Ще десять років тому більшість людей ніколи не задумувалися, хто виробляє мікрочипи. Сьогодні за право будувати нові фабрики змагаються США, Китай, Європейський Союз, Японія, Південна Корея, Індія та країни Близького Сходу. Уряди виділяють сотні мільярдів доларів на підтримку галузі. Що змінилося? І чому маленький шматок кремнію став стратегічним ресурсом XXI століття?
1. Світ, який працює на чипах
Середньостатистичний мешканець великого міста проводить більшу частину дня у взаємодії з електронними пристроями. Лише екранний час смартфона у світі вже перевищує 4–5 годин на день, ще кілька годин люди проводять за комп’ютерами, телевізорами, автомобільними мультимедійними системами, банкоматами, платіжними терміналами, побутовою технікою та іншими цифровими пристроями. Якщо врахувати не лише безпосереднє користування гаджетами, а й постійну взаємодію з цифровою інфраструктурою — мобільними мережами, Wi-Fi, громадським транспортом, системами безготівкової оплати, навігацією, камерами безпеки чи ліфтами, — більшість жителів сучасних міст фактично перебувають у середовищі, керованому напівпровідниками, майже весь час неспання.
Якщо у XIX столітті промислову революцію забезпечувало вугілля, у XX столітті світову економіку визначила нафта, то у XXI столітті таким фундаментом стали напівпровідники. Сьогодні мікрочипи приховані практично в кожному електронному пристрої: сучасний смартфон містить десятки спеціалізованих мікросхем, персональний комп’ютер — сотні, а новий автомобіль залежно від комплектації використовує від 1 до 3 тисяч окремих чипів. Для більшості людей вони залишаються невидимими, але саме ці крихітні компоненти визначають можливості цифрової економіки.
Таблиця 1. Проєкти будівництва нових фабрик виготовлення чипів у 2023-2025.
2. Без чипів не працюють ані заводи, ані штучний інтелект
Напівпровідники давно перестали бути лише основою споживчої електроніки. Вони стали нервовою системою сучасної промисловості.
Енергетичні компанії використовують їх у системах Smart Grid, які в режимі реального часу балансують навантаження між електростанціями, накопичувачами енергії та споживачами. Банки щосекунди обробляють мільйони транзакцій на серверах, побудованих на високопродуктивних процесорах. Авіація, залізничний транспорт і морська логістика покладаються на цифрові системи управління, навігації та безпеки. У медицині мікрочипи лежать в основі томографів, ультразвукових апаратів, роботизованої хірургії та лабораторного обладнання. Армії світу використовують їх у радарах, системах зв’язку, супутниках, високоточній зброї та безпілотниках.
Окрему роль відіграють центри обробки даних (Data Centers). Саме вони забезпечують роботу хмарних сервісів, банківських систем, потокового відео, пошукових систем і моделей штучного інтелекту. Один сучасний дата-центр може містити десятки тисяч процесорів і графічних прискорювачів, а навчання великих мовних моделей потребує сотень тисяч найсучасніших чипів. Саме стрімке зростання штучного інтелекту стало одним із головних драйверів нового циклу інвестицій у напівпровідникову промисловість.
Таблиця 2. Прогноз світового доходу від ринку AI, млрд дол. США
За прогнозом Allianz Research, світовий дохід ринку штучного інтелекту може зрости приблизно зі 11 млрд дол. США у 2020 році до понад 1,1 трлн дол. США у 2030 році. Найбільшу частку доходів формують інфраструктура для навчання моделей (обчислювальні потужності та дата-центри), а також пристрої та програмні застосунки зі штучним інтелектом. Значний внесок також забезпечують бізнес-послуги, ІТ-сервіси, генеративна реклама, медіа та програмне забезпечення для моніторингу обчислювальних навантажень.
3. Кризи показали: без чипів економіка зупиняється
До пандемії COVID-19 більшість урядів майже не замислювалися над тим, де саме виробляються мікрочипи. Напівпровідники вважалися звичайним товаром глобального ринку, а виробництво було максимально оптимізоване за принципом just-in-time — мінімальні запаси й постачання “точно вчасно”.
У 2020–2022 роках ця модель дала збій. Через локдауни та тимчасове закриття азійських підприємств різко скоротилося виробництво мікросхем, тоді як попит на комп’ютери, сервери та іншу електроніку стрімко зріс. Автомобільні концерни були змушені тимчасово зупиняти конвеєри, оскільки навіть один відсутній контролер не дозволяв завершити складання автомобіля. За оцінками галузевих аналітиків, світове автомобілебудування втратило мільйони невипущених машин.
Наступним фактором стала геополітика. Повномасштабна війна Росії проти України призвела до стрибка цін на енергоносії та порушення окремих логістичних ланцюгів, а також привернула увагу до ризиків надмірної залежності від глобальних поставок. Ще сильніше на галузь вплинуло технологічне протистояння між США та Китаєм. Американські експортні обмеження на постачання передових процесорів і обладнання для виробництва чипів, а також відповідні кроки Китаю остаточно змінили підхід урядів до напівпровідників. Відтепер це не лише товар, а елемент економічної та національної безпеки.
4. Найнебезпечніша концентрація виробництва у світі
Парадоксально, але одна з найважливіших галузей світової економіки залишається надзвичайно концентрованою. Найсучасніші процесори виробляються переважно на Тайвані, обладнання для екстремальної ультрафіолетової літографії фактично постачає лише одна нідерландська компанія ASML, провідні виробники пам’яті розташовані у Південній Кореї, значна частина спеціалізованих матеріалів — у Японії, а ключові архітектури процесорів та програмне забезпечення для їх проєктування контролюють американські компанії.
Така концентрація означає, що перебої в одному регіоні можуть вплинути на виробництво автомобілів, смартфонів, серверів, військової техніки та промислового обладнання по всьому світу. Саме тому уряди дедалі частіше говорять про диверсифікацію виробництва, а не лише про його економічну ефективність.
5. Чи зможе Україна влізти у цю висококонкурентну нішу?
Будівництво сучасної фабрики з виробництва передових мікросхем — один із найдорожчих промислових проєктів у світі. Вартість такого підприємства сьогодні становить 15–30 млрд доларів, а наймасштабніші комплекси вже наближаються до 40–60 млрд доларів з урахуванням розширень. Для їх роботи потрібні надчисті виробничі приміщення, безперебійне електропостачання, мільйони літрів ультрачистої води щодня, високоточне обладнання та тисячі висококваліфікованих інженерів.
Саме тому навіть найбагатші країни не покладаються лише на приватний капітал. У США програма CHIPS and Science Act передбачила близько 52,7 млрд доларів державної підтримки галузі (2022, програма реалізується у 2023–2030 роках). Німеччина погодилася надати майже €10 млрд субсидій для будівництва заводу Intel у Магдебурзі (2023), а також близько €5 млрд для проєкту TSMC у Дрездені (2024). Франція підтримує розширення виробництва STMicroelectronics і GlobalFoundries приблизно на €2,9 млрд (2023). Японія виділила понад ¥4 трлн (понад 25 млрд доларів США) на підтримку розвитку напівпровідникової галузі, включаючи проєкти TSMC та Rapidus (2021–2025). Індія реалізує державну програму стимулювання напівпровідникової промисловості обсягом 10 млрд доларів США (2021, програма продовжує діяти). Подібні програми сьогодні діють практично у всіх великих економіках.
І тут варто додати, що світова напівпровідникова індустрія складається не лише з фабрик мікрочипів, а з понад сотні сегментів ланцюга створення вартості. І якщо в Україні немає наразі виробництва чипів, то можна сконцентруватися на виробництві матеріалів, обладнання, програмного забезпечення, проєктування та дослідження. Саме ці напрями можуть стати реалістичною точкою входу. Україна має поклади кварцу, титану, галію та інших критично важливих матеріалів, а також сильну школу фізики, хімії та інженерії. Поєднання цих ресурсів із підтримкою міжнародних дослідницьких програм, європейських фондів та приватних інвесторів могло б стати першим кроком до формування власної напівпровідникової екосистеми. У перспективі саме накопичення компетенцій, розвиток матеріалознавства та прикладних досліджень можуть відкрити шлях до значно складніших етапів виробництва, включно з проєктуванням і виготовленням власних мікрочипів.
Напівпровідники сьогодні є таким самим базовим ресурсом цифрової економіки, яким колись були електроенергія чи нафта для попередніх промислових епох. Вони визначають темпи розвитку інших галузей, стимулюють появу нових технологій і формують конкурентоспроможність держав. Саме тому інвестиції у напівпровідникову індустрію — це не лише будівництво фабрик, а довгострокові вкладення у науку, освіту, інженерію та інноваційну екосистему. Для України питання полягає не лише у створенні власного виробництва мікрочипів, а й у формуванні компетенцій, які дозволять стати повноправним учасником цієї глобальної екосистеми.
