Распределение ролей между разработчиками и производителями микроэлектронных компонентов на мировом рынке быстро меняется. Найдут ли российские производители свое место на нем?

Как прогнозирует Dataquest, через дeсять лет в первую десятку фирм с наивысшим доходом в полупроводниковой промышленности войдут как минимум две fabless-компании, бизнес которых в настоящее время имеет самые высокие темпы роста
В полупроводниковой промышленности изменения происходят не только количественные и не только технологические. Сама экономическая модель, проработавшая успешно лет двадцать, становится, похоже, неэффективной. Прежде в структуре этой отрасли доминировали производители интегрированных устройств (IDM — Integrated Device Manufacturer), они же — разработчики и производители собственных полупроводниковых устройств для продажи на рынке или для внутрифирменного использования. Как правило, подобные компании владеют или управляют по крайней мере одним заводом (фабрикой, fab) по обработке кремниевых пластин. Основой их экономической деятельности является массовое производство полупроводниковых микросхем для персональных компьютеров, видеокамер, средств связи, созданием которых занимаются производители систем (SOEM — System Original Eguipment Manufacturer).

SOEM — либо самостоятельная фирма, либо подразделение родительской корпорации, обычно не связанное с продажами конечным потребителям; этим могут заниматься реселлеры (VAR — Value Added Reseller), продающие товар под собственным товарным знаком или под товарным знаком SOEM.

В настоящее время из-за постоянного роста стоимости заводов (стоимость даже далеко не самых передовых в технологическом отношении составляет более 1 млрд. долл.), сектор IDM представлен достаточно малым числом крупных корпораций, занимающихся производством микропроцессоров и схем памяти (Intel, Motorola, Texas Instruments, NEC, Toshiba). В то же время большинство заказных и полузаказных интегральных схем, графических процессоров или микросхем с программируемой логикой разрабатываются фирмами категории fabless. Такие компании в лучшем случае имеют (а точнее, имели) мелкосерийное производство. Типичный пример — компания Altera.

В настоящее время эта традиционная структура отрасли близка к вырождению, что обусловлено рядом объективных факторов. Прежде всего, исторически сложилось так, что в полупроводниковой промышленности независимо существовали производство оборудования для изготовления полупроводниковых устройств (литографическое оборудование, вакуумные камеры, системы травления, химико-динамической полировки, системы резки кристаллов, оборудование для сборки и помещения в корпус) и производство полупроводниковых материалов (оборудование для роста кристаллов).

В последние годы процесс дезинтеграции только ускорялся. Замкнутого производства создано не было. Более того, близок момент, когда две эти отрасли станут полностью самостоятельными. Тогда и будет видна реальная стоимость каждого этапа в изготовлении полупроводниковых устройств. И если какой-то этап имеет низкую стоимость, а экономическая модель фирмы, специализирующейся на этом этапе, предполагает существенные затраты вследствие вертикальной интеграции, то подобная компания может столкнуться со значительными трудностями.

Кроме того, прогресс технологий позволил создавать системные микросхемы (SOC — System-on-Chip), способные объединить на одном кристалле ядро микропроцессора/микроконтроллера, микропериферийные устройства, флэш-память и другие узлы. По прогнозу, в структуре продаж подобных интегральных схем в 2003 году продукция категории SOC составит более 50%, а в 2005 году — около 80%. В производстве SOC особое значение приобретает стратегия отчуждения интеллектуальной собственности. Движение интеллектуальной собственности происходит в форме лицензирования технологий. Усовершенствование средств электронного моделирования и проектирования существенно облегчило этот процесс. Одной из первых сделала ставку на интеллектуальную собственность английская фирма ARM. Современные разработчики интегральных схем, fabless-компании, окончательно отказываются от собственных производственных мощностей, в том числе и опытных.

SF-революция

Появление «кремниевых заводов» (SF — Silicon Foundry) снижает конкурентоспособность традиционных производителей — но радует fabless-компании, кровно заинтересованные в свободных производственных мощностях. Оказывается, выпускать интегральные схемы по заказу со стороны (именно этим занимаются SF) выгоднее, чем предлагать на рынке собственные интегральные схемы. Только один пример: дисковый контроллер с 300 тыс. вентилей, произведенный Texas Instruments, стоит 15 долл., в то время как аналогичный контроллер fabless-компании Palmchip, произведенный на кремниевом заводе, втрое дешевле. Похоже, что традиционные производители будут превращаться либо в разработчиков интегральных схем, либо в SF, либо вообще прекратят свое существование. В этом и состоят радикальные изменения в структуре полупроводниковой промышленности.

Конечно, крупные IDM-производители, особенно если они имеют избыточные производственные мощности, могут легко оказывать услуги сторонним заказчикам, тем самым превращаясь в «частичные» SF. Ими являются, например, IBM или компания Applied Micro Circuits. Но есть и «чистые» кремниевые заводы полного или неполного цикла, причем соотношение постепенно меняется в пользу вторых. Типичный «чистый» кремниевый завод — компания 1st Silicon, расположенная в свободной промышленной зоне в Малайзии. Между прочим, сотрудничество с «чистыми» SF все чаще становится для IDM-производителей более экономичной альтернативой наращиванию собственных производственных мощностей. А Motorola заявила, что в конце 2000 года не менее 50% продукции с ее товарным знаком будет производиться на SF. Компания Kawasaki и вовсе отказалась от планов строительства собственных производственных мощностей под 0,18-микронную технологию в пользу сотрудничества с SF. Бизнес-модель SF — наименее рискованный и наиболее безопасный способ вхождения в сферу высоких технологий, ведь многие компании, не обладающие высокотехнологичным (промышленным!) производством, оказываются способными вести успешную рыночную деятельность. На наших глазах формируется новая экономическая модель полупроводниковой промышленности, с большей степенью открытости в конкурентной борьбе.

Деятельность SF

Рост рынка продукции SF, по данным Dataquest, в ближайшие годы составит более 21% в год. Объем рынка к 2004 году оценивается в 16 млрд. долл., а по более оптимистичной оценке фирмы IC Insight — в более чем 34 млрд. долл. Как прогнозирует Dataquest, через десять лет в первую десятку фирм с наивысшим доходом в полупроводниковой промышленности войдут как минимум две fabless-компании, бизнес которых в настоящее время имеет самые высокие темпы роста (в частности, вследствие распространения 0,18-микронных КМОП-производств, спрос на которые со стороны SF непрерывно растет). Вообще говоря, взаимодействие fabless-фирм и кремниевых заводов не имеет целью создать товарную продукцию, скорее эта деятельность направлена на предоставление самых разных услуг — от разработки различных интегральных схем до доступа к производственным мощностям.

Бизнес-модель SF обеспечивает большую конкурентоспособность при меньших финансовых потерях. Это объясняется тем, что круг клиентов кремниевых заводов при новой организации полупроводникового производства становится более широким, а следовательно, снижается неравномерность их загрузки и повышается устойчивость при циклических изменениях на рынке. Кроме того, появляется возможность быстрейшего предоставления производственных мощностей под потенциальный заказ. Промышленной апробацией бизнес-модели SF активно занимается Китай, куда в настоящее время предпочитают вкладывать деньги американские и японские компании.

Оснащенность SF

В настоящее время большинство SF находится на одном из трех технологических уровней, причем каждый из них позволяет вести прибыльный бизнес, если правильно выбрать и последовательно проводить маркетинговую политику. Аналитики Dataquest отмечают, что деятельность SF вступила в полосу устойчивого роста, несбалансированность между спросом и предложением устранена. Некоторые SF обладают производственными мощностями с хорошим технологическим уровнем (норма проектирования 0,35 мкм; средняя операционная стоимость 200-миллиметровой пластины с 16-18 ступенями литографического процесса составляет около 810 долл.) и соответствующим массовым производством. Вторые имеют промежуточную технологию (0,5-0,8 мкм; средняя операционная стоимость 200-миллиметровой пластины аналогичного уровня сложности — около 760 долл.); третьи используют достаточно старую технологию (более 0,8 мкм; средняя операционная стоимость 150-миллиметровой пластины той же сложности — 370 долл.). Но ситуация развивается столь стремительно, что через несколько лет наиболее высокотехнологичная продукция (нормы проектирования на ближайшие два-четыре года — 0,1 мкм) имеет все шансы перейти в промежуточный уровень, в свою очередь продукция среднего уровня — в разряд устаревающих технологий. Таким образом, SF второго и третьего технологических подуровней обязаны адекватно реагировать — наращивать мощности, осуществлять капиталовложения для модернизации оборудования и перехода на меньшие топологические нормы проектирования.

Безусловно, сохраняет свою привлекательность и обработка кремниевых пластин различного диаметра. Сейчас более 40% всех технологических линий в полупроводниковой отрасли работают на пластинах диаметром 200 мм. Но сохраняются (и даже наращиваются) мощности и для подложек меньших диаметров. Так, тайваньская Wafer Work Group, имеющая филиалы в Китае и США, полтора года назад начала поставку полированных кремниевых пластин и намерена быстро расширить свое присутствие на рынке подложек диаметром 75, 100, 125 и 150 мм. Заводы компании оснащены самой современной аппаратурой нового поколения, в том числе для выращивания кристаллов; пятью установками Hemco и двумя — Ferrofluidics. Кроме того, приобретены четыре уникальные установки SpeedFam для полировки пластин. В Wafer Work Group считают, что, несмотря на нестабильные цены на пластины диаметром менее 200 мм, деятельность компании будет прибыльна, поскольку меньшие накладные расходы и более высокая экономическая эффективность позволят преодолеть неблагоприятную конъюнктуру рынка. Фирмы, подобные Wafer Work Group, в ближайшие десять лет смогут стать основными поставщиками микросхем на таких пластинах; интересно, что эти производства все более и более переносятся в страны с меньшими издержками (Индия, Китай). С другой стороны, использование оборудования для обработки подложек диаметром 75-150 мм будет необходимо при переходе на новые виды продукции или новые рентабельные технологии, которые будут иметь спрос на рынке. Наиболее характерным примером может быть производство полупроводниковых приборов на 75-миллиметровых GaAs-подложках, чего активно требует растущий рынок телекоммуникаций.

SF в России?

Что же нужно российским предприятиям, чтобы адекватно вписаться в новый промышленный ландшафт? Прежде всего им необходимо установить устойчивые связи с несколькими заказчиками, разрабатывающими интегральные схемы по топологическим нормам, освоенным отечественными предприятиями. Например, перспективным стратегическим партнером, учитывая чрезвычайно бурно развивающееся сотрудничество между Россией и Германией, мог бы выступить немецкий концерн Infineon Technologies.

В целом российская промышленность обладает старой технологией — только ведущие российские предприятия располагают (и то частично) сколько-нибудь современным оборудованием. Но даже имеющиеся мощности позволяют производить продукцию, спрос на которую на рынке не падает, а в ряде случаев даже растет. Вот два примера.

В настоящее время возник дефицит высоковольтных МОП-транзисторов, который вызван быстрым ростом рынка портативных и мобильных систем новых конструкций. Это требует создания мощных приборов управления питанием, причем темпы роста спроса на эти компоненты значительно выше, чем по рынку в целом (особенно мощные приборы управления питанием необходимы на рынке автомобильной электроники — тут нужны мощные транзисторы с напряжением 42 В для питания аналоговых компонентов, реле). Кроме того, на сегодняшний день возникли ограничения в развитии быстрорастущего рынка средств связи, включая сотовые телефоны, и эти ограничения связаны с нехваткой в том числе и схем флэш-памяти. Именно средства связи стали «вторым локомотивом» развития полупроводниковой промышленности, на них приходится 20% потребления полупроводниковых приборов, и этот показатель будет только расти.

Конечно, отечественные SF, если это движение у нас получит развитие, должны будут иметь достаточные производственные мощности для обработки пластин диаметром 200 мм по нормам проектирования 0,25-0,35 мкм, причем цена на эти пластины, видимо, не должна быть выше 680 долл., а рентабельность производства — не ниже 30%. На начальном этапе месячная норма обработки пластин может составлять несколько тысяч, но нужно иметь возможность ее быстрого роста или снижения издержек. В этом случае отечественные производители будут иметь хорошие шансы.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями