Цена запрета Америки на китайские микропроцессоры
Новые технологические правила США повредят китайским производителям микропроцессоров. Но они также увеличат инфляционное давление на многие продукты.
Поговорка «ройте две могилы, прежде чем кому-то мстить» применима к любому, кто решился мстить. Но старый афоризм вряд ли заставит США отступить от своего намерения ограничить Китаю доступ к своей передовой технологии, чтобы замедлить прогресс своего конкурента в самообеспечении высокопроизводительными микропроцессорами.
Тем не менее, американские политики вряд ли полностью оценили последствия разделения мировой цепочки поставок полупроводников на две части: гораздо более высокие затраты для западных производителей и их клиентов.
Передовые микрочипы и фабрики, выпускающие их, стали заменой оружия и армий в противостоянии востока и запада, потому что они являются критическим компонентом нашей современной жизни.
Они занимают центральное место в мобильных устройствах, электромобилях и игровых приставках. Они также являются основой технологий следующего поколения, от автомобилей с автопилотом и интернета 5G до облачных сервисов и искусственного интеллекта.
Любая страна без стабильного доступа к большим объемам этих микропроцессоров рискует технологически отстать. Это именно то, на что надеются США, вводя новый запрет на экспорт технологий.
Вашингтон хочет помешать Китаю достичь цели создания передовых полупроводников с техпроцессом 3-14 нанометра (нм). Более дешевые и более простые микрочипы делают на техпроцессе больше 14 нм.
Может показаться, что такие различия в техпроцессе заботят только профессиональных технологов. Но ставки огромны. Сражение за микрочипы - это часть более широкой геополитической конфронтации между старой и новой сверхдержавами. Этот конфликт также может отражать убежденность США в том, что Китай догоняет их слишком быстро.
Новые правила Вашингтона запрещают Китаю доступ к технологиям, необходимым для производства передовых микрочипов. Продажа этих микропроцессоров и оборудования, необходимого для их производства китайскими компаниями без лицензии, также запрещены.
Это не первый случай, когда США нацелились на амбиции Китая в отношении микрочипов, но эти правила, безусловно, пока что являются наиболее эффективными мерами контроля. Они будут значительно препятствовать многим китайским технологическим компаниям, от производителей микрочипов до специалистов по искусственному интеллекту.
Эти новые широкие правила могут иметь непредвиденные последствия, которые проявятся в дальнейшем. Правительства по всему миру борются с инфляцией. В долгосрочной перспективе запрет США на китайскую технологию поднимет цены на различные микропроцессоры.
Этот законопроект будет принят предприятиями и потребителями по обеим сторонам нового Великого Силиконового Каньона, разделяющего Восток и Запад.
Маленькие чудеса.
Нанометр - единица длины, равная одной десятитысячной диаметра человеческого волоса. Нанометры используются для измерения расстояния между отдельными транзисторами на микрочипе.
Чем меньше этот размер, тем больше транзисторов (основных строительных блоков микропроцессора, которые передают электрические сигналы и мощность) можно вместить на одном кремниевом чипе, что делает чип более мощным.
Это означает, что микрочипы с меньшим значением нанометров (т.е. с меньшим техпроцессом) имеют больше транзисторов, плотно упакованных на той же площади поверхности, что означает более высокую скорость обработки данных.
Вот почему размер техпроцесса чипа не сильно изменился за последние годы, однако каждое новое поколение процессоров обладает гораздо большей функциональностью.
Полупроводники с техпроцессом 7 нм и менее имеют решающее значение для новейших потребительских продуктов. Apple iPhone, MacBooks и Samsung Galaxy используют 5 нм микрочипы, а Sony PlayStation использует 6 нм.
Только две страны, Тайвань и Южная Корея, обладают передовой технологией для изготовления этих высококачественных чипов. В результате они занимают около половины мирового рынка полупроводников.
Остальная часть рынка состоит в основном из так называемых устаревших чипов. США занимают 12% мирового рынка чипов, но местные компании не могут производить передовые чипы в промышленных масштабах.
Тем не менее, несмотря на это отставание, США сохраняют огромное влияние на мировые поставки микрочипов. Многие стадии производственного процесса полупроводникового производства, охватывающие дизайн микрочипов, исследования и разработку, изготовление и тестирование, - зависят от технологий, возникших в США.
Это особенно относится к оборудованию, необходимому для создания передовых микропроцессоров. США являются домом для трех крупнейших производителей оборудования для микрочипов - LAM Research, KLA и Applied Materials. Другие западные производители оборудования, такие как ASML из Нидерландов, не попадают напрямую под запреты США, но ситуация может измениться.
«Самая большая проблема для Китая в том, как получить производственное оборудование», - говорит Борис Мурман, профессор инжиниринга в Стэнфордском университете и эксперт по дизайну и машинному обучению микропроцессоров, «Последние чипы делают на 5 нм техпроцессах, а машины, которые их производят, были разработаны более 15 лет назад».
Сложная технология изготовления чипов, основанная на методе, известном как субмикронная ультрафиолетовая литография (EUV lithography), является «действительно чудом, одной из самых сложных вещей, которые когда-либо делали люди», - говорит Мурманн, - «Китай совершил большую стратегическую ошибку в том, чтобы не начал заниматься этим раньше. Временная задержка огромна».
Прямое воздействие на Китай.
США начали сдерживать экспорт технологий в Китай во время президентства Дональда Трампа. Эти меры были достаточно ограниченными, хоть и вызвали много шума.
До сих пор запреты США были нацелены на то, чтобы сохранить разрыв в технологиях производства двух поколений процессоров (примерно 4-летний разрыва) между Китаем и остальным миром.
«США подразумевают, что ограничения не будут корректироваться по мере развития технологий», - говорит Марк Ли, аналитик по полупроводникам из Гонконга, - «Таким образом, больше нет скользящей шкалы, ослабляющей запреты по мере развития технологий. Теперь новый принцип заключается в том, чтобы обеспечить как можно больше лидерства. Так что это означает, что объем ограничений, вероятно, будет расширяться со временем».
Микропроцессор Apple M1 Ultra.
Непосредственное воздействие наиболее остро ощутят производители китайских микропроцессоров. Пострадает выручка двух крупнейших компаний - Semiconductor Manufacturing International Corporation и Yangtze Memory Technologies Corp.
«Для Yangtze Memory воздействие очень существенное. Ограничения означают полное изменение ее будущей траектории выручки», - говорит Ли.
Влияние уже сказывается. Apple приостановила планы по использованию чипов Yangtze в своих продуктах в прошлом месяце.
Второй по силе удар почувствует гораздо более широкая группа китайских технологических компаний. Американский производитель AI-чипов Nvidia в течение многих лет был единственной движущей силой быстрого прогресса в технологии искусственного интеллекта.
Разновидность графического процессора Nvidia, ускоряющая AI, имеет решающее значение для обучения алгоритмов AI путем передачи им огромных объемов данных.
Китай не может их производить. Nvidia обеспечивает почти все поставки в Китай. Другие альтернативы, включая Intel, Microsemi или AMD, также являются американскими.
Крупнейший в Китае поставщик камер наблюдения Hikvision, а также SenseTime, крупнейший в Китае разработчик программного обеспечения для AI, - это лишь некоторые компании, которые в значительной степени зависят от передовых микропроцессоров.
Автопроизводители и компании автономного вождения нуждаются в огромных объемах таких чипов. Любые компании, которые требуют больших серверных дата-центров, например, группы Tencent и Alibaba, также будут затронуты запретом.
Рынок дешевых чипов.
Риск для западных производителей из-за новых правил является двойным.
Во-первых, легко предусмотреть сценарий, в котором рост напряженности (возможно, из-за Тайваня) побуждает Китай ввести свои собственные запреты на экспорт технологий.
Вторая проблема - устаревание. Поставки недорогих чипов на запад частично зависят от поставок оборудования для производства чипов и интеллектуальной собственности. Если Китай не сможет заменить устаревающее оборудование, его дешевые чипы больше не будут служить своей цели в США или где-либо еще.
Как ни посмотри, затраты будут расти для западных производителей и их клиентов. Это связано с тем, что за последние 5 лет Китай спокойно захватил большую долю рынка дешевых чипов, которые теперь используются практически во всей потребительской электронике и промышленном оборудовании.
Корпорации полупроводниковой отрасли. Доля рынка в производстве (%, 2021).
На Китай уже приходится почти пятая часть мирового производства полупроводников, что значительно превышает производство в США. Теперь он может сам изготавливать чипы нижнего уровня, которые используют техпроцесс 14 нм и больше.
Китай достиг мирового конкурентного уровня в микрочипах NAND, которые используются для хранения данных.
«Темпы, которых достигли китайские производители чипов, оказались намного быстрее, чем кто-либо ожидал, когда речь идет о доле рынка старых чипов», - говорит Донгван Ким, исполнительный директор компании Hana Ventures, специализирующейся на венчурном капитале в технологическом секторе.
Преимущество Китая заключается в его способности продавать чипы по значительно более низким ценам, чем мировые конкуренты. Пекин потратил более $100 млрд. на поддержку местной индустрии чипов.
«Компании всегда получали выгоду от того, что стали частью отрасли в рамках национальных стратегических целей Китая», - говорит Ким, - «и до сих пор прогресс отрасли чипов страны был прямым результатом того, сколько в нее инвестировали».
Микропроцессоры, изготовленные в Китае, теперь используются в продуктах, производимых по всему миру, которые не требуют самых передовых технологий. Например, автомобили и домашние приборы могут использовать менее сложные микропроцессоры. Их стандартные компоненты хорошо работают, используя старые, 40 нм и 65 нм чипы.
Больше чипов, пожалуйста.
Спрос на старые микропроцессоры только растет. В 1970-х годах электроника и компьютеры первого поколения нуждались в одном чипе на каждый продукт. С тех пор каждое устройство, от автомобилей до смартфонов, требовало все больше и больше чипов.
Например, электрическим автомобилям нужно более 2,000 микропроцессоров, что более чем вдвое больше среднего числа чипов в бензиновых аналогах этих автомобилей. Из этих тысяч чипов только незначительное количество являются передовыми чипами с техпроцессом от 3 нм до 14 нм. Остальные - более старые чипы.
Это оказалось непредвиденным для китайских производителей чипов. Рост числа чипов на один продукт означает, что цена каждого чипа стала ключевым фактором.
«Везде есть кремний, и, поскольку его так много, он должен быть очень, очень дешевым на единицу продукции», - говорит Мурманн, - «Все дело в стоимости. Например, вы, как рядовой пользователь автомобиля, не хотите платить за эти чипы. Вы даже не знаете, что они существуют».
Растущий спрос обеспечил стимул для производителей чипов Китая вкладывать значительные средства в захват рынка. Yangtze Memory даже рассматривалась как ключевой поставщик чипов памяти для Apple iPhone.
Тем не менее, чтобы поддерживать производство, китайским производителям чипов необходим постоянный доступ к обновлению и обслуживанию этого оборудования. Запреты США подвергают все это риску.
«Ограничения на оборудование для производства чипов значительно препятствуют способности Китая стать более крупным поставщиком, поскольку закрывают для Китая почти половину контрактного производства чипов и почти весь рынок чипов памяти», - говорит Ли.
Основным бенефициаром экспортного контроля будут не компании из США, а корейские и тайваньские производители чипов. Запрет США нацелен на увеличение быстро уменьшающегося разрыва в более чем десятилетие между ними и китайскими производителями.
Когда китайские производители чипов, которые когда-то предлагали агрессивные скидки, начнут бороться, это будет означать большую ценовую власть для остальных конкурентов.
«Yangtze представляет угрозу для существующих поставщиков чипов памяти, но ограничения сокращают этот риск почти до нуля», - говорит Ли.
Кто оплатит счет?
В конечном счете, затраты упадут на плечи потребителей по всему миру. Цены и доступность чипов, как показал прошлогодний дефицит чипов в автомобильной промышленности, оказывают непосредственное воздействие на потребителей.
Учитывая запрет на передовые чипы, такие как мощный процессор Nvidia A100, Китай должен будет импортировать альтернативные чипы на замену чипам Nvidia, которые работают с более медленной скоростью обработки данных.
Это создает значительную проблему затрат. Для выполнения той же функции необходимо большее количество более медленных чипов для производства конечных продуктов. На каждый чип A100 китайским компаниям потребуется как минимум на 20% больше более медленных альтернативных чипов.
При текущей скорости технологического прогресса чипов, обновленная версия чипа A100 должна появиться примерно через 6 месяцев. Это означает, что китайским компаниям, которые производят продукты, использующие передовые технологии, потребуются около двух альтернативных чипов на каждый передовой чип. И это соотношение будет быстро расти по мере развития технологии производства микропроцессоров.
Фрагментированная глобальная цепочка поставок полупроводников. Доля региона (% от всего мира, 2019).
Результатом станут более высокие затраты во всех отраслях, от биотехнологических, финансов, автономного вождения до искусственного интеллекта, и конкурентоспособности китайских продуктов будет нанесен ущерб.
Например, на мировом рынке камер наблюдения преобладают китайские компании, а компании Hikvision и Dahua контролируют около 60% этого сектора. Китайские электромобили, смартфоны и облачные услуги быстро увеличивают долю мирового рынка.
Американские компании, которые когда-то импортировали или использовали недорогие китайские чипы, также будут затронуты. Для электромобилей стоимость чипов занимает второе место после литиевых батарей. На смартфонах самыми дорогими компонентами являются чипы.
Для премиальных моделей iPhone, таких как iPhone 12 Pro, только 5 из его ключевых чипов составляют более половины общей предполагаемой себестоимости производства смартфона.
В этом году затраты на выпуск модели iPhone 14 Pro Max выросли на 25% по сравнению с 12 Pro из-за более высоких цен на чипы. При цене в $110 главный микропроцессор этой модели стоит почти в 3 раза выше, чем аналогичный процессор в iPhone 12.
Если бы Apple могла передать поставки чипов памяти китайской Yangtze Memory, которая предлагает их примерно на одну пятую дешевле, чем корейские конкуренты, это помогло бы компенсировать часть затрат на дорогие высококачественные чипы.
Рост затрат на микрочипы в таких компаниях, как Apple, еще не перенесены на потребителей. Например, модели iPhone 12 и 14 Pro Max были запущены в продажу по цене на уровне $1,099, несмотря на значительное повышение цен на компоненты.
Тем не менее, на фоне растущего инфляционного давления компании с меньшей вероятностью смогут продолжать поглощать рост высоких затрат на чипы.
Более того, нельзя исключать долгосрочного снижения производства в Китае. Если нынешние запреты будут действовать на протяжении долгих лет, все больше оборудования, произведенного в США, не будет получать обслуживание.
По оценкам Белого дома, нехватка чипов в прошлом году обошлась США в полный 1 процент общего объема экономического производства.
Невысказанная цель государственной политики для растущего числа стран в настоящее время состоит в том, чтобы обеспечить стабильное снабжение чипами рядом со своим задним двором, не подпуская к нему противников.
Но ценой этого будет более высокая инфляция затрат для потребителей и все более частые сбои в цепочках поставок для остального мира.
