Друзья лекционного зала Хуацян, очень рад снова вас всех видеть. Моя фамилия — Сун, хотя многие новые друзья часто путают её и думают, что меня зовут... Kinghelm, что на самом деле является английским названием моей компании. Лекционный зал Хуацян всегда был местом для обмена идеями, обучения и содержательного диалога. Это мое третье выступление здесь. В первый раз я говорил о KinghelmЯ представил GPS- и BeiDou-антенны и навигационные модули компании Slkor; во второй раз я рассказал о технологии карбида кремния Slkor. Как человек, которого в Хуацянбэй в шутку называют «уличным экономистом», и как предприниматель, который боролся за выживание — иногда даже продавая недвижимость, чтобы продолжать инвестировать в индустрию интегральных схем, — сегодня я хочу поделиться своими мыслями на тему «Путь к развитию отечественной полупроводниковой промышленности».

В 2020 году, когда бушевала глобальная пандемия и усиливалась стратегическая конкуренция между Китаем и США, интегральные схемы оказались в самом центре внимания. В информационную эпоху микросхемы так же необходимы, как и продукты питания. В таких условиях перед нами встает простой, но глубокий вопрос: как нам вырастить собственное «зерно» и достичь самодостаточности в этой важнейшей области?

г-н Сун Шицян Kinghelm во время прямой трансляции

Чтобы объяснить этот путь, я начал с описания глобального ландшафта полупроводниковой промышленности. В общих чертах, мир можно разделить на три основных блока: Соединенные Штаты; Европа, Япония, Южная Корея и Тайвань; и Китай. Эта структура определяет сегодняшнее международное разделение труда в сфере интегральных схем.

Затем я перешел к рассмотрению текущего состояния внутреннего развития. На всех этапах производственной цепочки — от материалов и производственных процессов до проектирования, подбора персонала, программного обеспечения для промышленного применения и продаж — мы должны тщательно проанализировать наше текущее положение и выявить оставшиеся пробелы. Каждое звено демонстрирует как прогресс, так и проблемы.

Я также представил SWOT-анализ, чтобы дать более полное представление о полупроводниковой промышленности Китая. Рассматривая сильные и слабые стороны, возможности и угрозы, мы сможем лучше понять реалии, с которыми сталкиваемся, и определить направление дальнейшего развития.

Наконец, я заговорил о будущем. Моя вера проста: после трудностей приходит слава. Это не просто оптимизм — это закономерность, наблюдаемая на протяжении всей истории и в природе. Китай относительно поздно вошел в сферу интегральных схем и сейчас сталкивается с внешним давлением, поэтому трудности неизбежны. Мы перешли от полуколониального, полуфеодального аграрного общества к информационной эпохе относительно быстро и неравномерно. Традиционно больше внимания уделялось социальным наукам, чем естественным, и нам не хватает долгосрочного накопления научного мышления и промышленного опыта, как на Западе. Наше время в полностью развитом индустриальном обществе было коротким, и наша индустриальная система все еще находится в стадии зрелости.

Если нефть и сталь были «пищей» индустриальной эпохи, то интегральные схемы — это основа информационной эпохи. Нам предстоит преодолеть множество препятствий, и проблемы реальны. Однако китайская нация всегда отличалась стойкостью и упорством. За более чем пять тысяч лет трудностей и достижений мы постоянно двигались вперед. Целеустремленные усилия тех, кто сегодня работает в полупроводниковой промышленности — преодоление препятствий и строительство с нуля — отражают непреходящий дух, согласно которому невзгоды в конечном итоге могут укрепить нацию.

Глобальный ландшафт полупроводниковой отрасли

Обсуждая международный рынок полупроводников, мы должны начать с Соединенных Штатов. Они являются единственной сверхдержавой в мире, и это доминирование проявляется в трех основных аспектах.

Во-первых, это контроль над технологиями и отраслевыми стандартами. В прошлом войны велись за землю, ресурсы и выживание. Сегодня мы находимся в «войне 3.0», где полем битвы являются рынки, таланты и прибыль. США обеспечивают себе преимущество, устанавливая передовые стандарты, владея патентами и создавая рамки, в рамках которых другие страны и компании должны следовать их примеру. Это было очевидно в ожесточенной конкуренции за стандарты LoRa и 5G между Huawei и Qualcomm, где даже Lenovo подверглась критике за поддержку американских стандартов. По сути, контроль над технологическими стандартами сегодня подобен удержанию господствующей высоты в традиционной войне — он дает стратегическое преимущество.

Во-вторых, США обладают всесторонними преимуществами в фундаментальных исследованиях, материалах, процессах, кадрах, инновациях и институциональных системах, включая образование. Более половины из 30 лучших университетов мира находятся в США, при этом MIT, Стэнфорд, Беркли и Гарвард лидируют в исследованиях и подготовке кадров. Bell Labs и Lucent стали пионерами в материаловедении, теоретических исследованиях и промышленных инновациях. Фундаментальные исследования в математике, физике и химии подпитывают технологические прорывы — это, образно говоря, «семена» промышленности. Крупнейшие американские технологические разработки, такие как ОС Android от Google, Microsoft Windows и SaaS-системы Oracle, используются по всему миру, формируя глобальные рынки. Свободная и инновационная среда США способствовала развитию таких компаний, как Apple, IBM, Microsoft, Tesla и Amazon, наряду с высокой конверсией инноваций из Силиконовой долины и капитала Уолл-стрит в промышленность. Все это вместе составляет основу технологического превосходства.

Г-н Сонг из Kinghelm ответы на вопросы аудитории

Третий аспект — это полнота высокотехнологичной производственной цепочки. Однажды у меня состоялась долгая дискуссия на эту тему с профессором Чжоу Цзучэном из Университета Цинхуа. Полная цепочка требует как научно-исследовательской, так и производственной цепочки. Китай продемонстрировал замечательные возможности в области цепочек поставок во время пандемии — например, быстро нарастив производство масок и аппаратов ИВЛ, — но исследования вакцин и материалов для обнаружения значительно отставали, выявив пробелы в фундаментальных исследованиях и разработках по сравнению с США. Высококачественная продукция США, такая как дизайн, технологии, брендинг и дистрибуция Apple, по-прежнему в основном производится в Америке, в то время как Китай фокусируется на сборке и логистике. Помимо промышленности, США защищают свое технологическое доминирование с помощью военного, финансового и медийного влияния, а также глобального охвата нефтедолларовой системы — сложной стратегической сети.

Обращаясь к союзникам Америки в Европе, Японии и Южной Корее: Европа в значительной степени поддерживает США, сохраняя взаимодополняющие и конкурентные отношения. Такие компании, как ARM (Великобритания), Infineon (Германия), STMicroelectronics (Италия/Франция) и NXP (Нидерланды), доминируют в специализированных областях. Примечательно, что ASML в Нидерландах лидирует в области EUV-литографии, продукция которой настолько востребована, что за нее борются TSMC и Samsung; заказы, размещенные SMIC в 2018 году, до сих пор не выполнены.

Япония и Южная Корея составляют второй эшелон, в значительной степени зависящий от поддержки США. Япония когда-то лидировала в полупроводниковой промышленности в 1980-х годах, но санкции США и стратегическое давление вынудили ее сосредоточиться на прецизионных кремниевых пластинах, фоторезистах, керамике и специальных газах. Южная Корея, возглавляемая Samsung, развила свой масштабный сектор памяти за счет национальных инвестиций, а позже расширилась вертикально в более широкую полупроводниковую экосистему. Одна только Samsung обеспечивает примерно 40% ВВП Южной Кореи, а SK Hynix и LG Chemicals также занимают сильные рыночные позиции.

Новые датчики Холла от компании Slkor

Тайваньский сектор производства микросхем превосходит материковый Китай по некоторым параметрам. Компания TSMC, легендарный основатель которой Моррис Чанг привлек талантливых специалистов из США, стала мировым лидером в производстве кремниевых пластин, обслуживая таких клиентов, как Huawei, Apple, Intel и NVIDIA. UMC занимает второе место, а вокруг Синьчу существует развитая экосистема проектирования интегральных схем, где такие компании, как MediaTek, Novatek и Realtek, занимают сильные позиции в своих нишах.

Что касается материкового Китая, то после третьей глобальной волны трансфера технологий и промышленности мы начали с простого производства и постепенно развивались в направлении полной производственной цепочки. Первоначально сосредоточившись на трудоемком и низкотехнологичном производстве, мы движемся к высокотехнологичным, высокорентабельным и экологически чистым секторам. США с осторожностью относятся к этой эволюции, в то время как низкотехнологичные отрасли перемещаются в соседние страны — Вьетнам принимает часть производства Samsung, некоторые сборочные и пассивные компонентные заводы переезжают на Филиппины или в Малайзию — что знаменует собой четвертую волну трансфера промышленности.

Китайское производство также эволюционирует от ручных сборочных линий к автоматизированному, интеллектуальному производству. Производители оригинального оборудования (OEM) трансформируются в производителей оригинального оборудования (ODM), переходя от базовой обработки к интегрированной разработке, охватывающей исследования и разработки, дизайн, брендинг и каналы сбыта. Демографическое преимущество трансформируется в преимущество в кадрах: ежегодно около восьми миллионов выпускников университетов выходят на рынок труда, обладая систематическим образованием и практическим опытом, формируя высококвалифицированный кадровый резерв для реализации промышленных амбиций Китая.

Главные события последних лет

Позвольте мне рассказать о некоторых основных событиях в полупроводниковой отрасли за последние два года. Во-первых, это ужесточение контроля США над ZTE и крах Fujian Jinhua; во-вторых, это многораундовая, всесторонняя стратегическая игра между Китаем и США; и в-третьих, это скоординированное давление на Huawei, где компания продемонстрировала замечательную устойчивость — понесла потери, но не сломлена.

После вступления Трампа в должность, в апреле 2018 года правительство США запретило продажу полупроводников компании ZTE. После переговоров ZTE была оштрафована на 1 миллиард долларов, помещена под надзор за соблюдением нормативных требований и обязана скорректировать ключевые руководящие должности для соответствия требованиям американского законодательства. В октябре компания Fujian Jinhua была внесена в американский список организаций, подлежащих экспортному контролю, что заблокировало доступ к высокотехнологичному оборудованию для производства интегральных схем, содержащему американскую интеллектуальную собственность. Миллиарды долларов, уже вложенные в инфраструктуру и оборудование, оказались фактически бесполезными. К декабрю тайваньский партнер UMC под давлением отозвал всех инженеров, занимавшихся разработкой DRAM, оставив Jinhua без технологий, оборудования и квалифицированных кадров — фактически, компания прекратила свое существование.

Вторым важным событием стала продолжающаяся стратегическая игра между Китаем и США. Хотя её и называют «игрой», на самом деле она представляла собой неоднократные попытки США подавить Китай. Например, Вассенаарское соглашение 1996 года, заключенное при участии США и Европы, ограничило экспорт высокотехнологичного оборудования и технологий в Китай. В SLKOR наша основная продукция — это MOSFET-транзисторы на основе карбида кремния, для работы которых требуются два критически важных компонента — высокотемпературный отжиг и высоковольтная ионная имплантация, — которые китайские компании не могут приобрести. Местные конкуренты в Пекине были вынуждены полагаться на подержанное оборудование, которое в значительной степени было непригодно для использования. США также применили статью 301 своего торгового законодательства для расследования любых предполагаемых нарушений демпинговых или технологических правил, что дало им право подавлять компании, угрожающие их интересам. По сути, любой, кто бросает вызов интересам США, рискует подвергнуться вмешательству, при этом США обладают правом толкования и осуществляют «расширенную юрисдикцию» по всему Тихому океану.

Компания SMIC, ведущий производитель полупроводников в Китае, неоднократно сталкивалась с подобным давлением. Ее основатель, доктор Чжан Жуцзин, ушел из компании из-за давления, связанного с TSMC. Профессор Чжоу Цзучэн напомнил мне, что эти пионеры полностью посвятили себя развитию полупроводниковой промышленности Китая. Позднее такие деятели, как Цзян Шанчжоу, Цю Циюнь, Лян Мэнсун и Чжао Хайцзюнь, стали национальными героями, и их истории заслуживают того, чтобы о них писали и их прославляли. Другие компании, такие как Huajing, Huahong и Wuhan Xinxin, сталкивались с аналогичными проблемами в процессе своего развития.

Г-н Сонг из Kinghelm во время прямой трансляции

Третье важное событие — окружение Huawei. Проще говоря, основатель Huawei Жэнь Чжэнфэй подобен трудолюбивому фермеру из Гуйчжоу, выращивающему коммуникационные технологии с помощью семян, удобрений и инструментов, импортированных с Запада. Huawei не только обрабатывала китайские поля, но и помогала иностранным компаниям, зарабатывая больше, чем сами поставщики семян и инструментов. Эта агрессивная экспансия встревожила Трампа, который воспринял её как прямую угрозу. В декабре 2018 года Канада, по запросу США, задержала финансового директора Huawei Мэн Ваньчжоу. Хотя её освободили под залог, ей по-прежнему был запрещён выезд за границу, и ей грозила потенциальная экстрадиция — явное давление на ключевое руководство Huawei. Тем временем Huawei был запрещён доступ на американский рынок смартфонов, а такие страны, как Великобритания, Индия и Австралия, ограничили поставки продукции Huawei 5G на фоне необоснованных опасений по поводу безопасности. К 15 мая 2019 года США подготовили полное прекращение поставок для Huawei, перейдя от частичного ограничения технологий американского происхождения к полному запрету.

Huawei олицетворяет гордость китайских технологий и всей страны. Частная компания, несущая знамя китайского полупроводникового и глобального развития информационных технологий, — это поистине выдающееся достижение. Мы должны восхититься их стойкостью. Мы верим, что Huawei преодолеет эти препятствия при полной поддержке китайской внутренней экосистемы. Мы надеемся, что появятся и другие компании, подобные Huawei, которые будут формировать команды и стремиться к высочайшим мировым технологическим вершинам, способствуя развитию и процветанию Китая. Жэнь Чжэнфэй, держись! Huawei, продолжай в том же духе!

Сравнительный анализ с ведущими компаниями.

Как обстоят дела у китайских компаний по сравнению с их глобальными конкурентами? Давайте рассмотрим подробнее материалы, инструменты EDA, IDM и Fabless, литейное производство, упаковку и тестирование, а также каналы сбыта.

Начнем с материалов: ключевыми являются кремниевые пластины, требующие чрезвычайно высокой чистоты и точности — они составляют основу интегральных схем. Японские компании Shin-Etsu и Sumco, тайваньская GlobalWafers и корейская LG значительно опережают нас. На внутреннем рынке перспективными являются Shanghai Xinsheng, Chongqing ChaoSic, Ningxia Yinhe и Shandong Tianyue, но в технологическом плане, качестве и крупномасштабных поставках еще многое предстоит сделать. Вспомогательные материалы, такие как рамки, мишени, упаковочные подложки и полировальные составы, имеют меньшие пробелы, но фоторезисты и материалы на основе карбида кремния (SiC) значительно отстают. Несколько лет назад SLKOR (www.slkormicro.comМы пытались производить отечественные аналоги карбида кремния, но многочисленные попытки провалились, и в итоге нам пришлось вернуться к эпитаксиальным пластинам компании Corning из США.

Программное обеспечение EDA — ещё один важнейший инструмент для проектирования интегральных схем. Рано утром я проконсультировался с профессором Чжоу Цзучэном из Университета Цинхуа, ведущим экспертом в области EDA. В глобальном масштабе основные инструменты EDA — Synopsys, Cadence и Mentor — в значительной степени контролируются США, занимая около 80% рынка. Mentor, проданный Германии в 2016 году, по-прежнему сохраняет американские корни. На внутреннем рынке лидирует Huada Jiutian, наряду со стартапами, связанными с Университетом Цинхуа, такими как Boda Micro (объединённая с Galen Electronics), Okas Micro и Xinhe. Китайские инструменты EDA занимают лишь около 5% рынка, но это оставляет значительный потенциал для роста.

MOSFET-транзисторы SLKOR

Далее идут компании, работающие по модели IDM и Fabless. Компании IDM, или вертикально интегрированные компании, занимаются всем — от сырья до упаковки и продаж. В качестве глобальных примеров можно привести Samsung, Intel, TI, ADI и Nvidia. В Китае представителем является Silan Micro. Компании Fabless сосредоточены на проектировании, не владея собственными производственными мощностями. GD Zhiyin, UNISOC, Huawei HiSilicon и Will Semiconductor — известные отечественные игроки. Микроконтроллеры Zhiyin превосходны, хотя основная IP-инфраструктура по-прежнему основана на ARM. Недавно Zhiyin заключила партнерство с Nuclei Tech для изучения архитектуры RISC-V, что является многообещающим направлением. UNISOC под руководством Чжао Вэйго объединила Spreadtrum и RDA, демонстрируя мощь китайского капитала. Huawei HiSilicon входит в десятку лучших мировых разработчиков интегральных схем, в основном используя американские инструменты EDA, что доказывает исключительные возможности компании. Will Semiconductor также преуспевает в исследованиях и разработках, приобретениях и создании надежной технологической экосистемы.

Г-н Сонг из Kinghelm во время прямой трансляции

Литейные предприятия — это компании, специализирующиеся исключительно на обработке кремниевых пластин. В мировом масштабе лидерами являются Samsung, TSMC, GlobalFoundries и UMC. На внутреннем рынке SMIC, поддерживаемая государственным капиталом и высококвалифицированными специалистами, неуклонно набирает обороты и теперь может массово производить 14-нм продукцию. Недавно компания Wuhan Xinxin добилась прорывов в технологии памяти, приблизившись к международному уровню. Первые совместные предприятия с Японией, такие как Huahong Hongli и China Resources Shanghai Huahong, продолжают вносить вклад в развитие интегральных схем. Литейные предприятия в Китае по-прежнему требуют устойчивых и масштабных инвестиций.

Упаковка и тестирование — это сегмент, в котором Китай близок к мировому паритету и даже лидирует на местном уровне. Ключевые международные игроки включают Amkor в США, UTAC в Сингапуре, Nepes в Корее и Unisem в Малайзии. В Китае лидирует JCET, которая благодаря внутренним усилиям и стратегическим приобретениям стала крупнейшей в мире. Tongfu Microelectronics и Huatian Technology также вносят значительный вклад.

SLKOR IGBT однокристальное устройство

Каналы сбыта включают крупных дистрибьюторов, бурно развивающиеся платформы электронной коммерции и спотовых трейдеров, поддерживающих бесчисленных предпринимателей в пекинском районе Чжунгуаньцунь и шэньчжэньском районе Хуацянбэй. Американские лидеры, такие как Arrow и Avnet, а также тайваньская компания WPG доминируют на мировом рынке. Digi-Key лидирует в электронной коммерции с объемом продаж в 3.25 миллиарда долларов, за ней следуют Mouser и Future Electronics. Отечественные конкуренты, такие как China Electronics Port и Huaqiang Group, сообщают о годовых продажах, превышающих 10 миллиардов юаней, а Taikoyuan продолжает расти. Хотя им может не хватать контроля над ключевыми технологиями, их сильные клиентские сети обеспечивают значительное влияние. Местные платформы электронной коммерции, такие как LCSC, Yunhan и Liexin, управляемые знакомыми коллегами, быстро развиваются, сопоставимые с Digi-Key. Kinghelm Антенны GPS/Beidou (www.kinghelm.net) и MOSFET-транзисторы SLKOR (www.slkoric.comТакже извлекли выгоду из этих сетей. Торговцы Хуацянбэй не только обслуживают малые и средние предприятия, но и выступают в качестве складов и распределительных центров, обеспечивая процветание экосистемы электронных компонентов. Лично мне нравится делиться знаниями и историями об интегральных схемах с этими предпринимателями — это полезно, интересно и никогда не утомительно (следите за продолжением).