Все знают, что пролить воду на мобильный телефон - плохая идея, но знаете ли вы, что для создания сотового телефона требуется более 3000 галлонов воды? Вода необходима для добычи металлов, изготовления клея и пластика, используемых для сборки и упаковки, а также для разбавления сточных вод, используемых на протяжении всего процесса. Это в 10 раз больше воды, чем средний китаец использует каждый день.
Это особенно верно для полупроводников, крошечных схем, называемых чипами, которые питает все наши электронные устройства, включая ваш мобильный телефон. Каждая 30-сантиметровая интегральная плата, которая подходит для чипа в вашем телефоне, требует не менее 2000 галлонов воды для производства. Это связано с тем, что каждый чип должен быть промыт сверхчистой водой (UPW) - чистая вода считается промышленным растворителем - для удаления мусора (ионов, частиц, кремнезема и т. Д.) Из производственного процесса и предотвращения загрязнения чипа. Требуется от 1 400 до 1 600 галлонов водопроводной воды, чтобы сделать 1 000 галлонов UPW.
Полупроводники сейчас находятся в центре геополитической конкуренции между Китаем и США. Если данные — это новая нефть, а искусственный интеллект (ИИ) — это новое электричество, то имеет смысл рассматривать полупроводники как глобальный ресурс, который создает риски, как и любой другой. Мы также должны помнить о воде, необходимой для их изготовления.
В то время как на Китай приходится всего 7,6% продаж полупроводников, его масштабные запланированные инвестиции в этот сектор - 150 миллиардов долларов в период с 2014 по 2030 год - вызвали опасения по поводу «момента спутника», решимости Китая достичь технологического величия. Несмотря на всплеск финансирования, водоснабжение остается важным ограничением, поскольку производство полупроводников требует большого количества воды, которой не хватает Китаю, особенно в районах, где сосредоточено производство чипов.
До сих пор спрос на воду для производства полупроводников не стал серьезной проблемой в Китае, который сосредоточился на разработке отечественных технологий, чтобы уменьшить свою зависимость от глобальных цепочек поставок. В то время как Китай опаздывает с полупроводниками, исследование, проведенное в июле 2021 года Ассоциацией полупроводниковой промышленности, отметило, что Китай быстро догоняет благодаря государственному финансированию, субсидиям и налоговым льготам для отрасли. Недавно выпущенный 14-й пятилетний план (2021-2025 годы) определил полупроводники в качестве одного из главных приоритетов для «передовых технологий», а Государственный совет Китая изложил подход правительства к общему развитию.
Тем не менее, даже потратив 150 миллиардов долларов в 2014 году в рамках национального плана интегральных схем, Китай сталкивается с серьезными технологическими препятствиями в производстве высококачественных чипов, необходимых для мобильных телефонов, ноутбуков и других высокотехнологичных продуктов. Эксперты ожидают, что успех Китая будет неоднозначным - китайские компании будут отставать в некоторых областях, таких как передовые технологии контрактного производства и материалы, но станут конкурентоспособными в аутсорсинге сборки и тестирования (OSAT) и проектировании чипов. Глобальные риски до 2021 года Засуха на Тайване подчеркивает важность водоснабжения в глобальной цепочке поставок полупроводников, а глобальные риски полупроводниковой политики Китая сосредоточены на последствиях для национальной безопасности, усилиях Китая по установлению глобальных технологических стандартов, роли Китая в глобальной цепочке поставок и напряженности через пролив во всем секторе. Национальная безопасность: Соединенные Штаты рассматривают становление Китая в качестве крупного игрока в полупроводниковой промышленности как угрозу национальной безопасности. Затем последовала серия черных списков. В то время как администрация Байдена сосредоточилась на улучшении внутренних возможностей США с целью расширения ограничений на китайские полупроводниковые компании. 8 июня 2021 года Сенат США принял Закон об американских инновациях и конкуренции, выдав 50 миллиардов долларов в виде чрезвычайного финансирования для разработки внутренних полупроводников, что, по словам Байдена, имеет решающее значение для удержания Соединенных Штатов впереди конкурентов «в 21-м веке».
Стандарт: США давят на своих союзников и партнеров, чтобы они не использовали технологии Huawei. Это отчасти говорит об опасениях по поводу возможных компромиссов в области национальной безопасности, а также о продолжающихся усилиях Huawei по установлению глобальных технических стандартов для технологии 5G. До сих пор американские и европейские компании лидировали, обеспечивая долю рынка и реагируя на потребности бизнеса. В своем ежегодном отчете за декабрь 2020 года Совет по безопасности и экономическому обзору США подробно описал, как усилия Китая по формированию глобальных технологических стандартов отражают поддерживаемую государством промышленную политику Пекина по привилегиям китайских компаний на внешних рынках при одновременном ограничении внутреннего доступа и поддержке авторитарных норм. Цепочка поставок: Компании из многих стран и многих регионов мира участвуют в процессе проектирования и производства. Существуют экономические риски, связанные с нарушением глобальной цепочки поставок полупроводниковой промышленности. По этой причине действия администрации Трампа против китайских компаний привели к нехватке продуктов, требующих полупроводников, таких как полупроводники и автомобили, поскольку международные компании пытаются заменить S.M.I.C. в качестве поставщиков. В апреле 2021 года Ассоциация полупроводниковой промышленности пришла к выводу, что строительство полностью самодостаточной местной цепочки поставок обойдется в 1 триллион долларов, что может добавить 65% к стоимости полупроводников. Некоторые отраслевые эксперты предлагают более осторожный подход к устранению наиболее важных дыр в цепочке поставок, таких как снижение доли производства в США с 37 процентов в 1990 году до 12 процентов сегодня, в то время как другие предлагают более комплексные усилия по заполнению пробелов во всем производственном процессе США, включая инновации, оборудование и упаковку. Тайвань, Китай: Тайвань сталкивается с многочисленными давлениями из-за своей центральной роли в самом передовом в мире производстве полупроводников. В 2020 году на долю Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSMC) приходилось 55,6 процента мирового рынка контрактного производства полупроводников и производилось 92 процента передовых чипов в мире. В ответ на новые правила США в отношении Huawei TSMC приостановила новые заказы для компании, ее второго по величине клиента после Apple, на долю которого приходится 20 процентов ее годового дохода. TSMC также согласилась построить завод в Аризоне.
В дополнение ко всем этим опасениям, весной 2021 года обычно дождливый субтропический Тайвань пережил свою худшую засуху за последние 56 лет, угрожая мировому производству полупроводников. Засуха задержала производство и привела к нехватке чипов. Производители полупроводников были вынуждены нормировать воду и перевозить ее. Обеспокоенный тем, что изменение климата уменьшит количество осадков в будущем, TSMC строит новый завод, который может повторно использовать промышленную воду, в то время как другие производители роют свои собственные колодцы. Самое главное, что засуха на Тайване в 2021 году привлекла внимание к важности воды для производства полупроводников. Обеспечение достаточного количества полупроводников и развитие внутренних производственных мощностей — не единственные проблемы, с которыми сталкивается Китай. Убедиться, что воды достаточно для производства полупроводников, может быть еще более сложным. ChinaWaterRisk подсчитал, что заводу, производящем 40 000 печатных плат, потребуется 4,8 миллиона галлонов воды в день, что достаточно для снабжения города с населением 60 000 человек.
На фоне беспрецедентного наводнения в центральном Китае стоит помнить, что Китай в целом относительно не уверен в своей воде - у него всего 7 процентов мировой воды, несмотря на то, что в нем проживает 20 процентов населения мира. Вода также распределена неравномерно. Северный Китай, где расположена большая часть полупроводниковой промышленности, имеет только одну пятую часть водных ресурсов страны. Даже в условиях нехватки воды полупроводниковая промышленность Китая имеет проблемы с использованием воды. Исследование воды, используемой в полупроводниковой промышленности в 2017 году, показало, что Китай использует больше воды, чем другие крупные производители (Япония, Южная Корея, Тайвань и Соединенные Штаты) как для процесса промывки, так и для электроэнергии, необходимой для ее производства. По сравнению с Соединенными Штатами, Китай использует в три раза больше воды. Фактически, 27% промышленной воды Китая поглощается полупроводниковой промышленностью.
Амбициозное развитие полупроводников Китая должно учитывать водные ресурсы, необходимые для достижения этой цели, которых Китаю не хватает. Как мы видели во время засухи на Тайване в 2021 году, даже с лучшими талантами и передовыми технологиями нехватка воды может подорвать производство.