Почему происходит дефицит полупроводников: на примере Factorio

Попытались разобраться, почему происходит дефицит полупроводников, взяв в пример как работают производства в игре Factorio.

Почему происходит дефицит полупроводников: на примере Factorio

Количество полупроводниковых приборов в 2021 году сократилось: возник дефицит консолей нового поколения, произошёл взлёт цен на комплектующие, уменьшилось количество электронно-вычислительной «умной» продукции. Этот дефицит вызвал кризис, о котором и пойдёт речь.

Полупроводниковые приборы

Полупроводники — например, кремний и графит — очень важные для электроники материалы. Они обладают электропроводностью, поэтому с помощью набора механических операций из них создают важные компоненты: микросхемы, чипы, транзисторы и различные приборы.

Производство зелёных чипов в игре Factorio

Процесс создания приборов хорошо показан в игре Factorio. Конечная цель в игре — постройка ракеты, а для неё нужно  исследовать планету, собрать ресурсы и переработать их на заводах. Местная фауна, мутировавшая из-за загрязнений атмосферы, пытается уничтожить ваше производство.

Производство в игре состорит из большого количества этапов, как и на настоящем заводе. И хотя создание ресурсов может показаться долгим, в реальности всё хуже: например, компания AMD в 2009 году отделила собственное производство полупроводниковых приборов, чтобы заказывать у собственного поставщика детали, а также брать чужие заказы.

Дефицит. Причины

Недостаток ресурсов, ограниченный объём сборочных автоматов, долгая доставка —актуально как и для Factorio, так и для реальной жизни. Главная проблема — недостаток мощностей, нужных для изготовления продукции.

В мире не так много производителей отдельных компонентов, необходимых для создания готового устройства, а с учётом повышения спроса, нет шанса обеспечить нужный объём поставок на все компании и обеспечить ресурсами все производства.

Линия производства и логистики для создания улучшенных микросхем.

На мировом рынке полупроводников два типа компаний: «Компания-производитель» — создаёт полупроводниковые приборы, а «компания-покупатель» делает «умную технику» — телевизоры, ракеты, электромобили, wi-fi чайники, холодильники с интерфейсом и другое.

Представим, что два человека играют в мультиплеер: первый игрок строит здания для создания продвинутых устройств, налаживает логистику между ними, но у него нет собственного производства нужных «сложных» ресурсов — он «компания-покупатель». Второй игрок добывает и изготавливает «сложные» ресурсы и с помощью логистики поставляет первому игроку — он «компания-производитель».

На фоне пандемии, перехода на 5G, выхода нового поколения консолей, запуска новых электромобилей, смартфонов и «умных устройств» — ресурсов и мощностей недостаточно. Спрос превышает предложение, возникает дефицит.

Дисбаланс между спросом на приборы и возможностями их обеспечить — вызывает рост цен для более ровной динамики производства и продажи. В этом случае:

  • «Компании-покупатели» наращивают запасы и конкурируют между собой за получение необходимых полупроводниковых устройств для производства «умной техники».
  • «Компании-производители» в условиях ограниченности производств ищут возможности быстрее и эффективнее производить «сложные» ресурсы.
Пример: недостаток «сложных» ресурсов для производства исследований

Стабилизация рынка и развитие промышленности

Для игры эффективным методом считается поэтапная по развитию перестройка базы. Улучшается логистика и производство, от сборочных автоматов до поездов и дронов. Ситуация в жизни не сильно отличается, происходит следующее: строительство новых заводов, найм квалифицированных сотрудников и закупка сборочных машин.

Для развития полупроводниковых устройств существует «улучшение технологического процесса», которое позволяет создавать небольшие и энергоэффективные устройства. За 11 лет, например, развитие с техпроцесса 32нм перешло к техпроцессу в 2нм в процессорах и микроплатах.

Сроки стабилизации самого рынка неоднозначные. Глава Cisco считает, что ситуация улучшится к осени 2021 года, а эксперты из TSMC, что ситуация продолжится до 2022 года.

Компании и государства, начинают вкладывать бюджет в развитие полупроводниковой промышленности:

  • США выделил 50 миллиардов долларов на создание новых производственных мощностей на территории страны
  • Евросоюз договорились к 2030 году наладить производство 20% мировых чипов.
  • Компания TSMC, являющаяся крупнейшим в мире контрактным производителем полупроводниковой продукции, планирует инвестировать 100 миллиардов долларов в расширение производства.

Такие инвестиции к 2030 году обеспечат высокое предложение на продукцию. Эксперты же считают, что в будущем текущая ситуция изменится, а технологии на рынке станут доступнее.