Кризис полупроводников что это
Дефицит микросхем: как он возник и чем грозит электронной промышленности
Во время пандемии начал расти спрос на смартфоны, ноутбуки, настольные компьютеры, «умные» телевизоры, автомобили и устройства, подключенные к интернету. Каждый такой гаджет работает на чипе, который является его «мозгом». Проблема в том, что производители не могут удовлетворить этот повышенный спрос. На производство микросхем негативно влияют и другие факторы. РБК Тренды разобрались, что стало причиной дефицита полупроводников и чего ждать дальше.
Ситуация на рынке
На данный момент ведущими производителями полупроводников являются тайваньская Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) и южнокорейская Samsung. Первая занимает 54% рынка, вторая — 17%.
Аналитики TrendForce выяснили, что мировой спрос на микросхемы оказался на 10–30% выше текущего предложения. По данным Susquehanna Financial Group, за первые четыре месяца 2021 года производители полупроводников резко начали отставать по исполнению заказов. Крупным компаниям приходится ждать микросхемы до 17 недель, а небольшим — до одного года или вообще отказываться от проектов. Одновременно растут цены на потребительскую электронику.
При этом со второго квартала 2021 года более 30 производителей полупроводников повысили цены на свою продукцию от 10% до 30%. В число этих компаний вошли UMC, SMIC и Power Semiconductor Manufacturing. Цены на отдельные продукты взлетели в десятки раз.
TSMC уже изменила приоритеты по выпуску своей продукции. В третьем квартале 2021 года компания собирается производить в первую очередь процессоры для Apple и чипы для автопроизводителей. Микросхемы для других клиентов, в том числе для Intel, Qualcomm, Google и Xilinx, будут отгружаться по мере их изготовления.
Apple в конце 2020 года закупила 80% мощностей TSMC для массового производства своих собственных чипов М1. Таким образом, только она в этом году сможет успешно выполнить план по производству новых iPhone, которые должны представить в сентябре или октябре. Остальные производители смартфонов оказались застигнуты врасплох глобальным дефицитом чипов. Так, Samsung уже предупредила, что может пропустить выпуск новой линейки смартфонов Galaxy Note в 2021 году.
Диганта Дас, исследователь контрафактной электроники в Центре инженерии продвинутого цикла жизни (CALCE), предупредил, что в связи с дефицитом будут расти поставки контрафактных полупроводников. Проблема не коснется технологических гигантов, которые закупают комплектующие непосредственно у производителей, но затронет мелких производителей с более сложными цепочками поставок. Опасность этого заключается в том, что многие небольшие производители электроники заняты в таких отраслях, как здравоохранение, оборона и образование.
Горизонт дефицита
Самый оптимистичный прогноз дает глава Cisco Чак Роббинс. В конце апреля он заверил, что нехватка микросхем будет ощущаться остро лишь до осени 2021 года. По его словам, предприятия уже наращивают свои мощности, и ситуация будет улучшаться в течение следующих 12–18 месяцев.
В TSMC считают, что нехватка полупроводников сохранится и в 2022 году. Производителям придется поднять расходы, запустить новые заводы и скорректировать планы по росту.
По прогнозам компании, дефицит полупроводников для автомобильной промышленности будет снижаться начиная с третьего квартала 2021 года, однако глобальный дефицит сохранится еще минимум год.
Похожей оценки придерживаются в Nvidia. Финдиректор корпорации Колетт Кресс рассказала, что нехватка микросхем будет ощущаться до конца года.
Однако в Intel считают, что дефицит микросхем сохранится и после 2022 года. Там видят выход из сложившегося положения в строительстве новых заводов. Директор Intel Пэт Гелсинджер уверен, что существующий дефицит чипов продолжит усугубляться, а его пик придется на вторую половину 2021 года. «Я не думаю, что индустрия микросхем вернется к здоровому балансу спроса и предложения до 2023 года», — заявил он.
Неочевидные причины
Одним из главных факторов роста дефицита полупроводников называют пандемию коронавируса. Она спровоцировала лавинообразный спрос на ноутбуки, приставки, технику для дома и удаленной работы. Одновременно из-за локдаунов осложнилась и подорожала логистика. Согласно отчету платформы Resilinc, в 2020 году перебои в мировых цепочках поставок выросли на 67%.
На позиции игроков отрасли также серьезно повлияла торговая война США и Китая. В 2020 году в разгар пандемии Соединенные Штаты запретили TSMC поставки чипов Huawei, в связи с чем китайские производители начали запасаться микросхемами. Позднее под санкции попал ведущий китайский чипмейкер Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC). Инвесторам из США запретили торговать акциями компании. Весной 2021 года несколько конгрессменов потребовали запрета продажи КНР любого ПО для разработки современных полупроводников. Таким образом, даже при желании развивать собственное полупроводниковое производство, Китай может остаться без нужных технологий.
Однако есть и менее очевидные причины. Пэт Гелсинджер из Intel заявил, что на предложение влияет фактор доминирования азиатских компаний. По его словам, 80% микросхем в мире производится в Азии, где базируются главные игроки рынка TSMC и Samsung. Большинство других компаний, которые поставляют чипы на рынок, не производят их сами, а владеют лишь технологией. Это Broadcom, Qualcomm, Nvidia и другие. Запустить с нуля свое производство микрочипов они сейчас не могут, так как это требует времени и ресурсов.
На объемы производства влияет и климат. Ситуацию с производством чипов усугубил экологический кризис на Тайване, где фабрики оставались без воды. В настоящее время остров страдает от самой сильной засухи за 56 лет из-за того, что количество осадков в 2020 году было рекордно низким. В итоге в мае резервуары воды фабрик TSMC оказались заполнены всего на 11-23%. А в Техасе в феврале прошли сильные снегопады, что привело к веерным отключениям электричества, в том числе и на предприятиях.
На цикл производства полупроводников повлиял также ряд техногенных аварий. В марте 2021 года случился пожар на одном из предприятий по производству кремниевых пластин Renesas в японской префектуре Ибараки. Это одно из шести японских предприятий и третий по величине производитель автоэлектроники. Компания выпускает кремниевые пластины для производства микросхем. Полноценную работу предприятия удалось восстановить лишь спустя три месяца.
Уже в июне в китайском Шихэцзы загорелась промзона компании Xinjiang West Hesheng Silicon Industry Co., Ltd. Ее кремний активно используется для поверхностей солнечных батарей, а после повторной переработки — при производстве кремниевых пластин для микроэлектроники.
Наконец, на полупроводниковую отрасль повлиял глобальный дефицит кремния. Микросхемы создаются путем печати на пластинах, изготовленных из поликристаллического кремния — материала, который состоит из мелких кристаллов. Согласно отчету Calibre Research Global High Purity Silicon Market Size: Top Players Study and Regional Forecasts 2021-2027, рост цен на кремний продлится до 2027 года.
Поиск выхода
Американская Intel ведет переговоры о производстве чипов для автомобильной промышленности с компаниями, которые разрабатывают подобные микросхемы. Им предложат перенести производство на заводскую сеть Intel в течение шести-девяти месяцев. Его могут запустить на заводах в Орегоне, Аризоне, Нью-Мексико, Израиле или Ирландии.
Также Intel заявила, что откроет свои фабрики для внешних клиентов и построит заводы в Соединенных Штатах и Европе. Новое производственное подразделение Intel Foundry Services сможет выполнять заказы других компаний на изготовление чипов, в том числе микросхем чужой архитектуры и дизайна: Apple, Nvidia и других.
Кризис полупроводников быстро не разрешится
Мы уже не раз отмечали, что полупроводники — тёмная лошадка всех технологических революций за последние 50 лет и главный строительный блок в сегменте электроники. Поэтому кризис полупроводников негативно и значимо влияет на предложение в привычных нам отраслях и приводит к росту цен на повседневные товары.
В сегодняшней статье мы расскажем, что:
— причиной кризиса является не только COVID, но и концентрация отрасли в одном регионе;
— немаловажную роль в кризисе играет и мягкая денежно-кредитная политика Запада;
— страны и компании делают всё, чтобы сократить дефицит полупроводников;
— кризис закончится в 2023 году.
Основная причина — COVID-19 кризис
Кризис полупроводников — стечение многих обстоятельств, которые произошли в один момент времени. Такие ситуации называют идеальным штормом в отрасли.
Одна из основных микропричин — пандемия COVID-19 в 2020 году, которая привела к массовым локдаунам и переводу людей в режим удаленной работы. Это привело к росту спроса на компьютеры и иную потребительскую электронику. По данным IHS Markit, спрос на ПК в 2020 году вырос на 11%, а на бытовую технику — на 15%. По данным SIA, на эти два сектора приходится 62% спроса полупроводников:
Производственные мощности, однако, в 2020 году выросли незначительно, примерно на 4% г/г. Но как при значительном росте спроса и незначительном росте предложения кризис не случился уже в 2020 году?
Пандемия COVID-19 снизила потребность в перемещениях, что, по данным HIS Markit, привело к падению спроса на авто в 2020 году на 16%. В то же время локдауны привели к простоям на производствах и сократили спрос в промышленности на 3% в 2020 году. Также крупные полупроводниковые компании увеличили загрузку мощностей с 85% до 90%, что означает полную загрузку в отрасли. Все эти факторы помогли кризису не обрушиться на экономику в 2020 году. Но чем дальше мощности отставали от спроса, тем более яркая картинка дефицита вставала перед потребителем.
Предложение не так легко нарастить
В 2020 году крупные полупроводниковые компании объявили о масштабных программах расширения производственных мощностей. Крупнейшая программа у TSMC, который потратит 100 млрд долларов в ближайшие несколько лет. К развитию производства активно подключаются государства. В США принята программа поддержки отрасли на 52 млрд долларов, которая, в первую очередь, направлена на развитие мощностей Intel. Европа готова создать совместное предприятие на территории ЕС при поддержке государственных денег. Китай финансирует строительство новых заводов SMIC (крупнейшего китайского производителя полупроводников).
На уровне государства ситуацию с полупроводниками пытались урегулировать и другими методами, политическими. В конце лета сенаторы США направили Тайваню письмо, где попросили приоритет в поставке чипов. В разгар пандемии в Тайване Джо Байден направил в страну 2,5 млн доз вакцин, чтобы правительство не вводило новые локдауны. Также известно, что США поддерживает Тайвань войсками из-за того, что Китай считает Тайвань своей территорией.
Несмотря на то, что мы видим активные меры по расширению производства полупроводников, необходимо помнить, что процесс строительства завода долгий. На один завод уходит от двух до трех лет, поэтому при текущих рыночных условиях окончание дефицита полупроводников стоит ожидать в 2023 году.
Также стоит сказать, что новые заводы в основном строятся под старые технологии чипов, где наблюдается основной дефицит. Такой переброс сил приведет к замедлению развития 5G-революции, облачных вычислений и т.д., хотя и не существенно, по нашим ожиданиям.
Концентрация отрасли — узкое горлышко
Примерно 90% предложения полупроводников сконцентрировано в Азии, около 54% приходится на один Тайвань. При этом половина спроса, по данным SIA, приходится на США:
Далекое расположение источников предложения и источников спроса означает, что логистические расходы теперь играют роль. Вместе с кризисом полупроводников случился параллельный кризис в отрасли перевозок. Как авиаперевозки, так и морские перевозки стали стоить значительно дороже. Кажется, что этот фактор должен был повысить цены на конечную продукцию и охладить спрос, уменьшив количество произведенных товаров и сократив дефицит. Но срок доставки грузов морскими путями увеличился с пары недель до нескольких месяцев, что полностью нивелировало данный фактор.
Автомобильная индустрия — самая пострадавшая
В результате цены выросли, но дефицит никуда не ушел. Больше всего это видно в автомобильной индустрии. Снижение активности населения во время локдауна привело к падению спроса на авто, что позволило полупроводниковым компаниям перекинуть мощности с сегмента авто в сегменты электроники. Но когда всё пришло к тому, что реализовался отложенный спрос на автомобили, получилось так, что мощностей для них уже нет.
Сегмент полупроводников для автомобилей составляет 50 млрд долларов или 18% всего спроса на полупроводники. Рост спроса на электронику в среднем на 12% при стагнации мощностей привел к тому, что из сегмента чипов для авто ушло примерно 20 млрд долларов или 36% предложения всего сегмента.
В результате мы видим, что крупнейшие автопроизводители во 2-3 кв. 2021 года произвели на 20-40% меньше, чем планировали. При этом в сегменте наблюдается сильнейший спрос, что ведет к рекордно низким запасам авто у дилеров и рекордно высоким ценам на авто, как новые, так и поддержанные:
Многие автопроизводители по результатам 3 кв. 2021 года заявили, что ситуация в отрасли улучшается. Но отметили, что кризис будет и в следующем году и, возможно, в 2023 году, как мы и отмечали раннее. В основном нынешние улучшения положения отрасли связаны с переходом компаний на альтернативные полупроводники. Например, Tesla полностью переписала код под нового поставщика, в результате чего производство Tesla продолжает бить рекорды, как будто кризиса нет. А Ford подписывает соглашения с новыми поставщиками — NXP Semiconductors.
COVID-19 сделал среднего гражданина богаче, что усугубляет ситуацию
Во время пандемии многие государства, в том числе США, начали проводить мягкую денежную кредитную политику, чтобы стимулировать экономику. В данном случае мы будем рассматривать именно США, так как эта страна агрегирует 50% спроса на полупроводники.
Низкие процентные ставки в целом оказали значимый поддерживающий эффект разным классам активов (фондовым рынкам, криптовалютам и т.д.), что увеличило общее богатство населения. Также в США выплачивались ковидные выплаты, которые шли как занятым, так и безработным гражданам. В итоге получилось, что увеличилась как заработная плата работников (не стоит забывать и про повышение минимальной зарплаты при приходе Байдена), так и сумма их финансовых и иных активов.
Низкие процентные ставки помогли и производственному сектору, давая доступ к дешевым кредитам и займам, что способствовало росту производства. В итоге и потребление, и производство сегодня выше, чем до COVID-19:
В результате на сегодняшний день наблюдается один из самых больших спредов между темпами роста спроса и предложения. По словам Bridgewater, сейчас мы наблюдаем шок спроса из-за мягкой денежно-кредитной политики в США.
Но не стоит забывать и про нынешние тренды в индустриях. Многие технологические компании выпускают передовые продукты. Активно развивается сфера 5G, выпускаются новые телефоны, которые поддерживают данный стандарт связи. В результате начинается новый цикл обновления техники.
Активно развивается и сфера облачных вычислений, которые направлены на перенос баз данных в облако и автоматизацию производственных процессов. COVID-19 только ускорил этот процесс, и темпы роста отрасли облачных технологий не идут на снижение.
Крупные компании в сферах центральных и графических процессоров выпускают новинки, конкурируя за прихотливого пользователя и компании, которые устанавливают дата-центры. Новые видеокарты и чипы также активизируют покупки в данной индустрии. Даже Microsoft представил Windows 11, давая бесплатно обновить систему с Windows 10. В результате люди, которые до сих пор работали на старых системах, имеют возможность обновить технику с Windows 10, а не с более дорогой версией будущих ноутбуков с Windows 11.
При дефиците полупроводников новые технологические циклы — проинфляционный фактор. А учитывая рост общего богатства граждан, потребители готовы платить бОльшую цену за товары того же качества, как мы это видим на рынке автомобилей. Но в целом это видно во всех секторах США. Сейчас наблюдается рекордное количество компаний с экстремально низкими запасами продукции:
Вывод
Кризис полупроводников — это как нехватка цемента при строительстве дома. О нем никто не думает, пока не окажется, что его не хватает. Поэтому полупроводники — темная лошадка экономического роста в мире, ведь они обслуживают все значимые и привычные стороны жизни.
У кризиса полупроводников множество причин, и не все они вызваны проблемами в самой отрасли. Мы считаем, что кризис полупроводников продлится до середины-конца 2023 года. Мы делаем такое предположение, исходя из прогноза ввода мощностей крупнейших полупроводниковых компаний и исходя из темпов роста отраслей, которые полупроводниковая индустрия обслуживает.
Несмотря на кризис, мы считаем, что отрасль полупроводников — здоровая и крепка отрасль с хорошим потенциалом роста на горизонте ближайших несколько лет. Сектор полупроводников за счет дефицита в полной мере перекладывает издержки на клиентов. Особенно хорошо себя чувствуют высокопроизводительные полупроводниковые компании.
Более всего пострадают трудоёмкие отрасли с высококонкурентным рынком, где производитель или продавец опирается на большую долю рабочей силы, при этом не имея уникального предложения для потребителя. В меньшей степени пострадают отрасли, которые испытывают серьезное истощение запасов и эффективно перекладывают затраты на потребителя, выигрывая от роста цен. К таким отраслям относятся, например, автодилеры.
Статья написана в соавторстве с аналитиком Дмитрием Новичковым
Дефицит полупроводников. Что нас ждет?
Практически два года весь мир живет в состоянии постоянного страха и абсолютной неуверенности. И всё из-за пандемии коронавируса, которая всколыхнула все сферы от науки до бизнеса, внеся свои коррективы.
Еще с начала эпидемии, многие эксперты в сфере IT прогнозировали рост выручки от продажи «железа», поскольку начинаются массовые изменения в инфраструктуре, но уже к концу многострадального 2020 года производители столкнулись с дефицитом полупроводников.
Однако, виновата не только пандемия, но и технологические войны, из-за которых крупнейшие компании теперь несут многомиллиардные потери.
Впервые нехватка полупроводников проявилась незадолго до пандемии, и тогда крупные компании поделились на два лагеря: одни успели закупить достаточное количество полупроводников, а другие об этом не позаботились. Особенно дефицит сказался на производителях smart-устройств и автомобилей.
Причины дефицита полупроводников
У дефицита есть сразу несколько причин.
Также, на сложившийся дефицит сильно повлияла торговая война между США и Китаем. В материале РБК говорится, что в 2020 году в разгар пандемии Соединенные Штаты запретили TSMC (тайваньская компания, занимающаяся изучением и производством полупроводниковых изделий, прим. редакции) поставки чипов для Huawei, вследствие чего, китайские производители начали запасаться микросхемами. Позднее, под санкции попал ведущий китайский чипмейкер Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC). Инвесторам из США запретили торговать акциями компании. Весной 2021 года несколько конгрессменов потребовали запрета продажи КНР любого ПО для разработки современных микросхем. Таким образом, даже при желании развивать собственное полупроводниковое производство, Китай может остаться без нужных технологий.
Третью версию озвучил Пэт Гелсинджер (Patrick Paul Gelsinger) из Intel, заявив, что на предложение влияет фактор доминирования азиатских компаний.
Да и нельзя спускать со счетов проблему экологии. Несколько крупнейших фабрик Тайваня остались без воды. В настоящее время остров страдает от нехватки воды, в последний раз Тайвань сталкивался с подобным почти 60 лет назад. В итоге, в мае резервуары воды фабрик TSMC оказались заполнены всего на 11-23%. А в Техасе в феврале прошли сильные снегопады, что привело к веерным отключениям электричества, в том числе и на предприятиях.
Оценка ситуации специалистами НАГ
НАГ является устойчивой компаний, которая уверенно справляется с различными трудностями, но дефицит полупроводников не мог остаться незамеченным и для неё. Давайте посмотрим, как специалисты НАГ оценивают, насколько это серьёзно и чем всё может закончиться.
Пандемия научила нас не только мыть руки, пользоваться масками, активно прививаться, но и подстраиваться под обстоятельства, и жить по-новому. Так, отдел телевизионного оборудования поделился своей историей.
Сила компании в ее профессионализме и умении гибко относиться ко всем проблемам. Именно поэтому мы продолжаем сохранять лидирующие позиции на рынке. Своими впечатлениями от сложившейся ситуации поделился руководитель отдела автоматизации и мониторинга Лизунов Дмитрий.
“Мы разрабатываем устройства и выпускаем свои изделия на базе микроконтроллеров, которые стали дефицитными в связи с кризисом полупроводников. В свободной продаже появляются очень редкодоступные микроконтроллеры и при этом они не имеют заводских упаковок под автоматический монтаж. Сложность поиска чипов и необходимость изменять технологический процесс, приводит к увеличению себестоимости.
Мы постарались найти отдел, который бы не затронула рука дефицита, но такового не нашлось, зато удалось получить комментарий от заместителя директора департамента развития продуктов Артёма Енборисова:
В текущих реалиях спрос на многие позиции превышает предложение. Это снежным комом влечет за собой еще большее увеличение спроса, поскольку бизнес старается обеспечить себе дополнительный запас товаров на будущее. Мы расширили горизонт планирования закупок до двух лет, есть компоненты, срок производства которых на текущий момент составляет 52-72 недели, это в 3-4 раза дольше обычного. Стоимость материалов растет, растет индекс фрахтовых перевозок, растет очередь на погрузку контейнеров и это не может не сказываться на цене товара и сроках доставки.
Рынок стал меньше слушать клиента и больше следовать стратегии развития производителя/дизайнера чипов.
Производители чипов в свою очередь стремятся продавать более сложные и дорогие продукты, ориентируясь на свое видение глобального рынка, большую часть которого представляют заказчики из США и Китая.
Изменения в моделях устройств, вызванные дефицитом полупроводников
Пандемия изменила жизнь каждого из нас, внесла массу корректив, заставила пересмотреть наши взгляды на многое. Поэтому, не так заметны стали изменения, происходящие с устройствами вследствие дефицита микросхем.
«Количество вендоров Wi-Fi-решений достаточно ограничено и дефицит производственных мощностей приводит к ускорению смены поколений устройств.
Смена поколения идет и в коммутаторах, и в телеприставках».
“Мы видим тренд на развитие более продвинутых, скоростных и дорогих стандартов. Думаю, что 2022-й год станет последним годом FastEthernet: уже несколько лет мы видим этот снижающийся тренд, сейчас мы подошли к тому самому рубежу.
Дефицит полупроводников напрямую влияет на производство Ethernet-коммутаторов. Кроме главного чипсета, обеспечивающего основную функциональность коммутатора, используется очень много элементов, таких как PHY, PoE-контроллер, даже контроллер управления скоростью работы вентилятора или температурный датчик.
“В ближайшие два года нас ожидает активное внедрение новых стандартов (за счет отсутствия предложения на старые) и увеличение стоимости. Постепенно в мире станет появляться больше фабрик, способных принимать заказы от полупроводниковых design-центров, географически они будут уже не только в Китае. Скорее всего к этому моменту решится проблема доступности кремниевых пластин.
Возникнет производственная и технологическая конкуренция, цены на продукты начнут снижаться.
Рекомендации тем, кто столкнулся с дефицитом
Не у всех компаний получилось решить проблемы, связанные со сложившимся дефицитом, вследствие чего доход таких компаний существенно упал. Поговорим о том, что делать, если ваша компания столкнулась с данной проблемой.
“Не поддаваться панике и не создавать искусственное повышение спроса. Помимо кризиса, было много других факторов которые сказались на стоках и наличии полупроводников на рынке. Небезызвестный COVID тут сыграл одну из ключевых ролей.
Рано или поздно кризис дефицита полупроводников пройдет, как проходит любой кризис. Но его последствия уже необратимо влияют на отрасль, а значит и на те пути, которыми телеком будет развиваться в ближайшие годы. Несколько парадоксально, но может так получится, что этот кризис может ускорить освоение и принятие новых технологий.