Chińskie półprzewodniki - ambitne plany i kryzysowe wstrząsy

Pod presją wojny handlowej z USA i w warunkach pandemii wydaje się mało prawdopodobne, że Chiny zdołają wzmocnić bazę produkcyjną i dokonać skoku technologicznego w tak krótkim czasie. Pierwszym ciosem dla branży półprzewodników były cła nałożone przez USA, obejmujące m.in. produkty elektroniczne i półprzewodniki. Według wyliczeń SEMI wojna handlowa to straty branży półprzewodników równe ok. 700 mln dolarów rocznie, szczególnie boleśnie odczuwane przez chińskie firmy. Kiedy już następowało łagodzenie napięć w relacjach handlowych, koniec roku 2019 przyniósł pandemię, która miała początek w Wuhan. Region ten jest jednym z głównych ośrodków przemysłowych w kraju, także w zakresie nowych technologii. Działa tam ponad 100 firm projektujących i produkujących półprzewodniki, w tym czołowi gracze jak XMC czy YMTC. Objęcie części Chin kwarantanną i zamknięcie zakładów odbiło się na łańcuchach dostaw na całym świecie, a przejście epidemii koronawirusa w stan pandemii tylko pogorszyło sytuację.

Dla Chin spadek eksportu i inwestycji już przekłada się na widoczne wyhamowanie produkcji przemysłowej. Dla przykładu, eksport smartfonów z Chin w I kwartale 2020 r. według wstępnych szacunków spadł nawet o połowę. Boleśnie odczuli to chińscy giganci OEM jak Foxconn, główny partner produkcyjny Apple. To, że odbije się to na branży półprzewodników, jest nieuniknione. Chiny to główny odbiorca półprzewodników na świecie, odpowiedzialny za ponad 1/3 światowej konsumpcji, czyli ok. 130 mld dolarów rocznie.

Ogólnokrajowa kwarantanna, którą rząd Chin wprowadził w styczniu, nie dotyczyła fabryk półprzewodników. W większości zakładów produkcja pozostała niezakłócona dzięki wysokiej automatyzacji fabryk oraz specyfice technologii, która wymaga zastosowania sterylnej atmosfery i odzieży ochronnej. W dodatku pracownicy często mieszkają w hotelach na terenie fabryki, przez co unikają kontaktu z większą liczbą ludzi. Zdaniem tamtejszych producentów, głównym problemem obecnie jest logistyka, jako że dostarczenie produktów do klientów jest utrudnione z powodu odwołania wielu połączeń lotniczych i wodnych. Pozostałe problemy to braki pracowników oraz utrudniony dostęp do surowców, jak również wyjazd wielu zagranicznych inżynierów z Chin. Mimo pozornej odporności branży, wielu producentów zmniejszyło lub przesunęło w czasie plany rozwojowe.

Innowacje i polityka

W najbliższych latach głównym wyzwaniem dla chińskiej branży półprzewodników będzie zmniejszenie dystansu technologicznego do zagranicznych dostawców. Większość produkcji w tym kraju odbywa się w starszych generacjach procesowych, przede wszystkim w procesie 28 nm. Jeśli chodzi o tę technologię, od dłuższego czasu można mówić o nadpodaży i niskich marżach, a wraz ze wzrostem dostępności nowszych procesów sytuacja na rynku na pewno się nie zmieni. Dodatkowo produkcja w Chinach odbywa się w zakresie ograniczonego zestawu produktów, przede wszystkim pamięci i wyświetlaczy, a brakuje fabryk i doświadczenia w zakresie projektowania i produkcji układów analogowych i scalonych.

Rząd Chin stara się przyciągnąć inwestycje zagraniczne, co w ostatnich latach znalazło potwierdzenie w wielu zrealizowanych projektach i spółkach joint venture. Jednak częstą praktyką międzynarodowych koncernów jest lokowanie tam linii działających w starszych technologiach. Przykładowo, TSMC rozwija produkcję w Chinach, ale główną bazą produkcyjną pod względem mocy i technologii pozostaje Tajwan. Firma co prawda w 2018 r. uruchomiła linię 16 nm finFET w Nankinie, jednak obecnie nie ma planów inwestycji w zakresie 7 nm.

W rezultacie Chiny, mimo pokaźnych rozmiarów wewnętrznego rynku elektroniki, dużą część zaawansowanych technologicznie układów nadal kupują u zagranicznych dostawców. Według Gartnera, do 2015 r. deficyt handlowy Chin w zakresie układów scalonych wyniósł 150 mld dolarów. W obliczu wojny celnej z USA i problemów z dostępem do nowych technologii lokalna branża jest pod dużą presją, aby być samowystarczalna. Przykładowo, Huawei przestawił rodzinę procesorów do smartfonów o nazwie Kirin oraz modem 5G, wszystkie opracowane przez spółkę zależną HiSilicon. Paradoksalnie, pokazało to również braki chińskiego łańcucha dostaw. O potrzebie rozbudowy lokalnej bazy produkcyjnej świadczy fakt, że produkcję tych zaawansowanych układów musiano jednak zlecić partnerowi z Tajwanu. Zgodnie z rządową inicjatywą "Made In China 2025", Chiny dążą do stanu, kiedy 70% konsumpcji półprzewodników zaspokajanej będzie przez krajową produkcję. Dla porównania, w 2015 r. było to zaledwie 20%.

 

Rys. 1. Zdolności produkcyjne w zakresie półprzewodników w Chinach - według prowincji i regionu. W Chinach są co najmniej 293 fabryki półprzewodników w 20 różnych prowincjach, od Jilin na północy do Guangdong na południu i od Zhejiang na wschodzie do Sichuan na zachodzie.
Źródło: Semi, Gartner, PwC

Państwowe wsparcie

Skok technologiczny w Chinach ma odbyć się poprzez badania nad nowymi technologiami we własnym zakresie, jak i poprzez przejęcia zagranicznych firm w celu pozyskania ich własności intelektualnej. Strategia przejęć nie przyniosła dotychczas spektakularnych sukcesów, czego najlepszym przykładem jest zablokowanie w 2015. przez administrację Stanów Zjednoczonych przejęcia Microna, co miało zapewnić Chinom dostęp do technologii pamięci.

Na polu badań i rozwoju nowych generacji procesowych coraz bardziej dają się zauważyć lokalni gracze i to oni mają być głównym motorem napędowym innowacji. Część z planowanych przez nich inwestycji to zaawansowane technologicznie linie w procesie 10 i 7 nm. Biorąc pod uwagę związane z tym wyzwania natury inżynieryjnej i ekonomicznej, jest to ambitne wyzwanie. Na tym polu odnotowano już sukcesy.

SMIC, największy chiński dostawca usług foundry, w 2019 r. jako pierwszy krajowy podmiot uruchomił linię w technologii 14 nm finFET. Na razie przez dostosowanie procesu w istniejącej fabryce 28 nm, jednak konstrukcja całkowicie nowego ośrodka jest już w końcowej fazie. Od tego, czy firmie uda się zwiększyć wydajność i jakość procesu, zależy, czy będzie w stanie skutecznie konkurować z zagranicznymi producentami. Dodatkowo firma otrzymała wsparcie rządowe w kwocie 10 mld dolarów na badania i rozwój technologii 10 i 7 nm. Na komercyjne efekty tych prac będzie trzeba poczekać, jako że każda nowa generacja procesowa oznacza ogromne koszty i wyzwania inżynieryjne. Wiadomo, że w 2018 r. SMIC kupił od ASML sprzęt do litografii EUV za 120 mln dolarów USD. Ambicję, żeby dogonić technologicznie konkurencję z Tajwanu i Korei, zdradza również inny chiński producent, Shanghai Huali Microelectronics Corp. (HLMC). Firma zapowiada uruchomienie masowej produkcji w procesie 14 nm finFET do końca 2020 r. Koszt inwestycji szacowany jest na 7 mld dolarów, a pełną przepustowość fabryka powinna uzyskać w 2022 r.

W obliczu zagrożenia globalną recesją przewiduje się, w odróżnieniu od kryzysu z 2009, że zakres pomocy państwa przesunie się z infrastruktury w stronę wsparcia innowacji. Bank Ludowy Chin dotychczas wyasygnował ponad 200 mld dolarów na pakiet rozwiązań stymulujących gospodarkę, z czego duża część przewidywalnie ma być przeznaczona na rozwój nowych technologii. Jest to zgodne ze strategią Chin, które do 2035 r. chcą uzyskać status państwa innowacyjnego. W centrum uwagi są takie technologie jak Internet Rzeczy, 5G i sztuczna inteligencja.

Jacek Dębowski