Max Home IndustryКогда 23-летний Ши Чин-тай летом 1969 года сел на самолет, направлявшийся в Соединенные Штаты, он летел в другой мир.
Он вырос в рыбацкой деревне, окруженной полями сахарного тростника. Он учился в университете в столице Тайваня Тайбэе, тогдашнем городе с пыльными улицами и серыми многоквартирными домами, где люди редко владели автомобилями.
Сейчас он отправился в Принстонский университет. США только что отправили человека на Луну и Боинг 747 в небо. Ее экономика была больше, чем у Советского Союза, Японии, Германии и Франции вместе взятых.
«Когда я приземлился, я был шокирован», — говорит доктор Ши, которому сейчас 77 лет. «Я подумал про себя: Тайвань настолько беден, что я должен что-то сделать, чтобы улучшить его благосостояние».
И он это сделал. Доктор Ши и группа молодых амбициозных инженеров превратили остров, экспортирующий сахар и футболки, в электростанцию.
Сегодняшний Тайбэй богат и моден. Высокоскоростные поезда мчат пассажиров вдоль западного побережья острова со скоростью 350 км/ч (218 миль в час). Тайбэй 101 – самое высокое здание в мире – возвышается над городом, являясь символом его процветания.
Во многом это заслуга крошечного устройства размером не больше ногтя. Кремниевый полупроводник — очень тонкий и наиболее известный сейчас как чип — лежит в основе каждой технологии, которую мы используем, от iPhone до самолетов.
Сейчас Тайвань производит более половины чипов, от которых зависит наша жизнь. Ее крупнейший производитель, Тайваньская компания по производству полупроводников (TSMC), занимает девятое место в рейтинге самых ценных предприятий в мире.
Это делает Тайвань практически незаменимым и уязвимым. Китай, опасаясь, что его могут отрезать от самых передовых чипов, тратит миллиарды, чтобы украсть тайваньскую корону. Или же он может захватить остров, как он уже неоднократно угрожал сделать.
Но путь Тайваня к чип-суперзвезде повторить будет нелегко: у острова есть секретный соус, отточенный десятилетиями кропотливой работы его инженеров. Кроме того, производство опирается на сеть экономических связей, которые сейчас пытается разрушить обостряющееся соперничество между США и Китаем.
Сахар в кремний
Когда доктор Ши прибыл в Принстон, «в США только начиналась полупроводниковая революция», говорит он.
Прошло всего десять лет с тех пор, как Роберт Нойс создал «монолитную интегральную схему», упаковав электронные компоненты на одну кремниевую пластину — раннюю версию микрочипа, положившую начало революции персональных компьютеров.
В течение двух лет после окончания учебы доктор Ши занимался разработкой микросхем памяти в корпорации Burroughs, второй после IBM в производстве компьютеров.
В то время Тайвань искал новую национальную промышленность после нефтяного кризиса, который ударил по его экспорту. Кремний казался возможным, и доктор Ши подумал, что сможет помочь: «Я подумал, что пришло время вернуться домой».
В конце 1970-х годов он присоединился к лучшим и талантливейшим инженерам-электрикам Тайваня в новой исследовательской лаборатории — солидно звучащему Научно-исследовательскому институту промышленных технологий, который должен был сыграть огромную роль в преобразовании экономики острова.
Работа началась в Синьчжу, небольшом городе к югу от Тайбэя. Сегодня это глобальный центр электроники, где доминируют огромные производственные предприятия TSMC. Эти заводы по производству чипов, каждый размером с несколько футбольных полей, являются одними из самых чистых мест на земле. Более мелкие детали производства находятся в тщательно охраняемой тайне, и никакие внешние камеры не допускаются.
Новейшая фабрика 18 стоимостью почти 20 миллиардов долларов на юге Тайваня вскоре начнет производить трехнанометровые чипы, предназначенные для iPhone следующего поколения.
Все это выходит далеко за рамки того, что представлял себе доктор Ши и его коллеги, когда открывали экспериментальную фабрику в 1970-х годах. Они надеялись, потому что у них была лицензия на технологию от крупного американского производителя электроники, но, ко всеобщему удивлению, фабрика превзошла свою материнскую компанию. Трудно объяснить, почему, и по сей день точная формула успеха Тайваня остается неясной.
Воспоминания доктора Ши более прозаичны: «Производительность была лучше, чем на первоначальном заводе RCA, при более низких затратах. Таким образом, это вселило в правительство уверенность в том, что, возможно, мы действительно сможем что-то сделать».
Правительство Тайваня вложило первоначальный капитал — сначала в Объединенную корпорацию микроэлектроники, а затем в 1987 году в компанию, которая впоследствии стала крупнейшим в мире заводом по производству микросхем — TSMC.
Для управления им они наняли Морриса Чанга, китайско-американского инженера и бывшего руководителя американского гиганта электроники Texas Instruments. Это была удача или гениальность, или и то, и другое — сегодня 93-летний мужчина известен как отец тайваньской полупроводниковой промышленности.
Тогда он быстро понял, что сражаться с американскими и японскими гигантами в их собственной игре — проигрышное занятие. Вместо этого TSMC будет производить чипы только для других, а не разрабатывать свои собственные.
Эта «литейная модель», о которой в 1987 году никто не слышал, изменила ландшафт отрасли и проложила путь Тайваню к тому, чтобы стать лидером рынка.
И время было выбрано как нельзя лучше. Новое поколение стартапов Кремниевой долины — Apple, AMD, Qualcomm, Nvidia — не имело средств для строительства собственных мощных заводов. И им будет сложно найти производителей чипов, без которых они не смогут функционировать.
«Им придется пойти к ведущим полупроводниковым компаниям и спросить, есть ли у них избыточные производственные мощности, которые они могли бы использовать», — говорит доктор Ши. «Но потом появилась TSMC».
Теперь «лишенные» калифорнийские компании могли сотрудничать с тайваньскими производителями микросхем, которые не были заинтересованы в краже их разработок или конкуренции с ними.
«Правило номер один в TSMC — не конкурировать со своими клиентами», — говорит доктор Ши.
Секретный соус
В мире производится более триллиона чипов в год. Современный автомобиль имеет от 1500 до 3000 чипов. Сообщается, что в iPhone 12 было около 1400 полупроводников. Дефицит в 2022 году, вызванный растущим спросом на электронику во время пандемии, ударил по продажам как стиральных машин, так и BMW.
Необычайный успех Тайваня (на остров поставляется более половины из этих триллионов с лишним чипов, и почти все самые передовые) обусловлен его мастерством в сфере объемов продаж. Другими словами, тайваньское производство невероятно эффективно.
Изготовление кремниевых чипов — дело дорогое и кропотливое. Все начинается с большого слитка сверхчистого кремния, выращенного из монокристалла. Для выращивания каждого слитка может потребоваться несколько дней, а его вес может достигать 100 кг.
После того, как алмазный резак разрезает пластину на тонкие пластины, машина с помощью света гравирует крошечные схемы на каждой пластине. Одна пластина может содержать сотни микропроцессоров и миллиарды схем.
В конечном итоге значение имеет выход — площадь каждой пластины, которую можно использовать в качестве чипа. В 1970-е годы доходность американских компаний составляла всего лишь 10%, а в лучшем случае 50%. К 1980-м годам средний показатель японцев составлял 60%. Сообщается, что TSMC превзошла их всех с доходностью, которая колеблется в районе 80%.
Со временем тайваньским производителям удалось втиснуть все больше и больше схем в невероятно узкие места. Используя новейшие машины для литографии в ультрафиолетовом свете, TSMC может выгравировать 100 миллиардов схем на одном микропроцессоре, или более 100 миллионов схем на квадратный миллиметр.
Почему тайваньские компании так хороши в этом? Никто не знает точно, почему.
Доктор Ши считает, что все просто: «У нас были совершенно новые предприятия с самым современным оборудованием. Мы наняли лучших инженеров. Даже операторы станков были высококвалифицированными. И потом, мы не просто импортировали технологии, мы усвоили уроки наших американских учителей и постоянно совершенствовались».
Молодой человек, проработавший несколько лет в одной из крупнейших тайваньских компаний по производству электроники, соглашается: «Я думаю, что тайваньские компании плохо умеют совершать большие прорывы в технологиях. Но они очень хорошо умеют брать чужие идеи и улучшать их. Это можно делать методом проб и ошибок, постоянно подправляя мелочи».
Это важно, поскольку на заводе по производству полупроводников машины необходимо постоянно калибровать. Изготовление микрочипов — это инженерия. Но это еще не все. Некоторые сравнивают это с кулинарией – с пиром для гурманов. Дайте двум поварам одинаковый рецепт и ингредиенты — лучший повар приготовит лучшее блюдо.
Другими словами, у Тайваня есть секретный соус.
Но молодой человек, не пожелавший раскрывать ни свое имя, ни название компании, говорит, что у тайваньских компаний есть еще одно преимущество.
«По сравнению с разработчиками программного обеспечения в США, даже в лучших компаниях здесь инженерам платят довольно плохо», — сказал он. «Но по сравнению с другими отраслями промышленности на Тайване зарплата хорошая. Так что, если вы поработаете в крупной электронной компании, через несколько лет вы сможете получить ипотеку, купить машину. Вы сможете пожениться. … Итак, люди смиряются с этим».
Он описал шестидневную неделю, каждый день которой начинался со встречи в 07:30 и обычно длился до 19:00. Его также вызывали по воскресеньям или праздникам, если на заводе возникали проблемы.
«Если бы люди не желали выполнять работу, компаниям бы пришел конец. Эти компании добиваются успеха именно потому, что люди готовы мириться с трудностями».
Кремниевый экран
В декабре 2022 года TSMC запустила строительство завода стоимостью 40 млрд долларов в американском штате Аризона. Президент Джо Байден воспринял это как знак того, что высокотехнологичное производство возвращается на американскую землю.
С тех пор заголовки стали менее радостными.
Они нас не слушали: Внутри проблемного завода по производству микросхем в Аризоне, читайте один из них. Другой сказал: «TSMC изо всех сил пытается нанять работников, столкнувшись с сопротивлением со стороны профсоюзов».
Производство чипов должно было начаться в следующем году. Теперь его перенесли на 2025 год.
Бывший председатель TSMC доктор Чанг с самого начала был настроен глубоко скептически. В прошлом году он назвал расширение производства чипов в США «дорогим, расточительным и бесполезным занятием», поскольку производство чипов в США будет на 50% дороже, чем на Тайване. Но мастерство Тайваня в производстве чипов поставило его в центр технологической войны между США и Китаем.
Вашингтон хочет помешать Тайваню поставлять Китаю новейшие чипы, которые, как он опасается, Пекин будет использовать для ускорения своей программы вооружения и развития своего искусственного интеллекта.
После вторжения россии в Украину, которое задушило поставки газа в Европу, американские политики обеспокоены Тайванем. Они опасаются, что огромная концентрация производства высококачественных микросхем на острове сделает экономику США заложницей китайского вторжения.
Однако тайваньские компании не видят особой экономической выгоды в переносе производства с острова. Они делают это неохотно, под политическим давлением.
Людей на Тайване возмущает мысль о том, что их следует винить в своих успехах и что Тайвань должен добровольно ослабить то, что многие считают своим «силиконовым щитом», в то время как остальной мир колеблется по поводу того, является ли остров и его демократическое общество стоит защитить от китайской агрессии.
Доктор Ши говорит, что те, кто стремится насильственно реструктурировать глобальное производство чипов, неправильно понимают его успех.
«Если вы посмотрите на историю полупроводников, ни одна страна не доминирует в этой отрасли», — говорит он. «Тайвань может доминировать в производственном секторе. Но здесь очень длинная цепочка поставок, и инновации на всех ее этапах способствуют росту отрасли».
Большая часть мирового сырого кремния поступает из Китая, хотя большая его часть идет на солнечную промышленность. Германия и Япония лидируют в производстве химикатов, необходимых для обработки пластин.
Carl Zeiss, немецкая компания по производству оптоэлектроники, более известная производством очков и объективов для фотоаппаратов, производит оптические устройства, которые используются в литографических машинах ведущей голландской компании ASML. Кропотливое производство работает над проектами, разработанными американскими компаниями или британской Arm.
Доктор Ши сомневается, что Пекин сможет воссоздать эту цепочку поставок — от материалов до дизайна и производства высокого класса — внутри Китая.
«Если они захотят создать другую модель, я желаю им удачи», — говорит он, пожимая плечами. «Потому что, если вы действительно хотите инноваций, вам нужно, чтобы все люди со всего мира работали вместе. Это не одна компания или одна страна».
Он так же сомневается в возможности исключения Китая, как и США.
«Я думаю, что это, вероятно, серьезная ошибка», — говорит он. «Оглядываясь назад, я чувствую, что мне повезло стать свидетелем необычайного роста экономики Тайваня и этого длительного периода мира. Теперь я вижу конфликт в других частях мира и боюсь, что он может перекинуться в Азию».
«Надеюсь, люди оценят наши ценные усилия и не разрушат их».