Как TSMC стала монополистом рынка полупроводников и при чем здесь жадность работодателей?

Коронавирус изменил мир не только карантинными ограничениями и максимально широкой дискуссией о вакцинации. Пандемия вернула давно, казалось бы, забытое в продвинутых странах макроэкономическое понятие — дефицит предложения. В первую очередь это касается микрокомпонентов для вычислительной техники. Например, крупнейшие европейские и американские автопроизводители Stellantis NV, Volkswagen, Ford и GM заявили, что глобальный дефицит чипов сохранится и в следующем году. Часть из них уверена, что пик пройдет и ситуация будет улучшаться от квартала к кварталу, но эксперты компании Intel предупреждают — решение проблемы может затянуться на годы.

Корреспондент Delo.ua Илья Требор подробно рассказывает об одной из ключевых компаний нынешнего дефицита — тайваньском монополисте TSMC, которая в обозримом будущем даже не планирует терять лидерские позиции.

Как один доллар перевернул мир электроники

Чтобы понять, как TSMC (она же Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) достигла своего успеха, в первую очередь нужно окунуться в историю города Нинбо. Он расположен на северо-востоке провинции Чжэцзян КНР и сегодня считается одним из крупнейших портов мира. Здесь в 1931 году родился некий Морис Чанг. В детстве он мечтал стать писателем или журналистом, но его отец, госслужащий и банкир, был категорически против. Да и сам Чанг позже называл это просто "юношеской фантазией".

В первой половине XX века Китай и близлежащие территории пережили ряд потрясений — Вторую китайско-японскую войну, японскую оккупацию Гонконга, гражданскую войну. Из-за этого семья Чанга часто меняла место жительства: Нанкин, Гуанчжоу, Чунцин, Шанхай, Гонконг, Нинбо и снова Гонконг. После окончательной победы коммунистов Мао над националистическим правительством Гоминьдана (Чанг какое-то время даже был в его рядах) молодой человек бежал с континентального Китая.

В 1949 году Морис переехал в США и благодаря своему дяде из Бостона поступил в Гарвардский университет. "Моей реакцией был сплошной экстаз. Какая страна! Соединенные Штаты достигли пика своего морального и политического лидерства с точки зрения демократии. Это была самая богатая страна в мире", — отмечал он в одном из своих интервью.

Будущий бизнесмен рассказывал, что в начале пятидесятых в США для китайцев были традиционными профессии прачек, рестораторов, инженеров и профессоров. Он выбрал путь инженера, поступив на специальность "прикладная физика и инженерные науки". На втором курсе Чанг перевелся в Массачусетский технологический институт, где получил степени бакалавра и магистра машиностроения.

Позже молодой китаец пытался защитить докторскую диссертацию, но после нескольких неудачных попыток покинул Альма-матер и ушел искать работу. Дальнейшие события показывают, как один лишний доллар в середине прошлого столетия может изменить ландшафт всей компьютерной промышленности в будущем. Чанг устроился в Ford Motor Co, где его зарплата составляла $479 долларов в месяц. С другой стороны небольшая компания Sylvania Electric Products, специализирующаяся на производстве полупроводников, предложила $480. Руководство Ford Motor отказалось конкурировать за этот доллар и сотрудник перешел к Sylvania.

Проработав там некоторое время Чанг ушел в Texas Instruments. Здесь нужно несколько слов рассказать о последней. TI сегодня является одним из крупнейших мире производителем полупроводниковых приборов. Во время Второй мировой войны компания она разрабатывала электронику для войск связи армии США и ВМС США, а в 1954 выпустила первый в мире серийный транзисторный радиоприемник. Интегральные схемы, ручные калькуляторы и однокристальные микрокомпьютеры — все это было основным профилем Texas Instruments и как раз на этой базе профессионально сформировался Чанг.

Морис Чанг в молодости

За три года он дослужился до менеджера инженерного отдела компании, а за 25 лет работы прошел практически всю управленческую вертикаль — он покинул Texas Instruments в 1983 году будучи вице-президентом по внешнеэкономической деятельности. Спустя два года, полный амбиций и опыта, Чанг переехал в Тайвань, который активно поддерживался новым внешнеэкономическим курсом США. Там один из архитекторов тайваньского экономического чуда Сунь Юньсюань пригласил 54-летнего экспата на должность президента Научно-исследовательского института промышленных технологий. Еще через два года Чанг основал TSMC.

Морис Чанг в преклонном возрасте

Непоколебимая монополия тайваньского гиганта

Он возглавлял компанию 31 год и только в 2018-м отошел от дел. За это время TSMC стала не просто знаковой компанией для Тайваня, но оказалась в центре мировой компьютерной индустрии. Важно отметить, что она не выпускает товары под собственной маркой или завершенные продукты, а скорее обслуживает цифровых гигантов: Nvidia, Broadcom, Qualcomm, Intel, Apple, AMD, Huawei. Руководство тайваньского монстра сознательно сконцентрировалось на производстве полупроводниковых пластин, а не на процессорах или модулях память.

Такое решение продиктовано историческим контекстом. Одной из ключевых характеристик, влияющих на производительность микросхемы, является число транзисторов, которое умещается на одном кристалле. Транзистор, если говорить просто, управляет управляет током и чем меньше его размер, тем ниже потребление энергии и выше скорость вычисления. Уменьшать размер транзистора (это называется уменьшение техпроцесса) дорого и сложно, поэтому разработчики микросхем со временем углубились в проектировку, а производство передали литейным предприятиям.

По мере развития технических возможностей выпуск микросхем становился все дороже, его все чаще отдавали на аутсорс. TSMC, которая еще на ранних этапах инвестировала в свои производственные мощности, занимала все более важную позицию на рынке, вытесняя конкурентов.

Сегодня на этом рынке она фактический монополист. Об этом свидетельствуют два главных фактора. Во-первых, высокий барьер входа на рынок. Помимо того, что TSMC исторически получила технологическое первенство, для создания новой компании по производству полупроводников нужны многомиллиардные инвестиции. Еще одна сложность — оборудование для производства современных полупроводников (техпроцесс 5-7 нанометров или даже 3 нанометра) поставляет только нидерландская компания ASML.

Уникальный степпер для фотолитографии в глубоком ультрафиолете (EUV)

Стоит ли говорить, что практически все литографические машины уходят в TSMС и корейскую корпорацию Samsung? То есть скромная компания в пригороде Эйндховена, пятого по величине города Нидерландов, и сама является монополистом, и порождает монополистов.

Во-вторых, TSMC занимает ведущую роль на общем рынке полупроводников. Основная прибыль компании идет с наиболее продвинутых производств — техпроцессов 5, 7 и 16 нм. Это направление приносит порядка 63% всей прибыли компании. И тут положение TSMC совсем уже безапелляционное. Так, размер рынка полупроводниковых пластин 5-10 нм в 2020 году составлял $21,1 млрд. Согласно финансовым отчетам TSMC, ее доля в этом секторе превышает 80%. Размер рынка пластин 12-32 нм — $19,7 млрд. Доля TSMC — практически 70%. Размер рынка пластин 45-90 нм — $15,8 млрд. Доля TSMC — больше 40%. И только на рынке свыше 130 нм у компании немногим меньше 25%. При учете, что монополией считается часть рынка в 25-30%, тайваньская компания очевидный монополист на самых передовых рубежах.

Два завода и все деньги на новое оборудование

Примечательно, что компания даже не думает останавливаться — об этом свидетельствует ее финансовый отчет за третий квартал 2021 года, который совсем недавно был обнародован на квартальной конференции. Чистая прибыль только за третий квартал составила $5,56 млрд. Это на 13,8% больше, чем за тот же период в прошлом году. При этом TSMC подтвердила размер рекордной выручки в $14,8 млрд. Как уже выше упоминалось, больше половины этой суммы принесли передовые 5- и 7-нм техпроцессы.

Большую часть занимают смартфоны — оттуда в компанию приходит порядка 44% выручки. Дальше идут компоненты для высокопроизводительных вычислений — 37%. Третье место занимает интернет вещей (9%), однако именно в этой категории наибольший рост — 23%. Для сравнения, выручка со смартфонов увеличилась за год на 15%.

Любопытно, что 75% продаж приходится на Северную Америку и ситуация эта только закрепится в ближайшем будущем — в прошлом году, на волне проблем с поставкой микроэлементов, TSMC взяла на себя обязательство построить завод в Аризоне за $12 млрд. Правда этим планы монополиста не ограничиваются. В отчете за третий квартал компания подтвердила информацию о строительстве завода в Японии за $8,8 млрд. Здесь запуск строительства назначен на 2022 год, а массовое производство — на 2024.

В четвертом квартале 2021 года компания планирует заработать от $15,4 до $15,7 млрд. При этом значительная часть всех запланированных инвестиций пойдет на закупку станков для фотолитографии в глубоком ультрафиолете. Как раз на этом оборудовании печатаются самые передовые техпроцессы. А значит, в ближайшем будущем на это рынке TSMC только укрепит свои позиции. Что удивительно — ведь всего этого могло и не быть, подними одна автокомпания своему перспективному сотруднику зарплату всего на доллар.

Илья Требор, специально для Delo.ua