Война за нанометры: сможет ли Китай производить оружие без микросхем из Тайваня

Августовский визит спикера Палаты представителей США Нэнси Пелоси на Тайвань чуть не поставил мир на грань войны между США и Китаем. И дело не только в поддержке демократического правительства, а в крупнейшем в мире производителе микросхем – Taiwan Semiconductor Manufacturing Co (TSMC). Публицист Юрий Мариняк на плафторме IQ анализирует, почему же так важны чипы для мира.

К теме Вскоре Китай может напасть на Тайвань: директор ЦРУ назвал дату

Обратите внимание! Все больше устройств и машин содержат много полупроводников: в электромобиле их может быть более 3 000. Никакая другая отрасль не является столь потенциально взрывоопасной.

В течение нескольких лет США усиливали эмбарго против Китая, импортирующего микросхемы на сумму более 300 миллиардов долларов в год, поскольку ему не хватает производственных мощностей для удовлетворения собственных потребностей. Такое напряжение в индустрии чипов усугубляет геополитические разломы. Америка отстает в производстве, поскольку оно сосредоточено в Восточной Азии, а Китай стремится к самообеспечению.

Хронология

• В октябре США ввели более жесткий контроль над экспортом некоторых микросхем и оборудования для производства микросхем, чтобы помешать Китаю развивать возможности, которые могут стать военной угрозой, например, суперкомпьютеры и искусственный интеллект.
• Китайские производители микросхем все еще зависят от американских технологий, и доступ к ним сокращается. Огромные расходы Китая не смогли создать достаточное внутреннее предложение жизненно важных компонентов.
• В США решили, что им нужно сделать больше, чем просто умерить Китай. Закон о субсидиях на производство полупроводниковых микросхем и исследования, подписанное 9 августа, предоставит около 50 миллиардов долларов для поддержки производства интегральных схем в США и содействия найму квалифицированной рабочей силы, требующейся отрасли. Все три крупнейших производителя объявили о планах строительства новых заводов в США.
• Основным испытанием политики сдерживания США по отношению к Китаю является попытка заставить союзников применить подобные ограничения к своим местным компаниям. В конце 2022 г. переговоры о присоединении Нидерландов и Японии затянулись.
• Европа присоединилась к глобальной гонке за уменьшение концентрации производства в Восточной Азии. Представители Европейского Союза убеждают TSMC и других производителей микросхем достичь цели удвоить производство в ЕС до 20% мирового рынка к 2030 году. Intel уже обязалась построить завод в Германии.

Почему возможна война из-за чипов

Производство микросхем становится все более нестабильным бизнесом. Новые заводы стоят более 20 миллиардов долларов, строятся годами и должны работать непрерывно 24 часа в сутки, чтобы получить прибыль.

Компании в этой сфере делятся на три категории:

• Южнокорейский Samsung Electronics Co. и Intel Corp. из США разрабатывают и производят микросхемы;
• TSMC, GLOBALFOUNDRIES и UMC производят микросхемы по контракту для других компаний;
• Nvidia Inc., Qualcomm Inc. и Advanced Micro Devices Inc (АМD) избегают высоких затрат на строительство и поддержку производственных мощностей, сосредотачиваясь только на дизайне чипов.

Производители чипов находятся под все большим вниманием по поводу того, что они продают в Китай. Обеспокоенность национальной безопасностью, изменения в глобальной цепочке и дефицит заставляют правительства США, Европы и Японии спешить субсидировать новые заводы и оборудование.

Микросхемы – это экономика. Это возможность доминирования и зарабатывания в ближайшей перспективе. Как Тайвань вписывается во все это? Здесь есть технологии, люди и удобная логистика.

Островная демократия стала доминирующим игроком в аутсорсинговом производстве чипов благодаря решению правительства в 1970-х годах. TSMC почти самостоятельно создала бизнес по созданию чипов, разработанных другими компаниями. Большие клиенты, такие, как Apple Inc., предоставили TSMC огромный объем информации для создания ведущих технических решений.

Роль Тайваня в мировой экономике в большинстве своем была незамеченной, пока недавно автомобильная промышленность не испытала недостатка чипов, используемых для всего – от парковочных датчиков до уменьшения выбросов. Производители автомобилей вынуждены были остановить производство, заводы простаивали, и важность Тайваня внезапно стала слишком велика, чтобы ее игнорировать..

Недостаток микросхем для автомобильной промышленности иллюстрирует, как навыки TSMC в производстве чипов дали Тайваню политические и экономические рычаги влияния в мире, где технологии вовлекаются в соперничество между США и Китаем.

Администрация Трампа использовала этот фактор для прекращения поставок полупроводников от TSMC и других предприятий Huawei Technologies, сдерживая продвижение наиболее технологичной компании Китая.

Обратите внимание! Это не означает, что Тайвань является единственным игроком в цепочке поставок полупроводников. США все еще занимают доминирующие позиции, особенно в архитектуре микросхем и электронных программных инструментов; ASML Holding NV из Нидерландов имеет монополию на машины, необходимые для изготовления лучших микросхем; Япония является ключевым поставщиком оборудования, химикатов и пластин.

Почему размер имеет значение

Samsung Electronics начала производство 3-нанометровых чипов, которые являются мощнее и эффективнее предыдущих, обойдя TSMC и достигнув ключевой вехи в соревновании за создание самых совершенных чипов в мире. Дальше на базе кремния уже некуда.

Применяя транзисторную архитектуру Gate-All-Around, 3-нм процессоры Samsung снижают энергопотребление до 45% и повышают производительность на 23% по сравнению с 5-нм чипами. Это снизит энергопотребление смартфонов на 50% и повысит производительность на 30% – при том что новые процессоры также будут занимать меньше места.

Чувствуете разницу между 3- и 5-нм чипами?

В то время как администрация Трампа ввела торговые ограничения на Пекин против китайских компаний, президент Джо Байден идет дальше, вводя широкие ограничения на продажу технологий микросхем, которые необходимо развивать Китаю.

США запретили продавать предприятиям из Китая оборудование для производства полупроводниковых микросхем с более совершенной топологией, чем 14-нанометров. Ранее запрет касался чипов, создаваемых по технологическим процессам размером 10-нм, теперь же коснулся менее продвинутых 14-нм.

В настоящее время большинство производственных мощностей в Китае работают на 28-нанометровом или старшем уровне.

А теперь: 28 нм и 5 нм? Тоже разница, но она уже колоссальная.

Нидерландский фактор

Китай все скопирует и сделает для себя? Нет, не сделает. И имя этому – ASML. Это производитель самого совершенного в мире аппаратного обеспечения ультрафиолетовой литографии для микросхем из Нидерландов. В частности, лучшая голландская литографическая система TWINSCAN NXE:3600D имеет следующие интересные параметры:

• Чтобы генерировать ультрафиолетовое излучение, источник света запускает два отдельных лазерных импульса на подвижную каплю олова. Лазер делает это до 50 000 раз в секунду;
• Позиционирование: плата с микросхемами регулируется по заданным координатам до 20 000 раз в секунду;
• Температура в специальной камере колеблется в пределах 0,002°С.

Китай такое скопирует? Нет, в ближайшие годы точно нет. Это означает невозможность создания полноценного квантового компьютера, сети 5G и невозможность экономического доминирования в мире.

США давят на Нидерланды и других партнеров, чтобы они соблюдали свои ограничения по продаже полупроводников и оборудования для производства микросхем Китая.

Это создает непростой выбор для Нидерландов, ведь Китай является одним из основных покупателей оборудования и готов платить больше.

В рамках G-20 на Бали состоялась встреча китайского главы Си Цзиньпина и премьер-министра Нидерландов Марка Рютте, где император Си убеждал последнего противостоять политизации экономических и торговых вопросов и поддерживать стабильность глобальной промышленной цепи и цепи поставок. Китай очень чувствителен и зависим от западных технологий, и Нидерланды пока в раздумьях.

В чем проблема построить завод где угодно

Сейчас TSMC создает фабрику стоимостью 12 миллиардов долларов в штате Аризона, чтобы помочь увеличить производство микросхем на территории США, но все еще производит большинство своих продвинутых микросхем дома. Для Тайваня это геополитическое оружие и возможность оставаться в центре внимания.

Кроме того, есть целый комплекс факторов. Прежде всего, это работоспособность, которой славятся японцы и тайваньцы, и эффективное использование рабочего времени.

Как чипы влияют на военный потенциал Китая

Очень ощутимо. Еще в 2019 году немецкая Die Welt описывала, что ни одно государство в мире не инвестирует столько денег в развитие квантовых компьютеров, как Китай. Исследование относится к разработке компьютеров на основе квантовой механики, а не традиционной физики. Это может увеличить вычислительную мощность в десятки тысяч или даже в миллионы раз.

В последнем выпуске ежегодника Military Balance исследователи описывают военный потенциал квантовых компьютеров: они могут лучше шифровать важную для безопасности коммуникацию и гораздо быстрее, чем было до сих пор, взламывать шифры противника. Это поможет с невиданной сегодня точностью и в немыслимом радиусе следить и обнаруживать вражеские цели. В сочетании с другими новыми военными технологиями, такими, как дроны и самоуправляемые оружейные системы, квантовые компьютеры могут создать совершенно новые категории военной мощи.

Без продвинутых технических решений на базе совершеннейших процессоров невозможно изготовление истребителей и бомбардировщиков шестого поколения, гиперзвуковых ракет, а также перспективная разработка лазерного оружия. Ну и не забывайте о термоядерном синтезе – неисчерпаемом источнике энергии.

Может ли Китай производить оружие без передовых тайваньских микросхем.

В остатках российских крылатых ракет обнаружены процессоры американской компании Texas Electronics, изготовленные в 1988 году. И ничего, ракеты улетают. Для обычных вооружений, где не требуются передовые электронные технологии, ресурсов страны Большого Дракона вполне достаточно. Для чего-то большего – нет.

Производство интегральных микросхем – это не только потребность военно-промышленного комплекса. Это гигантский рынок с оборотом в сотни миллиардов долларов в год. Это возможность доминирования в инновациях и быть всегда на шаг-два впереди основных конкурентов.