Роль предприятия TSMC на международном рынке полупроводниковой продукции

Мировая полупроводниковая промышленность опирается на высокое транснациональное разделение труда, распределённую логистическую сеть, уникальность каждой фабрики, обусловленное растущей сложностью микросхем и экономическим давлением на инновации. В то время как рядовой процессор в 1998 году состоял примерно из 7 миллионов транзисторов, процессоры смартфонов сегодня состоят из 7 миллиардов транзисторов. Среди различных типов полупроводников, в частности, логические чипы, такие как процессоры или ускорители искусственного интеллекта, зависят от усадки узлов, улучшений в процессе изготовления, позволяющих производителям втиснуть больше транзисторов на квадратный миллиметр кремниевой пластины. Но не многие производители микросхем выдержали эту конкуренцию за меньшие размеры элементов, получившую название “Гонки большего количества Мура”, что основано на Законе Мура. В то время как в конце 1990-х более 20 компаний управляли заводами по изготовлению микросхем на 180 нанометров, сегодня только TSMC на Тайване и Samsung в Южной Корее имеют возможности для успешного запуска ультрасовременные 5нм фабс.

Почему глобальный рынок консолидировался? Современные передовые логиче- ские фабрики работают на атомарном уровне, с сотнями 5 технологических этапов, и полагаются на высокоспециализированных поставщиков кремния из песка, химикатов и производственного оборудования. Оборудование, в частности, становится всё более сложным и дорогим, вплоть до того, что одна машина может состоять из 100 тысяч компонентов, весить 180 тонн и стоить более 120 миллионов долларов. По оценкам TSMC, поскольку оборудование составляет 80% стоимости фабс, стоимость 3-нм фабс следующего поколения составит около 20 миллиардов долларов.

Чтобы запустить передовую фабрику, компаниям необходимы обширные знания технологических процессов, тесное сотрудничество в области исследований со своими поставщиками, большие средства для постоянных инвестиций в новое оборудование, отлаженная транспортная сеть, запасы сырья на какое-то время и существенная государственная поддержка.

Они также привели к появлению биз-нес-модели “без фаблетов” - только разработка чипов и их производство на контрактных литейных заводах. Alibaba, Apple, Hisilicon, Tesla и другие разрабатывают свои собственные чипы, но полагаются на TSMC как на контрактного производителя чипов. Кроме того, компаниям необходимо решить, на каком производственном процессе литейного производства будет основан дизайн чипа, что создаст сильный эффект блокировки. Переключение литейных цехов, например, с TSMC на Samsung, означает почти полную переработку чипа, что означает сотни миллионов долларов, потраченных впустую.

Организационно-экономическая характеристика компании

Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) находится на маленьком острове Тайвань возле КНР, где располагается крупнейшее контрактное производство полупроводниковых чипов, без которых нынешнего уровня технологического развития человечества просто бы не было. Компания производит высокотехнологическую продукцию для Intel, AMD, NVIDIA, Apple, Qualcomm, Huawei и многих других компаний, поэтому в современном мире Тайвань стал одним из важнейших игроков в технологической гонке.

По рыночной капитализации компания занимает девятое место в мировом рейтинге с оценкой в полтриллиона долларов. Компания контролирует больше половины мирового рынка чипов, жёстко контролирует производство более 90% процессоров на рынке. Такой колоссальный уровень концентрации производственных мощностей в одном рамках одной компании является её преимуществом и, как выяснилось, большим недостатком. Именно по таким концентрированным производствам, которым в мире практически нет аналогов, пандемия COVID-19 ударила больнее всего. Приостановка производства на предприятиях TSMC вызвало огромный дефицит комплектующих по всему миру. Американские технологические гиганты назвали продукцию компании критически важной для их бизнеса, а правительства таких технологически развитых держав, как Япония и Южная Корея сравнили важность производства полупроводниковой продукции TSMC с рисом.

Стоит подробнее рассмотреть географической положение компании. Тайвань отделён от материкового Китая проливом. Расстояние между правительством КНР и частично признанной китайской администрацией острова Тайвань составляет всего 130 километров, но в политике расстояние между ними гораздо больше. В конце прошлого века крупные технологические компании стали выносить производственную часть своего бизнеса в азиатские страны, где рабочая сила была куда дешевле, чтобы поддерживать норму прибыли, а сами сосредоточились на разработке и дизайне продукции. Так всё больше производственных мощностей стали появляться в АТР, формировались логистические сети поставок сырья, столь необходимого для производства компьютерной и бытовой техники. На сегодняшний день компания располагает семнадцатью фабриками по всему миру. Дефицит чипов во время пандемии показал, что даже такой производственной мощности может не хватить. Ежегодно компания наращивала инвестиции в развитие фабрик, но дефицит 2020 года заставил компанию многократно увеличить траты на строительство и модернизацию фабрик. До начала полноценной работы фабрики проходит не менее полутора лет, тогда персонал будет обучен, станки отлажены, поточномеханизированные линии настроены, процент брака сведён к минимуму, а сама фабрика успеет сформировать минимальный запас сырья для производства на случай, если линии снабжения вновь будут нарушены. Так инвестиции в фабрики за последние двадцать лет выросли с одного миллиарда до ста миллиарда долларов. Строительство одной такой фабрики и доведение её до полной производственной готовности стоит примерно 15 миллиардов.

TSMC обладает несравненной конкурентоспособностью по части техпроцесса. Лишь фабрики Samsung, расположенные в Южной Корее, могут хоть как-то приблизиться к TSMC по техпроцессу. Сейчас компания вводит новые производственные мощности в Тайване на основе 3-х нанометрового техпроцесса, становясь самой технологически продвинутой компанией в мире. Транзисторы становятся ещё меньше, их размещают на пластине ещё плотнее, производительность чипов растёт, а энергопотребление уменьшается.

Самые передовые компании мира резервируют производственные мощности TSMC, 15 доплачивая за эксклюзивность по контрактам на годы вперёд. Постоянная гонка за уменьшением техпроцесса, за передовыми технологиями привела к тому, что наиболее продвинутое производство налажено именно на Тайване, а те фабрики, что находятся в других местах (Материковый Китай, США, Сингапур, Индия, Япония, Южная Корея, Нидерланды) располагают в разной мере устаревшими технологиями вплоть до 200 нанометров. Это связано с объективной невозможностью равномерно развивать производства повсюду, а также с недостаточностью ресурсной базы в некоторых странах, из-за чего более технологичное производство стало бы менее прибыльным, чем есть сейчас.

Тем не менее доля готовой продукции компании на мировом рынке не велика. TSMC специализируется именно на литье полупроводниковых кремниевых пластин для будущих чипов, а прочие гиганты, являющиеся её клиентами, располагают полным циклом разработки, промышленного производства, логистики, продажи и утилизации, хоть они и не столь технологичны.

Анализ экспортно-импортных операций компании

Стоит рассмотреть потребительскую структуру, куда компания экспортирует свою продукцию.

Рисунок. Географическая структура экспорта TSMC, % [3]

В 2020 году три четверти выручки компании пришлось на Северную Америку, а торговля с материковым Китаем принесла всего 6%. Пандемия коронавируса и торговые санкции со стороны США заметно снизили продажи полупроводников в КНР, но даже в 2019 году рынок Китая приносил не более 20% выручки. Выходит, что компания сильно привязана к североамериканским рынкам сбыта, а те в свою очередь крайне зависимы от поставок TSMC. Нарушение установленных связей губительно для обеих сторон.

Ещё двадцать лет назад в мире насчитывалось порядка двадцати конкурирующих производителей полупроводников, которые делили между собой сырьевую и клиентскую базу. Теперь, когда условия значительно изменились, одна лишь TSMC потребляет больше половины сырьевой базы. Для сохранения технологического лидерства, удержания цен, экономии на затратах создания новых логистических цепочек компания расширяет своё производство и открывает новые фабрики на четырёх основных направлениях: США, где в 2020 году началось строительство в Аризоне за 12 миллиардов долларов при субсидировании проекта государством, чтобы покрыть десятипроцентную разницу в стоимости производства, материковый Китай, где TSMC будет производить полупроводники по госзаказу правительства для дальнейшей модернизации вооружённых сил КНР, Европа, где планируется строительство нового производства по техпроцессу 2 нанометра, Тайвань, где в городе Шань-хуа до конца 2022 года откроется новая фабрика для производства по техпроцессу 3 нанометра, что полностью оплачено партнёрами компании.

В ряде стран, ранее вынесших основное производство за пределы страны, набирает популярность политика возвращения производственных мощностей в страну для производства продукции военного назначения. Такие позиции сильны в США и Китае. Сырьевую логистику при этом тоже предполагается создать абсолютной закрытой.

Новые фабрики за пределами Тайваня увеличивают нагрузку на бизнесмодель TSMC, ведь от этого сократится объём внешнеторговых операций. Компания не была готова рассредоточить производство по всему миру ни ресурсно, ни кадрово. На Тайване производственные корпуса расположены рядом друг с другом, и при возникновении необходимости инженеры быстро мобилизуются на поддержку наиболее загруженных подразделений. Снижение степени уникальности и эксклюзивности продукции TSMC неизбежно приведёт к дорожанию транспортных операций.

Когда фабрика построена у неё есть примерно четыре года, чтобы окупить инвестиции и принести прибыль. Так получаем, что одна фабрика должна производить более ста хороших (очищенных от брака) кремниевых пластин в час. Для производства нужно огромное количество кремния высочайшего качества. В земной коре содержится от 25 до 30% кремния от всей её массы, поэтому по распространённости на Земле кремний стоит на втором месте после кислорода. Довольно много кремния в виде диоксида кремния содержится в песке. Крупнейшим поставщиком песка на фабрики TSMC является Австралия, она поставляет 48% сырья для производства, а вот доля Китая - всего 2%. Морским насыпным транспортом на фабрики доставляют огромное количество песка, желательно кварцевого, где в дуговых печах его восстанавливают коксом. Так получают технический кремний, имеющий чистоту в 99%, но и этого недостаточно. Для получения чистого электронного кремния прибегают к химическим реакциям с использованием рецикла образующихся побочных веществ, содержащих кремний, что дополнительно снижает себестоимость и не вредит экологии. После сотен операций над кремнием в структуру добавляют примеси, которые потом образуют транзисторы. Значит к фабрике нужно организовать постоянный подвоз очищенных металлов, в том числе 6 редкоземельных. Оборудование для фотолитографии (послойного запекания) также безостановочно подвозят морским транспортом к фабрикам, поскольку объёмы производства постоянно растут, а производит нужное оборудование всего одна компания в мире – нидерландская компания ASML, чей график поставок расписан на десяток лет вперёд.

Таблица. Финансовое состояние компании, тыс. тайв. долл. [4]

	2017	2018	2019	2020	2021
Выручка	556 074 800	814 787 900	1 069 988 800	1 339 238 500	1 587 415 000
Опер. прибыль	113 902 200	252 542 100	372 701 100	566 783 700	649 980 900
Чистая прибыль	128 066 933,3	247 272 533,3	353 948 000	510 744 000	592 359 200
Опер. расходы	69 112 033,33	94 214 133,33	119 352 200	144 346 400	169 556 400
Себестоимость	371 871 466,7	467 166 866,7	577 286 900	628 108 400	767 877 700
НИОКР	58 572 350	75 230 400	91 418 700	109 486 000	124 734 800
Чистые активы	1 062 594 267	1 330 371 367	1 613 705 600	1 834 811 300	2 149 259 800

Из данных финансовой отчётности следует, что компания за 2020 – 2021 гг. на фоне завышенной стоимости чипов зарабатывала больше, чем обычно. Можно сказать, что дефицит чипов в краткосрочной перспективе пошёл компании на руку. Расходы на разработки и себестоимость продукции вдвое выросли за последние пять лет, что связано с масштабным строительством и оснащением новых фабрик. Расходы на доставку грузов и переоснащение цепей поставок после пандемии также выросли. Компания чувствует себя уверенно и способна искать выгоду даже в кризисных ситуациях, управляя предложе-

Во-вторых, игроки номер три и четыре нием через поставки, задерживая или ускоряя перевозки.

Заключение

Позиции TSMC на рынке выглядят очень уверенно за счёт своего доминиру- ющего положения в отрасли, повышенного спроса на полупроводники после кризиса и заключения долгосрочных контрактов с доплатой за очерёдность поставок. Технологическое развитие, цифровизация мировой экономики поддерживают рост спроса, следовательно, повышают интенсивность транспортных перевозок.

Чрезмерная концентрация производства на Тайване является самым уязвимым местом бизнеса компании, однако, доминирование TSMC в производстве передовых полупроводников, скорее всего, не изменится в течение десятилетия, а возможно, и дольше, по нескольким причинам.

Во-первых, Samsung – единственный конкурент TSMC в области 10-нм техпроцессов и ниже - не является чисто литейным заводом, но также разрабатывает и продает собственные чипы. Это означает, что конкуренты Samsung будут с осторожностью использовать их литейный бизнес, учитывая тесное сотрудничество, которого требует производственный и транспортный процесс. Кроме того, литейный бизнес Samsung до сих пор, похоже, в основном сосредоточен на крупных контрактах, а не на обслуживании новых игроков, которые хотят вывести на рынок новые чипы, следовательно их логистическая система менее развитая и менее гибкая, им сложнее в контрактном производстве микросхем – GlobalFoundries и UMC, последняя тайваньская фирма, – оба выбыли из “гонки большего количества микросхем” в 2018 году на 14 нм, сосредоточившись вместо этого на альтернативных производственных процессах. Эти процессы могут в конечном итоге подорвать доминирующее 24 положение на рынке, которое TSMC построила на существующих процессах на основе кремния, но такой результат вряд ли будет достигнут в значительных масштабах ещё много лет в будущем. Если TSMC придётся снизить импорт песка и внедрить производство на основе не кремниевого сырья, то локальные производства смогут это сделать очень быстро и поддержат основное производство на Тайване.

В-третьих, SMIC – крупнейшее литейное производство в Китае и пятое место в мире по выручке - изо всех сил пытается наверстать упущенное. На сегодняшний день SMIC внедрила новые технологические узлы примерно на четыре года позже, чем TSMC. Из-за этого компании, не использующие фаблесс, полагаются на SMIC только для более простых и недорогих чипов. Кроме того, в связи с недавно введенным в США экспортным контролем в отношении SMIC неясно, как быстро фирма сможет модернизировать свои возможности для производства на узлах менее 10 нм, что необходимо для передовых чипов, а также перестроить свои фабрики, ведь пока одни фабрики перестраиваются, сырьё везётся на другие производства.

подстроиться под новые условия поставки.