Смартфоны, AI и Интернет вещей — все это зависит от крошечных микросхем, которые определяют ход цифровизации. А создание таких микросхем невозможно без полупроводников, лежащих в основе современных технологий.

В последние десятилетия глобальная цифровизация усилила значимость микросхем, заложив фундамент для Интернета вещей, умных устройств и суперкомпьютеров. Рынок полупроводников стремительно растет, преодолевая геополитические вызовы, пандемии и нарастающий спрос.

В 2023 году объем индустрии достиг $544 млрд, а к 2033 году прогнозируется удвоение до $1.14 трлн. Ведущие компании, такие как TSMC, Intel и Samsung, не только поддерживают статус-кво, но и активно инвестируют в миниатюризацию, инновации и оборудование.

Структура рынка полупроводников

Рынок полупроводников является сложной и многослойной системой, охватывающей несколько ключевых сегментов, каждый из которых играет важную роль в цепочке поставок. Вот основные компоненты этого рынка:

1. Проектирование и интеллектуальная собственность (IP)

• Безфабричные компании (Fabless). Сосредоточены на проектировании и разработке полупроводниковых чипов, но не  занимаются их производством. Вместо этого они передают производство  специализированным фабрикам. Среди известных безфабричных  компаний — Qualcomm, NVIDIA и AMD.
• Поставщики IP. Разрабатывают и лицензируют ядра интеллектуальной собственности (IP), которые используются при создании полупроводников. Например, ARM Holdings лицензирует свои процессорные разработки различным производителям чипов.

2. Производство полупроводников

• Фабрики (Foundries). Специализируются на производстве полупроводниковых пластин и чипов, созданных безфабричными компаниями. Они управляют крупными производственными предприятиями, часто называемыми фабами. Ключевыми игроками здесь являются TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company),  GlobalFoundries и Samsung Foundry.
• Интегрированные производители устройств (IDM). Занимаются как проектированием, так и производством полупроводников, управляя собственными фабами. Среди ведущих IDM — Intel, Samsung Electronics и Micron Technology.

Ключевые игроки в производстве полупроводников

TSMC

TSMC активно инвестирует в современные технологии фотолитографии и планирует удвоить мощности передовых узлов в ближайшие восемь лет. Компания обновляет технологические узлы каждые 24–36 месяцев. Капитальные затраты составляют около 35% от выручки, и за следующие 10 лет TSMC может инвестировать до $400 млрд.

Компания предлагает передовые упаковочные решения, востребованные такими лидерами, как Nvidia, Qualcomm и Tesla, особенно в сферах ИИ, облачных вычислений и смартфонов. TSMC поддерживает тесные связи с мировыми поставщиками оборудования, включая ASML и Tokyo Electron, что обеспечивает устойчивый рост заказов.

Intel

Стратегия IDM 2.0 предусматривает открытие фабрик для внешних клиентов и увеличение инвестиций, частично благодаря субсидиям CHIPS Act ($52 млрд). В 2022 году капитальные затраты Intel составили $25 млрд (40% дохода), а к 2032 году доля затрат вырастет до 45%.

Компания активно внедряет передовые технологии, такие как Intel 4 и High-NA EUV, и развивает экспертизу в упаковке (чиплеты, стеклянные подложки). В рамках новой стратегии фирма планирует запустить новую фабрику в Чандлере в 2025. С 2025 по 2028 год Intel также откроет новые объекты в Ликинге, Огайо, Польше и Германии.

Samsung

Samsung сосредотачивается на логических чипах, DRAM и NAND, с планами производить 1.4-нм чипы к 2027 году и внедрить 1-нм технологии к 2030 году.

Капитальные затраты Samsung могут достичь $50—55 млрд ежегодно к 2032 году, направленные на DRAM (22%), NAND (34%) и IDM (44%).

Сколько инвестируют производители?

Полупроводниковая промышленность известна своей высокой капиталоемкостью. Растущий спрос на сбор данных, вычисления и передачу информации требует разработки более мощных и энергоэффективных чипов.

Для удовлетворения этого спроса производители должны постоянно совершенствовать свои производственные процессы, что требует значительных инвестиций в фабрики (fabs).

По данным Bloomberg Intelligence, капитальные затраты производителей полупроводников могут вырасти со $136 млрд в 2023 году до $262 млрд к 2032-му, что почти в два раза превышает текущий уровень. Этот рост в значительной степени обусловлен высоким спросом на логические чипы. Ожидается, что TSMC и Samsung будут составлять 43% от общих капитальных затрат отрасли к 2032 году.

Важность миниатюризации в производстве чипов

Миниатюризация в производстве интегральных схем фокусируется на увеличении количества транзисторов на чипе, что приводит к более экономичному производству и снижению энергопотребления. Снижение напряжения, пропорционального квадрату напряжения, значительно уменьшает потребление энергии, что достигается за счет уменьшения размеров транзисторов.

Если в 2014 году размер транзисторов составлял 20 нм, то в 2024-му он сократился до 3 нм. Хотя дальнейшая миниатюризация приносит меньшую выгоду в производительности, она все еще значительно улучшает энергоэффективность и будет оставаться важной в полупроводниковой технологии в ближайшие 10—15 лет.

Закон Мура, предсказывающий удвоение количества транзисторов каждые два года, подчеркивает значимость миниатюризации для удовлетворения растущего спроса на вычислительную мощность. Этот тренд также стимулирует инновации в производственном оборудовании.

Как следствие, ожидается рост капитальных затрат на обновление оборудования на фабриках, так как производство более мелких транзисторов требует все более совершенных машин. Это приведет к тому, что компании-поставщики производственного оборудования получат выгоду от этих инвестиций.

Производители оборудования для производства полупроводников

Рынок оборудования для производства полупроводников является олигополистическим с несколькими доминирующими игроками, что делает его высококонцентрированным. В следующих разделах мы рассмотрим ключевые типы инструментов, используемых на различных этапах производства полупроводников, а также перечислим главных игроков на рынке и их доли. Это поможет понять конкурентную среду и влияние ведущих производителей оборудования на полупроводниковую индустрию.

ASML доминирует на рынке литографических инструментов, удерживая 87% доли рынка, ключевого для производства передовых чипов. В 2022 году ASML, Canon и NuFlare контролировали 95% мирового рынка согласно данным Gartner. ASML является ведущим поставщиком оборудования для экстремальной ультрафиолетовой (EUV) литографии, которая критически важна для производства передовых полупроводников, таких как логические чипы размером 5 и 3 нанометра. EUV-литография использует свет с длиной волны 13.5 нанометра для создания тонких узоров на кремниевых пластинах, что позволяет производить более мелкие и мощные чипы. С ожидаемым развитием технологий 2 и 1.4 нанометра рынок EUV будет  значительно расти, увеличивая продажи и прибыльность ASML. Рынок EUV- литографии оценивается в $17.5 млрд.

Tokyo Electron занимала 89% мировой доли рынка оборудования для покрытия и проявки, который оценивается в $3.6 млрд, и 100% долю для оборудования, используемого в процессах EUV-экспозиции. Это доминирование предполагает, что широкое внедрение технологии EUV, которая, как ожидается, в конечном итоге будет полностью интегрирована в производство DRAM, может предоставить значительные возможности для роста компании.

Кто получит выгоду от бума полупроводников?

Узнайте, какие компании доминируют на рынке полупроводников и почему этот сектор так привлекателен для инвесторов, на сайте инвестиционной компании Royal Inc.