Содержание |
Мировой рынок чипов
Основная статья: Полупроводники (мировой рынок)
Рынок оборудования для производства чипов
Основная статья: Оборудование для производства чипов (мировой рынок)
2024: Российские ученые предложили устранять дефекты полупроводников с помощью гиперзвука
Коллектив исследователей из МФТИ и ФИАН разработал подход, который в перспективе позволит без прямого контакта с полупроводником вылечивать в нем некоторые типы дефектов. Ученые продемонстрировали возможность «выгонять» дефект из полупроводниковой структуры с помощью лазерного гиперзвука, а движение дефекта детектировали по тонким изменениям в структуре пространственного свечения кристалла. Исследование поможет в разработке простой и доступной технологии оптимизации качества полупроводниковых гетероструктур. Работа опубликована в Journal of Applied Physics. Об этом 18 января 2024 года сообщили представители МФТИ. Подробнее здесь.
2023
Рост поставок кремния в Россию в 14 раз до 330,4 тонны
Поставки чистого кремния в Россию по итогам 2023 года достигли 330,4 тонны, что в 14 раз больше, чем годом ранее. В деньгах ввоз этого материала, применяется в производстве электроники и фотоэлектрических элементов, достиг 774,5 млн рублей. Такие данные таможенной статистики опубликованы 19 января 2024 года.
Как пишет «Коммерсантъ», в 2021 году импорт высокочистого кремния в Россию составил 709 тонн на 612,7 млн рублей. Таким образом, в натуральном выражении поставки в 2023 году оказались вдвое меньше, чем в 2021-м.
Из публикации газеты следует, что в 2023 году в РФ ввезено 324 тонн кремния азиатского производства против 7 тонн в 2022 году. Рынок переориентировался на азиатских поставщиков после того, как ЕС и Британия ввели ограничения на поставки кремния в Россию. В 2021 году основными поставщиками высокочистого кремния в РФ были немецкие и американские производители — в основном для солнечной энергетики. В 2023 году сохранились «непрямые поставки американского и немецкого кремния в Россию, но в совсем небольших объемах», сообщил изданию осведомленный источник.
По словам собеседников «Коммерсанта», переход российских производителей полупроводников с европейского и американского на азиатский кремний прошел «практически без трудностей». Топ-менеджер профильной компании также говорит, что «перестроить поставки удалось достаточно быстро».Игорь Лейпи, ГК Softline: Объем поставок российских операционных систем в ближайшие годы увеличится как минимум вдвое 
Переход на продукцию от азиатских производителей вряд ли создаст существенную проблему, однако у разных азиатских поставщиков «могут различаться доли брака в поставляемых партиях», считает директор аналитического направления АНО «Центр „Энерджинет`» Игорь Чаусов.
Один из крупнейших потребителей кремния в России — инвесторы в строительство солнечных электростанций (СЭС), они обязаны производить часть оборудования для СЭС в России, чтобы получать повышенные платежи за энергию для окупаемости вложений.[1]
Минпромторг занялся производством материала для чипов за 770 млн рублей
Минпромторг начал работу по организации в России производства компаунда — материала необходимого для производства микроэлектроники. Для этого ведомство в конце октября 2023 года запустило три соответствующих тендера на научно-исследовательские работы (НИР). В них речь идет о сумме в 770 млн рублей. Проект реализуется в рамках программы «Развитие электронного машиностроения на период до 2030 года». Подробнее здесь.
В России создали новый подход к созданию материалов микроэлектроники - лазером и одновременным покрытием наночастицами драгметаллов
В России создали новый подход к созданию материалов микроэлектроники - лазером и одновременным покрытием наночастицами драгоценных металлов. Об этом 4 августа 2023 года сообщили в Санкт-Петербургском государственном университете (СПбГУ), ученые из которого принимают участие в реализации этого проекта.
Они совместно с коллегами из Германии и Испании показали возможность одновременного воздействия на поверхность фемтосекундным лазерным излучением и покрытия наночастицами благородных металлов. Этот подход может быть использован для создания высокоэффективных устройств, применяемых в оптике и энергетике, в частности датчиков, накопителей энергии, светоизлучающих и оптоэлектронных устройств. Проведенная химиками работа впервые демонстрирует такой одностадийный подход создания наноструктурированной поверхности с равномерно распределенными наночастицами благородных металлов - золота, серебра, палладия, платины, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу СПбГУ.
Для этого ученые использовали соли и комплексы благородных металлов, вместе с хорошо изученным эффектом LIPSS (laser induced periodic surface structure — лазерно-индуцированная периодическая структура поверхности) — это процесс формирования периодических субмикронных структур размерами менее одного микрометра (их называют субмикронными структурами) на поверхности при определенных режимах лазерного воздействия на различные материалы.
По словам разработчиков, исследование и синтез наноматериалов — перспективная отрасль современной науки. Ученые по всему миру изучают наноструктуры и предлагают новые решения для повышения эффективности промышленного производства и микроэлектроники. Подложки на основе кремния используются в качестве универсальных материалов при изготовлении различных резонансных наноструктур на поверхности, которые могут быть основной для создания коммерчески доступных оптических датчиков, накопителей энергии, светоизлучающих и оптоэлектронных устройств. Например, такие «ультрачерные» поверхности, как аморфный кремний с нанесенными наночастицами благородных металлов, помогают улавливать широкополосное излучение (например, солнечного света) и могут быть использованы в солнечной энергетике.[2]
2022
Мировой рынок кремниевых пластин для чипов вырос до нового рекорда
Поставки кремниевых пластин на глобальном рынке в 2022 году достигли 14,713 млрд квадратных дюймов, что является новым рекордом. Об этом 7 февраля 2023 года сообщила ассоциация производителей полупроводниковой продукции SEMI Silicon Manufacturers Group (SMG).
По оценкам, в 2019-м отгрузки кремниевых пластин в мировом масштабе составили 11,81 млрд квадратных дюймов, в 2020-м — 12,407 млрд, а в 2021-м — 14,165 млрд. Таким образом, в 2022 году темпы развития отрасли несколько замедлились, что объясняется общим спадом на ИТ-рынке и сложной макроэкономической обстановкой. Рост поставок в годовом исчислении составил 3,9%. В эту статистику не включены пластины, используемые для создания солнечных батарей.
Если рассматривать отрасль в денежном выражении, то продажи кремниевых пластин в 2022 году также оказались рекордными — $13,8 млрд. Рост по отношению к 2021-му, когда выручка равнялась $12,6 млрд, составил 9,5%. Для сравнения: в 2019 и 2020 гг. объём отрасли оценивался в $11,2 млрд.
 | Индустрия кремниевых пластин продолжала развиваться, несмотря на растущую глобальную макроэкономическую озабоченность, — сказала Анна-Риикка Вуорикари-Антикайнен (Anna-Riikka Vuorikari-Antikainen), председатель SEMI SMG и коммерческий директор Okmetic. |  |
В исследовании говорится, что в 2022 году наблюдалось увеличение спроса на 8- и 12-дюймовые кремниевые пластины для производства чипов, рассчитанных на автомобильный и промышленный секторы, Интернет вещей, а также системы связи 5G. Кремниевые пластины являются основным «строительным материалом» для большинства полупроводниковых компонентов, которые применяются в самых разных устройствах, включая персональные компьютеры, мобильные гаджеты, серверы, бытовую электронику, индустриальное оборудование, средства связи и пр.[3]
Сырье для производства чипов подорожало в 9 раз
Цена на неон, необходимый для производства полупроводников, резко выросла на фоне российской военной спецоперации на Украине. Одним из бенефициаров вероятного кризиса, который способен усугубить и без того острый дефицит чипов, может стать Китай, являющийся наряду с Россией и Украиной одним из крупнейших производителей этого газа. Об этом стало известно 18 марта 2022 года.
По информации гонконгской газеты South China Morning Post (SCMP), средняя оптовая цена промышленного неона в Китае подскочила до 16 тыс юаней ($2,5 тыс.) за кубический метр с 1,85 тыс юаней ($290) по состоянию на 24 февраля 2022 г., когда стартовала российская спецоперация на Украине. Таким образом, за последние три недели неон подорожал почти в девять раз.
Ранее стало известно, что Украина прекратила экспорт неона в связи с остановкой производства на заводах двух крупнейших поставщиков этого благородного газа – «Крионина» и «Ингаза». До своей остановки предприятия, по оценке Reuters, совокупно обеспечивали 45-54% от всех поставок неона, подходящего для применения в полупроводниковой промышленности.
| | Ситуация на Украине привела к резкому нарушению равновесия между спросом и предложением, что вызвало мощный скачок цен, – сказал Лю Инь (Liu Yin), менеджер по продажам шанхайского поставщика специальных газов Song Ci Technology. | |
Он также отметил, что это не предел – рост цен может продолжиться, поскольку объемы производства газа украинскими предприятиями в ближайшее время вряд ли вернутся к прежнему уровню.
Сложившаяся ситуация может сыграть на руку Китаю, отметили в SCMP, поскольку КНР сама является одним из лидеров данной отрасли в глобальном масштабе. Страна имеет все шансы увеличить свою долю на мировом рынке неона с текущих 30% до 50%. По словам Чжэня Чена (Chen Zhina), генерального директора Changzhou Naxin Special Gases, некоторые иностранные потребители газа уже переключились на китайский рынок с целью добиться стабилизации поставок.
По оценке Чена, до кризиса Украина производила около 40% мирового неона, Россия – 30%. В 2021 г. мировые производители микросхем совокупно израсходовали около 540 тонн данного газа.
Производители полупроводников в КНР стремились диверсифицировать пул поставщиков специальных газов с 2015 г. В преддверии воссоединения Крыма с Россией в 2014 г. цены на неон на мировом рынке взлетели на 600%. Китайский бизнес, вероятно, вынес ценный урок из предыдущего кризиса. За период с 2015 по 2022 г. китайцы сумели довести процессы производства специальных газов до «зрелого» состояния. Не в последнюю очередь этому способствовала мощная сталелитейная промышленность – в Китае, как и в России неон производят в виде побочного продукта, получаемого в процессе выплавки стали[4].
Украина остановила производство неона. Почему это большая проблема для мирового рынка чипов
В конце февраля 2022 года в Одессе остановил работу завод, который поставляет неон для производства полупроводников по всему миру. Украина является крупнейшим экспортером этого газа, поэтому проблемы, которые начались в этой стране после начала российской спецоперации, могут серьезно ударить по всему рынку чипов.
По словам аналитиков Counterpoint Research, некоторые сырьевые материалы, экспортируемые из России и Украины, такие как редкий газ неон, химический C4F6 и металлы палладий, никель, платина, родий и титан, имеют решающее значение для производства полупроводников. После начала спецоперации Россией на Украине многие химические и добывающие предприятия приостановили свою работу, а российский производственный сектор оказался под санкциями.
Поскольку около половины мирового неонового газа и необходимых для производства полупроводников металлов поступает из этих двух стран это окажет сильное влияние на рынок чипов, сообщили в TechCet, консультационной фирме по электронным материалам, которая консультирует некоторых крупнейших мировых производителей микросхем, включая Intel и Samsung.
Газовая смесь неона обычно используется в качестве источника света в эксимерных лазерах ArF и KrF для литографии. Химикат C4F6 используется на этапе травления. Поскольку полупроводниковый производственный процесс для трехмерных структур требует значительного количества этапов травления, нехватка C4F6 окажет большее влияние на производство 3D NAND, чем на производство литейной логики.
Цены на неон выросли более чем в 10 раз во время Крымского кризиса на Украине в 2014 году, даже когда полупроводниковая промышленность сократила общее использование газа на 20-40% после корректировки логики программного обеспечения и оптимизации процесса очистки при заправке газом. Поэтому цепочка поставок пострадает, если предприятия по производству газа будут разрушены в ходе спецоперации, начатой 24 февраля 2022 года. В противном случае возможен рост цен, хотя влияние на производство останется управляемым.
Однако газ и химические вещества, производимые в России и Украине, не являются эксклюзивными для этого региона. Производственные площадки ограничены, поскольку производство связано с высоким потреблением энергии и загрязнением окружающей среды. Но если цены будут быстро расти, а спрос останется высоким, на рынок, несомненно, выйдут новые игроки в других регионах.
Палладий используется в производстве компонентов, например, для изготовления подложек в печатных платах. Однако драгоценные металлы, такие как палладий, платина и родий, в основном используются в каталитических нейтрализаторах для автомобилей. Нитрид титана (TiN) - широко используемый материал для производства полупроводников в качестве диффузионного барьера. Вторым по величине экспортером титана в мире является Россия (на первом месте - США). Производство литиевых батарей также может столкнуться с некоторыми потрясениями, поскольку никель, крупным производителем которого является Россия, является важным металлом для этих батарей.
Предполагаемые последствия российско-украинского конфликта:
- Краткосрочный риск нехватки поставок возникает не только в результате ведения спецоперации и наложения санкций, но и в результате торговли. Торговля с другими странами стала чрезвычайно сложной для России из-за ее исключения из SWIFT и ухудшающейся инфляции.
- В среднесрочной перспективе отсутствие вышеупомянутого сырья не окажет большого влияния на производителей полупроводников. Ситуация будет регулироваться за счет имеющихся запасов и других поставщиков. Однако неизбежен значительный рост цен.
- Крупные предприятия обладают большей покупательной способностью. Малые и средние чипмейкеры и смежные предприятия могут столкнуться с повышенным давлением на поставки из-за истощения запасов и трудностей с установлением связей с новыми источниками, если конфликт продолжится.
- В долгосрочной перспективе мелкие и средние производители микросхем могут размещать многочисленные заказы, чтобы компенсировать этот риск, что приведет к ухудшению предложения сырья.
- Стремительный рост цен на металлы (никель и палладий) станет новым препятствием для оживления автомобильного рынка, если конфликт продолжится.
- Поскольку геополитическая напряженность теперь распространяется от Азии до Европы и от производства полупроводников до поставок сырья, решения о расширении мощностей и инвестициях потребуют переоценки.
- Цепочка поставок, а также производители полупроводников будут вынуждены переходить на местное производство, что влечет за собой увеличение затрат. Управление цепочками поставок также станет более сложным.[5]
2021: Рост рынка на 15,9% до $64,3 млрд
В 2021 году продажи полупроводниковых материалов в глобальном масштабе достигли $64,3 млрд против $55,5 млрд годом ранее. Объем рынка вырос на 15,9% и оказался рекордным, говорится в отчете отраслевой организации Semiconductor Equipment and Materials International (SEMI; объединяет ведущих производителей оборудования и материалов для производства чипов).
Президент и главный исполнительный директор SEMI Аджит Маноча (Ajit Manocha) отметил, что мировой рынок полупроводниковый материалов в 2021 году показал «исключительный рост» благодаря стабильному спросу на микросхемы и расширению мощностей у компаний, занимающихся контрактным производством полупроводниковой продукции. Он также добавил, что в 2021 году во всех регионах продажи полупроводниковых материалов выросли либо двузначными темпами, либо близкими к 10% цифрами.
| | Производители стремились удовлетворить рекордный в истории спрос на электронику в условиях ускоренных темпов цифровой трансформации, - подчеркнул Маноча. | |
Согласно исследованию, в 2021 году продажи материалов для изготовления полупроводниковых пластин составили $40,4 млрд, что на 15,5% больше показателя годичной давности. Продажи материалов для упаковки чипов увеличились еще сильнее - на 16,5%, до $23,9 млрд. Рост этого сегмента был в значительной степени обусловлен высокими расходами на органические подложки, выводные рамки и соединительные провода.
Также исследователи отметили высокий спрос на материалы для химико-механической планаризации (удаление неровностей с поверхности изготавливаемой полупроводниковой пластины). Эта технология применяется практически после каждого литографического этапа производства микросхем.
По данным SEMI, 12-й год подряд Тайвань остается крупнейшим в мире покупателем полупроводниковых материалов с расходами в $14,71 млрд по итогам 2021 года. Лидерство этому острову обеспечивает наличие обширных производственных мощностей по изготовлению микросхем и развитая база упаковки этих изделий, указывают исследователи.
Наибольший рост трат на полупроводниковые материалы в 2021 году показал Китай (+21,9%, до $11,93 млрд), который по абсолютным расходам занял второе место. В тройке лидеров осталась Южная Корея, на которую пришлись закупки материалов в размере $10,57 млрд, что на 16% больше в сравнении с 2020 годом.
Продажи полупроводниковых материалов в Северной Америке по итогам 2021 года достигли $6,04 млрд, увеличившись на 8,5% в годовом исчислении. В Европе зарегистрирован 22-процентный подъем и объем рынка в $4,4 млрд. В остальных регионах (сюда аналитики относят Сингапур, Малайзию, Филиппины, другие страны Юго-Восточной Азии и менее крупные рынки сбыта) вместе взятых расходы на материалы, применяемые в производстве чипов, в 2021 году оказались равными $7,8 млрд, что на 15,2% превосходит результат 2020-го.
По словам аналитиков, полупроводниковые материалы представляют собой одну из важнейших инноваций в электронной промышленности. Это можно объяснить высокой подвижностью электронов, широкими температурными пределами и низким энергопотреблением. Используя такие компоненты, как кремний (Si), германий (Ge) и арсенид галлия (GaAs), производители электроники смогли заменить традиционные термоэлектронные устройства, которые делали электронные устройства тяжелыми и непортативными. В связи с этим полупроводниковые материалы находят широкое применение в производстве различных электронных компонентов, таких как диоды, транзисторы и интегральные микросхемы.[6]
Примечания
- ↑ Кремнийстый путь блестит
- ↑ Ученые из России и Европы разработали новый подход к созданию материалов микроэлектроники
- ↑ WORLDWIDE SILICON WAFER SHIPMENTS AND REVENUE SET NEW RECORDS IN 2022, SEMI REPORTS
- ↑ Сырье для производства чипов подорожало в 9 раз. На этом может заработать Китай
- ↑ Ukraine Crisis Brings Fresh Wave of Uncertainty to Semiconductor Industry
- ↑ GLOBAL SEMICONDUCTOR MATERIALS MARKET REVENUE TOPS $64 BILLION IN 2021 TO SET NEW RECORD, SEMI REPORTS
