Війна за нанометри: чи зможе Китай виготовляти зброю без мікросхем з Тайваню

Серпневий візит спікера Палати представників США Ненсі Пелосі на Тайвань ледь не поставив світ на межу війни між США та Китаєм. І справа не лише в підтримці демократичного уряду, а в найбільшому в світі виробнику мікросхем – Taiwan Semiconductor Manufacturing Co (TSMC). Публіцист Юрій Мариняк на плафтормі IQ аналізує, чому ж такі важливі чіпи для світу.

До теми Уже невдовзі Китай може напасти на Тайвань: директор ЦРУ назвав дату

Зверніть увагу! Все більше пристроїв і машин містять багато напівпровідників: в електромобілі їх може бути понад 3 000. Жодна інша галузь не є настільки потенційно вибухонебезпечною.

Протягом кількох років США посилювали ембарго проти Китаю, який імпортує мікросхеми на суму понад 300 мільярдів доларів на рік, оскільки йому бракує виробничих потужностей для задоволення власних потреб. Таке напруження в індустрії чіпів посилює геополітичні розломи. Америка відстає у виробництві, оскільки воно зосереджене в Східній Азії, а Китай прагне до самозабезпечення.

Хронологія

• У жовтні США ввели жорсткіший контроль над експортом деяких мікросхем і обладнання для виробництва мікросхем, щоб перешкодити Китаю розвивати можливості, які можуть стати військовою загрозою, наприклад суперкомп’ютери та штучний інтелект.
• Китайські виробники мікросхем все ще залежать від американських технологій, і доступ до них скорочується. Величезні витрати Китаю не спромоглися створити достатню внутрішню пропозицію життєво важливих компонентів.
• У США вирішили, що їм потрібно зробити більше, ніж просто стримати Китай. Закон про субсидії на виробництво напівпровідникових мікросхем і дослідження, підписаний 9 серпня, надасть близько 50 мільярдів доларів для підтримки виробництва інтегральних схем у США та сприяння найму кваліфікованої робочої сили, яка потрібна галузі. Усі три найбільші виробники оголосили про плани будівництва нових заводів у США.
• Основним випробуванням політики стримування США щодо Китаю є спроба змусити союзників застосувати подібні обмеження до своїх місцевих компаній. Наприкінці 2022 року переговори про приєднання Нідерландів і Японії затягнулися.
• Європа приєдналася до всесвітньої гонки за зменшення концентрації виробництва в Східній Азії. Представники Європейського Союзу переконують TSMC та інших виробників мікросхем досягти мети подвоїти виробництво в ЄС до 20% світового ринку до 2030 року. Intel вже взяла на себе зобов’язання побудувати завод у Німеччині.

Чому можлива війна через чіпи

Виробництво мікросхем стає дедалі нестабільнішим бізнесом. Нові заводи коштують понад 20 мільярдів доларів, будуються роками та повинні працювати безперервно 24 години на добу, щоб отримати прибуток.

Компанії в цій сфері діляться на три категорії:

• Південнокорейська Samsung Electronics Co. та Intel Corp. із США розробляють і виробляють мікросхеми;
• TSMC, GLOBALFOUNDRIES і UMC виробляють мікросхеми за контрактом для інших компаній;
• Nvidia Inc., Qualcomm Inc. і Advanced Micro Devices Inc (АМD) уникають високих витрат на будівництво та підтримку виробничих потужностей, зосереджуючись лише на дизайні чіпів.

Виробники чіпів перебувають під дедалі більшою увагою щодо того, що вони продають у Китай. Занепокоєння національною безпекою, зміни в глобальному ланцюжку постачання та дефіцит змушують уряди США, Європи та Японії поспішати субсидувати нові заводи та обладнання.

Мікросхеми – це економіка. Це можливість домінування і заробляння в найближчій перспективі. Як Тайвань вписується у все це? Тут є технології, люди і зручна логістика.

Острівна демократія стала домінуючим гравцем у аутсорсинговому виробництві чіпів завдяки рішенню уряду в 1970-х роках. TSMC майже самотужки створила бізнес зі створення чіпів, розроблених іншими компаніями. Великі клієнти, такі як Apple Inc., надали TSMC величезний обсяг інформації для створення провідних технічних рішень.

Роль Тайваню у світовій економіці здебільшого була непоміченою, поки нещодавно автомобільна промисловість не зазнала нестачі чіпів, які використовуються для всього – від паркувальних датчиків до зменшення викидів. Виробники автомобілів змушені були зупинити виробництво, заводи простоювали, і важливість Тайваню раптово стала надто великою, щоб її ігнорувати.

Нестача мікросхем для автомобільної промисловості ілюструє, як навички TSMC у виробництві чіпів дали Тайваню політичні та економічні важелі впливу у світі, де технології залучаються до суперництва між США та Китаєм.

Адміністрація Трампа використала цей фактор, щоб припинити постачання напівпровідників від TSMC та інших підприємств Huawei Technologies, стримуючи просування найбільш технологічної компанії Китаю.

Зверніть увагу! Це не означає, що Тайвань є єдиним гравцем у ланцюжку постачання напівпровідників. США все ще займають домінуючі позиції, особливо в архітектурі мікросхем та електронних програмних інструментах; ASML Holding NV з Нідерландів має монополію на машини, необхідні для виготовлення найкращих мікросхем; Японія є ключовим постачальником обладнання, хімікатів і пластин.

Чому розмір має значення

Samsung Electronics розпочала виробництво 3-нанометрових чіпів, які є потужнішими та ефективнішими, ніж попередні, обійшовши TSMC і досягнувши ключової віхи в змаганні за створення найдосконаліших чіпів у світі. Далі на базі кремнію вже нікуди.

Застосовуючи транзисторну архітектуру Gate-All-Around, 3-нм процесори Samsung знижують енергоспоживання до 45% і підвищують продуктивність на 23% порівняно з 5-нм чіпами. Це знизить енергоспоживання смартфонів на 50% і підвищить продуктивність на 30% – при тому, що нові процесори також займатимуть менше місця. 

Відчуваєте різницю між 3 – та 5 – нм. чіпами?

У той час як адміністрація Трампа ввела торговельні обмеження на Пекін проти китайських компаній, президент Джо Байден йде далі, вводячи широкі обмеження на продаж технологій мікросхем, які Китаю необхідно розвивати.

США заборонили продавати підприємствам з Китаю обладнання для виробництва напівпровідникових мікросхем з топологією досконалішою, ніж 14-нанометрів. Раніше заборона стосувалася чипів, які створюються за технологічними процесами розміром 10-нм, тепер же торкнулась менш просунутих 14-нм.

На даний момент більшість виробничих потужностей в Китаї працюють на 28-нанометровому або старшому рівні.

А тепер: 28 нм. та 5 нм.? Також різниця, але вона вже колосальна.

Нідерландський фактор

Китай все скопіює і зробить для себе? Ні, не зробить. І ім’я цьому – ASML. Це виробник найдосконалішого у світі апаратного забезпечення ультрафіолетової літографії для мікросхем з Нідерландів. Зокрема, найкраща голландська літографічна система TWINSCAN NXE:3600D має такі цікаві параметри:

• Щоб генерувати ультрафіолетове випромінювання, джерело світла запускає два окремі лазерні імпульси на рухому краплю олова. Лазер робить це до 50 000 разів на секунду;
• Позиціювання: плата з мікросхемами регулюється відносно заданих координат до 20 000 разів в секунду;
• Температура в спеціальній камері коливається в межах 0,002°С.

Китай таке скопіює? Ні, найближчими роками точно ні. А це означає неможливість створення повноцінного квантового комп’ютера, мережі 5G та неможливість економічного домінування в світі.

США тиснуть на Нідерланди та інших партнерів, щоб вони дотримувалися своїх обмежень щодо продажу напівпровідників і обладнання для виробництва мікросхем Китаю.

Це створює непростий вибір для Нідерландів, адже Китай є одним з основних покупців обладнання і готовий платити більше.

У межах G-20 на Балі відбулася зустріч китайського глави Сі Цзіньпіня та прем’єр-міністра Нідерландів Марка Рютте, де імператор Сі переконував останнього протистояти політизації економічних і торговельних питань і підтримувати стабільність глобального промислового ланцюга та ланцюга постачання. Китай дуже чутливий та залежний від західних технологій, і Нідерланди поки в роздумах.

В чому проблема збудувати завод деінде

Зараз TSMC створює фабрику вартістю 12 мільярдів доларів в штаті Арізона, щоб допомогти збільшити виробництво мікросхем на території США, але все ще виробляє більшість своїх просунутих мікросхем вдома. Бо для Тайваню це геополітична зброя і можливість залишатись в центрі уваги.

Крім того, є цілий комплекс факторів. Насамперед, це працездатність, якою славляться японці і тайванці, та ефективне використання робочого часу.

Як чіпи впливають на військовий потенціал Китаю

Дуже відчутно. Ще в 2019 році німецька Die Welt описувала, що жодна держава у світі не інвестує стільки грошей у розвиток квантових комп’ютерів, як Китай. Дослідження стосується розробки комп’ютерів на основі квантової механіки, а не традиційної фізики. Це може збільшити обчислювальну потужність у десятки тисяч чи навіть мільйони разів.

В останньому випуску щорічника Military Balance дослідники описують військовий потенціал квантових комп’ютерів: вони можуть краще шифрувати важливу для безпеки комунікацію і значно швидше, ніж було досі, зламувати шифри противника. Це допоможе з небаченою сьогодні точністю і в немислимому радіусі стежити та виявляти ворожі цілі. У поєднанні з іншими новими військовими технологіями, такими як дрони та самокеровані системи зброї, квантові комп’ютери можуть створити абсолютно нові категорії військової потуги.

Без просунутих технічних рішень на базі найдосконаліших процесорів неможливе виготовлення винищувачів та бомбардувальників шостого покоління, гіперзвукових ракет, а також перспективна розробка лазерної зброї. Ну і не забуваймо про термоядерний синтез – невичерпне джерело енергії.

Чи може Китай виготовляти зброю без передових тайванських мікросхем

В залишках російських крилатих ракет знайдено процесори американської компанії Texas Electronics, виготовлені у 1988 році. І нічого, ракети летять. Для звичайних озброєнь, де не вимагається передових електронних технологій, ресурсів країни Великого Дракона цілком достатньо. Для чогось більшого – ні.

Виробництво інтегральних мікросхем – це не тільки потреба військово – промислового комплексу. Це велетенський ринок з оборотом в сотні мільярдів доларів на рік. Це можливість домінування в інноваціях і бути завжди на крок – два попереду основних конкурентів.