:quality(85))
Obecnie znajdujemy się w środku okresu, który niektórzy eksperci określają mianem „dekady półprzewodników”.
W następstwie pandemii COVID-19 zarówno konsumenci, jak i przedsiębiorstwa są bardziej niż kiedykolwiek świadomi znaczenia technologii. Od samochodów i smartfonów, przez komputery, po sprzęt AGD — technologia odgrywa kluczową rolę w każdym aspekcie współczesnego życia, a jej znaczenie stale rośnie.
Nic dziwnego, że oczekuje się istotnego wzrostu sektora półprzewodników w nadchodzącej dekadzie. Po osiągnięciu rekordowych przychodów na poziomie 570 miliardów dolarów w 2022 r., szacuje się, że branża półprzewodników będzie notować skumulowany roczny wskaźnik wzrostu (CAGR) na poziomie ok. 8% do końca dekady, co może uczynić ją branżą wartą bilion dolarów do 2030 roku.
Zachodni zwrot: Rozszerzenie krajobrazu półprzewodników
Przez lata większość branży — w tym produkcja, montaż układów scalonych i pakowanie — koncentrowała się we wschodniej Azji, gdzie takie kraje jak Tajwan, Korea Południowa, Chiny i Japonia odgrywały nieproporcjonalnie dużą rolę w światowej produkcji półprzewodników. W ciągu ostatnich dwóch lat kraje zachodnie podjęły jednak zdecydowane działania mające na celu zwiększenie swojego udziału w tej branży — rządy Stanów Zjednoczonych i Unii Europejskiej wdrożyły ambitne pakiety legislacyjne, zapewniające hojne dotacje, by przyciągnąć największych światowych producentów chipów do własnych regionów.
Ustawa CHIPS and Science Act, amerykańska inicjatywa o wartości 54 miliardów dolarów mająca na celu zwiększenie udziału USA w rynku półprzewodników i zabezpieczenie nowych wysoko dochodowych miejsc pracy w produkcji przed odpływem do Chin, już przynosi wymierne efekty: w Stanach Zjednoczonych powstaje obecnie łącznie 21 nowych fabryk półprzewodników, a kolejne sześć zakładów jest w trakcie rozbudowy infrastruktury i mocy produkcyjnych. Co istotne, tylko trzy z tych fabryk mają potwierdzone linie produkcyjne dla półprzewodników o rozmiarze węzła technologicznym 10 nanometrów lub mniejszym — często uznawanym za próg układów zaawansowanych, tzw. „leading-edge”. (Część planowanych fabryk w USA nie ujawniła jeszcze parametrów technologicznych.)
Mimo tej śmiałej epoki zachodnich subsydiów, gdy chodzi o najbardziej zaawansowane fabryki na świecie, centrum ciężkości pozostaje wyraźnie we wschodniej Azji. Kilka spośród technologicznie najbardziej rozwiniętych państw regionu nadal jest siedzibą czołowych foundry takich jak Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), Samsung, Micron Technology i innych kluczowych producentów chipów. Z kolei ich nowe, zachodnie odpowiedniki wciąż mają sporo do nadrobienia pod względem zaawansowania segmentu produkcji półprzewodników. Mapa zaawansowanych fabryk ogłoszonych lub aktualnie budowanych potwierdza, że geograficzne centrum tej branży jeszcze nie przesunęło się wyraźnie poza dobrze znany azjatycki klaster.
Gdzie zatem powstają najbardziej zaawansowane fabryki? Przeanalizujmy to:
Liczba zaawansowanych fabryk półprzewodników w Japonii: 4
Hiroshima Fab
Właściciel: Micron Technology
Lokalizacja: prefektura Hiroszima
Początek budowy: 2022
Rozpoczęcie produkcji: 2025
Węzeł technologiczny: 10nm
IIM-1 Fab
Właściciel: Rapidus Corporation
Lokalizacja: Hokkaido
Początek budowy: 2023
Rozpoczęcie produkcji: 2027
Węzeł technologiczny: 2nm
IIM-2 Fab
Właściciel: Rapidus Corporation
Lokalizacja: Hokkaido
Początek budowy: 2025
Rozpoczęcie produkcji: 2027
Węzeł technologiczny: 1nm
Fab-23 Faza 3
Właściciel: Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC)
Lokalizacja: Kumamoto (proponowana)
Początek budowy: brak danych
Rozpoczęcie produkcji: brak danych
Węzeł technologiczny: 2nm
Choć media obszernie komentują działania krajów Zachodu na rzecz pobudzenia krajowych łańcuchów dostaw półprzewodników, czołowe państwa Azji Wschodniej prowadzą nie mniej ambitne — choć bardziej dyskretne — inicjatywy własne. Japonia jest tego najlepszym przykładem. Najbardziej wyrazistą manifestacją aspiracji tego kraju jest Rapidus Corporation — firma produkująca półprzewodniki, założona w Tokio w sierpniu 2022 r.
Spółkę utworzono przy wsparciu ok. 50 milionów dolarów kapitału zalążkowego, pochodzącego m.in. od Sony i Toyoty. Rapidus Corporation stawia sobie za cel napędzenie renesansu japońskiej produkcji półprzewodników. W latach 80. Japonia posiadała aż 50% udziału w globalnym rynku chipów; dziś rząd oraz liderzy przemysłowi są zdeterminowani, by przywrócić krajowi dawny industrialny prestiż.
Ambitne plany rozwoju Rapidus Corporation
W ramach tych działań Rapidus planuje ukończyć budowę zakładu IIM-1 do 2025 r., aby do 2027 r. rozpocząć masową produkcję wafli 2nm. Tempo realizacji planów przez tak młodą firmę budzi pewną nieufność wśród specjalistów z branży półprzewodników — Reuters informował, że „plany spotkały się ze sceptycyzmem insiderów, którzy kwestionują możliwość osiągnięcia masowej produkcji oraz pozyskania wystarczającej bazy klientów”. CEO Atsuyoshi Koike w oświadczeniu z jesieni ubiegłego roku odpierał te wątpliwości, deklarując: „Zakończymy budowę w niespotykanym tempie, jak sugeruje nazwa Rapidus”.
Oprócz dynamicznego wzrostu lokalnego producenta chipów, Japonia przekazała miliardy dolarów zachęt finansowych firmom Micron Technology i TSMC na rozwój ich zakładów w Hiroszimie i Kumamoto. Podczas gdy TSMC kończy budowę pierwszego etapu Fab-23, a druga faza ma uruchomić produkcję do 2027 roku, trzecia faza nie została jeszcze oficjalnie ogłoszona.
Liczba zaawansowanych fabryk półprzewodników na Tajwanie: 4
Fab 22
Właściciel: TSMC
Lokalizacja: Kaohsiung
Początek budowy: 2023
Rozpoczęcie produkcji: 2025
Węzeł technologiczny: 2nm
Fab 20
Właściciel: TSMC
Lokalizacja: Baoshan
Początek budowy: 2022
Rozpoczęcie produkcji: 2025
Węzeł technologiczny: 2nm
Taichung Fab
Właściciel: TSMC
Lokalizacja: Taichung
Początek budowy: 2024
Rozpoczęcie produkcji: 2027
Węzeł technologiczny: 1,4nm
New Tapai Fab
Właściciel: Nanya Technology
Lokalizacja: New Tapai
Początek budowy: 2022
Rozpoczęcie produkcji: 2026
Węzeł technologiczny: 10nm
Nie jest zaskoczeniem, że zaawansowane fabryki półprzewodników powstające na Tajwanie są zdominowane przez TSMC — krajowego giganta foundry i produkcji chipów, który odpowiada za ponad połowę światowej produkcji półprzewodników. Dwie najbliższe uruchomieniu fabryki, Fab 20 i Fab 22, będą wykorzystywały węzeł technologiczny N2 — przełomowe rozwiązanie, bazujące na litografii ekstremalnie ultrafioletowej (EUV) i tranzystorach typu gate-all-around (GAAFET).
TSMC i wyścig do wdrożenia technologii 2nm
Obie te fabryki oznaczają nie tylko zwiększenie mocy produkcyjnych i zaspokojenie rosnącego popytu. Stanowią epicentrum intensywnego wyścigu o to, kto jako pierwszy wprowadzi na rynek przełomową technologię 2nm. Tacy konkurenci jak Intel i Samsung — mimo że posiadają znaczący udział, są jednak znacznie mniejsi od TSMC — upatrują w przejściu na technologię 2nm rzadkiej szansy na dogonienie lidera i przejęcie części kluczowych, wysokoprofilowych klientów.
Najnowsze sygnały wskazują jednak, że w tym wyścigu przewagę ma TSMC. Zgodnie z doniesieniami, ta foundry już zaprezentowała swoją technologię N2 wybranym klientom, takim jak Apple i Nvidia.
Liczba zaawansowanych fabryk półprzewodników w USA: 3
Fab 52 i 62
Właściciel: Intel
Lokalizacja: Arizona
Początek budowy: 2022
Rozpoczęcie produkcji: 2024
Węzeł technologiczny: 7nm
Ohio Fab
Właściciel: Intel
Lokalizacja: Ohio
Początek budowy: 2022
Rozpoczęcie produkcji: 2026
Węzeł technologiczny: 10nm
Fab 21
Właściciel: TSMC
Lokalizacja: Arizona (rozbudowa istniejącej fabryki)
Początek budowy: 2023
Rozpoczęcie produkcji: 2026
Węzeł technologiczny: 3nm
W sercu „krzemowej pustyni” Arizony, na kampusie Ocotillo w Chandler, firma Intel z siedzibą w Kalifornii realizuje projekt o wartości 20 miliardów dolarów, obejmujący zakończenie budowy dwóch nowych zakładów produkcyjnych opartych o technologię 7nm. W 2022 roku spółka rozpoczęła również budowę nowego megazaplecza w Ohio, gdzie produkcja ma rozpocząć się w ciągu około dwóch lat.
Najnowsze wydarzenia związane z ustawą CHIPS and Science Act sugerują, że Intel będzie największym beneficjentem tego przełomowego ustawodawstwa. 20 marca administracja Bidena ogłosiła wstępną umowę o przyznaniu firmie 8,5 miliardów dolarów bezpośredniego finansowania i kolejnych 11 miliardów dolarów pożyczek. Biały Dom w oficjalnym komunikacie podkreślił znaczenie inwestycji w rozbudowę zakładów Intela w Arizonie i Ohio, szacując, że wsparcie przyczyni się do powstania „prawie 30 tysięcy miejsc pracy i wesprze dziesiątki tysięcy stanowisk pośrednich”. CEO Intela, Pat Gelsinger, w podobnym duchu określił ten dzień jako „przełomowy moment dla USA i Intela w naszym dążeniu do zasilenia kolejnego wielkiego rozdziału amerykańskiej innowacji w branży półprzewodników”.
Liczba zaawansowanych fabryk półprzewodników w Korei Południowej: 1
Pyeongtaek Fab
Właściciel: Samsung
Lokalizacja: Pyeongtaek (rozbudowa istniejącej fabryki)
Początek budowy: 2020
Rozpoczęcie produkcji: 2024
Węzeł technologiczny: 4/5nm
Samsung — południowokoreański gigant w produkcji elektroniki — pozostaje największym na świecie producentem układów pamięci. W IV kwartale 2023 r. spółka zdobyła niemal 46% rynku DRAM, wzmacniając swoją pozycję lidera w tej krytycznej technologii.
Gigafabryka Samsunga w Pyeongtaek, obejmująca niemal trzy miliony metrów kwadratowych w dynamicznie rozwijającym się mieście 65 km na południe od Seulu, stanowi trzon długofalowej strategii koncernu. Samsung rozbudowuje linie produkcyjne w kompleksie od 2020 roku, kiedy powstała fabryka P3. Zakład ten rozpoczął masową produkcję pamięci NAND flash w 2022 r., a kolejny etap inwestycji koncentruje się na liniach DRAM oraz foundry. Według licznych raportów, realizacja projektu napotkała jednak opóźnienia i obecnie jego ukończenie planowane jest na koniec bieżącego roku.
Oprócz inwestycji w rozbudowę P3, Samsung rozwija także czwarty zakład, tzw. P4, z cleanroomem dedykowanym kontraktowej produkcji półprzewodników. Budowa piątej fabryki, P5, została ostatnio wstrzymana.
Wyścig o przewagę technologiczną w półprzewodnikach nabiera tempa
Analiza, gdzie i przez kogo powstają najbardziej zaawansowane zakłady produkcji półprzewodników, pozwala uzyskać wgląd w zmieniające się wzorce oraz ewolucję w dynamicznej, wielowymiarowej i silnie konkurencyjnej branży. Obecna mapa nowych lub rozwijanych fabryk zawiera wiele interesujących wątków — od pierwszych efektów śmiałych amerykańskich inwestycji zmierzających do reorientacji światowego łańcucha dostaw półprzewodników, po ogromne ambicje japońskiej Rapidus Corporation. I chociaż analiza zakładów wytwarzających w węzłach technologicznych 10nm i poniżej nie odzwierciedla całości globalnej produkcji — Chiny na przykład realizują szeroko zakrojoną budowę fabryk na mniej zaawansowanych poziomach — to jednak dobrze ukazuje światową czołówkę branży. A biorąc pod uwagę bezprecedensowy napływ środków publicznych z całego świata, ten segment pozostaje niezwykle pożądanym i intensywnie poszukiwanym dobrem.
