается Intel. Новый глава компании Пэт Гелсингер планирует возродить собственное производство. В сентябре 2021 года стало известно, что Intel начала строить два новых завода полупроводниковых чипов. Но даже для переходного периода Intel потребуются услуги TSMC, чтобы конкурировать с AMD за долю рынка центральных процессоров. Аналитик Bernstein Марк Ли оценивает, что в 2023 году Intel передаст на аутсорсинг TSMC 20% своего производства.

TSMC не уступит легко. Благодаря своим огромным планам капиталовложений на этот год компания уже дала понять, что она полна решимости сохранить свое лидерство. Значительная часть прогнозируемых капитальных затрат TSMC будет инвестирована в передовое оборудование, отмечает руководитель компании, поставляющей машины для производства полупроводников.

ASML, голландская компания, доминирующая на рынке EUV, заявила в своем последнем отчете о доходах, что ее мощности не покрывают спрос. Поэтому инсайдеры считают, что каждый заказ, размещенный сейчас TSMC, поможет ей держать любого потенциального конкурента на расстоянии вытянутой руки и оставаться неприступной.

В статье использованы материалы следующих источников:

Фото на обложке: ToyW / Shutterstock

О том, что тайваньский производитель полупроводников TSMC готовится присоединиться к международным санкциям против технологического сектора России, стало известно еще 25 февраля, к 27 февраля тайваньское Центральное информационное агентство со ссылкой на свои источники сообщило, что TSMC уже приостановила поставки в Россию, а также прекратила производство разработанных в России полупроводников «Байкал» и «Эльбрус».

Тайваньская компания присоединилась к решению администрации Байдена, которая объявила 24 февраля о прекращении более половины высокотехнологичного импорта в Россию. Санкции коснулись в том числе и сферы полупроводников, от которой зависит развитие интернета вещей, телекоммуникационных сетей, производство смартфонов, а также обеспечение растущих потребностей в вычислительных мощностях. TSMC поясняла, что приняла это решение в рамках международных соглашений об экспорте. Скорее всего, речь идет о законе «О реформе экспортного контроля» (ECRA), принятом в 2018 году Конгрессом США для защиты собственных технологий и борьбы с планом «Сделано в Китае 2025». Новые правила оговаривают, что под санкции попадают даже те товары, которые произведены за пределами США, но содержат американские технологии и компоненты.

По российской индустрии эти ограничения ударят довольно сильно, в то время как для Intel, AMD и TSMC последствия будут незначительными, говорят аналитики, так как доля России в мировом объеме продаж микрочипов — 0,1%. 

В Тайване решение компании о введении санкций раскритиковала оппозиционная партия Гоминьдан. Представительница партии Ли Гуйминь отметила, что Тайвань обладает ограниченными природными ресурсами, а Россия поставляет на остров газ. «Понимают ли ситуацию чиновники? У вас есть деньги, чтобы играть в такие игры?» — озвучила свои вопросы Ли Гуйминь.

История вопроса

Угроза прекращения поставок микроэлектроники для России не нова. Еще в 2013 году Госдепартамент США начал вводить запрет на поставку некоторых элементов для российской космической промышленности, основанием для этого тогда послужило то, что они могут быть использованы в военных целях. Именно с этого момента активизировались попытки обеспечить импортозамещение. В последующие годы ограничения на экспорт расширялись до технологий двойного назначения, а теперь они затронут и полностью «гражданские» отрасли.

Перспектива технологической изоляции России стимулировала страну активнее заниматься импортозамещением и вкладываться в развитие отечественной микроэлектроники. Однако из-за технических ограничений и сложности процесса российские компании «Байкал», МЦСТ, Yadro и STC Module лишь проектировали чипы, а задачу по выпуску передали крупнейшему производителю мира — тайваньской TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.). Представители российских компаний от комментариев отказываются, утверждая, что официальных уведомлений от TSMC не получали. В мае прошлого года генеральный директор «Байкал электроникс» Андрей Евдокимов говорил, что запрет импорта передовых моделей полупроводников не будет иметь критических последствий для России, так как для основных потребностей государства отечественных процессоров хватит. Правда, тогда вообще не шла речь о вероятном прекращении сотрудничества с TSMC, а о появлении собственного производства микрочипов у российских компаний пока никто не сообщал.

До введения санкций на производственные силы TSMC опирались отечественные разработчики процессоров — МЦСТ (процессоры «Эльбрус»), «Байкал электроникс» (процессоры «Байкал»), — в конце июля 2021 года партнерами техногиганта стали микроэлектронный дизайн-центр Malt System, созданный при МГУ в 2011 году, и компания Yadro. 

Планировалось, что TSMC будет поставлять потребительские процессоры Baikal-M и серверные CPU Baikal-S. Yadro, российский производитель серверов и систем хранения данных, в начале 2021 года специально создал дочернюю компанию «Ядро микропроцессоры», собираясь проектировать передовые чипы и заказывать их производство на Тайване. 

Незаменимая TSMC

TSMC занимает более половины рынка полупроводников, а ее стоимость оценивается в $550 млрд. Тайваньский техногигант поставляет продукцию важнейшим игрокам технологической индустрии (Apple, Intel, Qualcomm, AMD и Nvidia) и производит до 92% высокотехнологичных чипов. Сейчас компания осваивает производство чипов по технологическому процессу в 3 нм и готовится к работе над 2 нм полупроводниками (от уменьшения размера полупроводника увеличивается скорость и энергоемкость выполнения вычислений, что наиболее важно для компьютеров и смартфонов), в то время как в России компания «Микрон» достигла технологического уровня лишь в 65 нм. 

В условиях санкций Россия может пока покупать чипы у Китая, однако, учитывая глобальный дефицит микроэлектроники, КНР сможет в ближайшее время поставить в Россию только микросхемы относительно низкого класса, так на передовые продукты очередь от 20 до 52 недель. Приостановка сотрудничества с тайваньским производителем замедлит развитие отечественной индустрии. Кроме того, большинство альтернативных поставщиков так или иначе используют американские технологии при производстве, что будет вынуждать фабрики отказывать российским компаниям в заключении контрактов. 

Если Россия и захочет в условиях санкций заняться изготовлением передовых микрочипов на своей территории, этот процесс, вероятно, займет десятилетия. Даже США, которые боятся экспортной зависимости от ключевых технологий пока не могут эффективно перенести сборочные линии передовых процессоров на свою территорию, так как это может привести к падению качества из-за сложной многоэтапной системы производства (последняя доходит до 1500 шагов), пишет The Time.  

Несмотря на желание российских чиновников покупать высокотехнологичную продукцию в КНР, китайские производители не смогут быстро перестроить цепочки и оперативно начать поставки российской оборонной промышленности. В Китае, как и в США, уже давно рассматривают зависимость от импорта микросхем как серьезную угрозу национальной безопасности, а за последние пять лет страна добилась больших успехов в импортозамещении и разработке собственных продуктов. 

Тем не менее сам потенциал китайской отрасли остается низким по сравнению с американской, так как большинство передовых решений и технологий по производству микроэлектроники находятся под экспортным контролем Соединенных Штатов, что заметно ограничивает темп развития национальной промышленности КНР. Благодаря государственной поддержке и стимулам высокотехнологичная промышленность Китая растет большими темпами, но мировая доля страны в экспорте микросхем остается незначительной. Но ограничения, наложенные на Россию с целью перекрыть ей доступ к глобальному рынку высоких технологий, еще больше ускорят стремление Китая к самостоятельности в полупроводниковой промышленности, о чем уже говорят китайские эксперты.

Китаист Леонид Ковачич считает, что в нынешней ситуации Китай вряд ли может помочь России восполнить образующийся технологический пробел. «Собственных технологических заделов Китая недостаточно, чтобы обеспечить России адекватную альтернативу полупроводникам TSMC, — говорит он. — Кроме того, для Китая существует риск попадания под вторичные санкции США, в случае если китайские компании или финансовые институты будут способствовать минимизации последствий американских санкций в отношении России. Поскольку российский рынок обладает гораздо меньшим масштабом по сравнению с американским и европейским, он, возможно, станет слишком токсичным для многих китайских компаний. В лучшем случае Китай может поспособствовать с производством микроэлектроники, поскольку российская радиоэлектронная промышленность находится в упадке. Тем не менее здесь все равно речь не идет о передовых полупроводниковых технологиях».

Чем это грозит

Прекращение производства «Эльбрусов» ударит в первую очередь по оборонной промышленности, так как процессоры позиционируются как надежная альтернатива для государственные учреждений, где требуется повышенная информационная безопасность. Костас Тигкос, аналитик компании Janes — поставщика британской разведки, в интервью Washington Post сказал, что последствия отказа TSMC от производства чипов для армии России будут «разрушительными».

Когда в 2013 году санкции США заставили российскую оборонку искать альтернативные поставки, такой альтернативой стали Китай и Тайвань. Теперь санкции ввел и Тайвань, поэтому сейчас поставки из КНР, в первую очередь крупнейшего китайского производителя Semiconductor Manufacturing International Corp (SMIC), окажутся безальтернативным решением. Василий Кашин, директор Центра комплексных европейских и международных исследований НИУ ВШЭ, специалист по китайскому ВПК, отмечает, что в сложившихся условиях китайские производители микрочипов, сами находящиеся под санкциями, станут естественными партнерами России. «Даже если в техническом отношении китайские производители еще несколько отстают от передового мирового уровня, их возможности могут оказаться вполне адекватными для потребностей России», — говорит он.

SMIC вряд ли откажет российским компаниям в размещении заказов на их производственных мощностях по политическим причинам, но с китайской компанией все не так просто. Хотя SMIC сама находится под санкциями с 2020 года, ряд американских компаний, например Lam Research, Entegris Inc., Qualcomm Inc. и Applied Materials Inc., с разрешения Бюро промышленности и безопасности США сотрудничают с китайским производителем и предоставляют ему технологии для изготовления микроэлектроники. То есть при желании Соединенные Штаты могут запретить SMIC поставлять компоненты в Россию. 

Списки микросхем, подлежащих замещению путем закупки в Китае, сейчас засекречены. Оценить масштабы проблемы, с которой столкнется российская промышленность, можно только в общих чертах. Так, усилия по импортозамещению с 2014 года частично увенчались успехом, хотя за них пришлось заплатить снижением объема высокотехнологичного экспорта (в первую очередь оборонного).

Наиболее чувствительным станет запрет поставки полупроводников для российской космической промышленности. По словам главы госкорпорации «Роскосмос» Дмитрия Рогозина, в 2021 году предыдущие санкции Запада уже привели к вынужденному переносу запусков. Совершенно очевидно, что в 2022 году ситуация ухудшится. 

Также экспортные ограничения могут ударить и по развитию гражданской авиации в России, вероятно, поставив под вопрос успех программ производства российских пассажирских самолетов Sukhoi Superjet 100 и МС-21. Если раньше поставки западной электроники для российских гражданских самолетов были под большим вопросом, то в свете нынешних санкций сотрудничество в области гражданской авиации с США и странами ЕС выглядит нереалистичным. 

По мнению  управляющего директора GR агентства Baikal Communications Group Эдуарда Войтенко, в условиях дефицита микрочипов можно ожидать  существенного роста серых поставок: «На фоне санкций под видом российских на рынке могут появиться контрафактные  зарубежные процессоры, и этот тренд может размыть достижение целей в реальном импортозамещении».

В целом последствия санкций будут ощущаться там, где требуется использование самых передовых технологий, к примеру в суперкомпьютерах. В этих случаях Россия будет вынуждена искать способы приобретать современные чипы в обход санкций через посредников,  говорит Леонид Ковачич. «Перспективы развития цифровизации и телекоммуникаций в РФ обнулились», — считает эксперт. 

Однако государственные органы (в первую очередь силовые) в основном опираются на чипы более старых поколений, которые Россия частично может производить сама и закупать у других стран. Во всяком случае, пока Китай, который сам страдает от санкций со стороны США, будет в этом заинтересован.