Передовые полупроводники играют огромную роль в оборонной промышленности США, и Тайвань поставляет львиную долю чипов. Поэтому для американцев критически важно не допустить поглощения Тайваня Китаем.

В какой-то мере США стали жертвой глобализации – они вынесли часть этих сверхценных производств на Тайвань, где рабочая сила была дешевле, тем самым оказавшись в уязвимом положении. В свою очередь для Китая, который испытывает большие трудности с развитием полупроводниковой отрасли, может быть важно установить контроль над островом. Наряду с другими факторами этот ведет к обострению борьбы держав за Тайвань. Издание The Diplomat помещает подробный материал на указанную тему.

«Передовые полупроводники играют важную роль в оборонной промышленности. Это становится все более актуальным, поскольку военное положение США зависит от относительно небольшого количества высококачественных систем, в основе которых лежит передовая микроэлектроника. Несмотря на низкую прозрачность цепочки поставок, особенно в оборонном секторе, очевидно, что полупроводники все чаще обеспечивают значительную ценность для сложных систем вооружений и что Тайвань является стальным хребтом для военно-промышленного комплекса США.

Полупроводники для коммерческого и военного применения не обязательно являются взаимоисключающими. Электронные компоненты в сложных военных системах используют многие из тех же микросхем, что и в потребительской электронике. Например, полевые программируемые вентильные матрицы (ППВМ) часто используются в военных системах благодаря своей дешевизне и высокой модульности.

Однако существуют специфические военные требования по применению полупроводников с определенными характеристиками. В то время как производство коммерческих микросхем в значительной степени определяется стоимостью и своевременным крупномасштабным производством, спрос на микросхемы в оборонном секторе делает акцент на производительности. А именно, микросхемы военного назначения должны быть более долговечными и надежными, обладать повышенной теплостойкостью, а в некоторых случаях – устойчивостью к радиации.

Поэтому многие микросхемы военного назначения содержат составные полупроводники, которые обладают лучшими электронными свойствами, такими как высокая подвижность электронов и прямая полоса пропускания, по сравнению с полупроводниками на основе только кремния. В частности, микросхемы на основе арсенида галлия (GaAs) и нитрида галлия (GaN) наиболее часто используются в военных приложениях. Радиочастотные интегральные схемы (RFICs) и монолитные микроволновые интегральные схемы (MMICs) используют технологии GaAs и GaN для широкого спектра оборонных и аэрокосмических применений. К ним относятся операции в электромагнитном спектре, сигнальная разведка, военная связь, космические возможности, радары, глушилки и многое другое.

Тайвань играет центральную роль в мировом производстве сложных полупроводников. Для примера, тайваньская компания WIN Semiconductors занимает 9,1 процента от общей доли рынка GaAs устройств, что является третьим показателем в мире после американских компаний Skyworks (30,6 процента) и Qorvo (28,6 процента). Но с точки зрения чистого дохода от литейного производства GaAs, WIN Semiconductors занимает самую большую долю – 79,2 процента. Следующие три компании – AWSC из Тайнаня (8,6 процента), GCS из Калифорнии (4,2 процента) и Wavetek из Хсинчу (3,4 процента). Вместе три ведущие тайваньские фирмы занимают более 90 процентов рынка GaAs литейного производства.

Однако США удалось сохранить производство сложных полупроводников, имеющих важное оборонное значение. Многие американские оборонные компании, такие как Raytheon и Northrop Grumman, и другие подрядчики имеют собственные литейные заводы, большинство из которых сертифицированы как надежные поставщики для правительства США в рамках программы министерства обороны «Надежные литейные заводы». Американское превосходство в производстве силовых и аналоговых полупроводниковых приборов является основной причиной того, что производство в данном случае сохраняется в США.

Движущие силы рынка аналоговых полупроводников отличаются от движущих сил рынка цифровых полупроводников, которые характеризуются более длительным жизненным циклом и меньшими требованиями к капитальному оборудованию. Эти полупроводники, связанные с обороной, в значительной степени не зависят от прогресса на более широком коммерческом рынке современных возможностей.

Но, поскольку для систем вооружения требуются все более совершенные чипы, в будущем американским производителям, возможно, придется опираться на Тайвань в производстве сложных полупроводников. Причем это станет лишь дополнительным усилением зависимости от Тайваня в сфере оборонных полупроводников. В то время как производство сложных полупроводников в основном остается в США, передовые коммерческие готовые чипы (COTS) будут играть все более важную роль в системах вооружения. Например, радарная система, использующая ПЛИС для обработки модулей передачи/приема, будет поставляться с Тайваня, поскольку TSMC является ведущим мировым производителем этих микросхем. Другие устройства, такие как компьютерные процессоры (CPU), графические процессоры (GPU) и микросхемы памяти на передовых узлах, также в основном производятся за пределами США – прежде всего на Тайване.

Зависимость от тайваньского производства полупроводников обусловлена появлением безфабричной бизнес-модели. В 1980-х годах, по мере роста жесткой конкуренции между американскими полупроводниковыми фирмами, росли и затраты на капитальное оборудование для производства современных чипов. Фабрики становились все дороже по мере уменьшения размеров полупроводниковых устройств, что было обусловлено повышением требований к технологии изготовления с атомарной точностью, более дорогим производственным оборудованием и все более сложными конструкциями. Американские полупроводниковые фирмы сочли более эффективным отделить конструкторскую деятельность от производства чипов и сосредоточиться на первой. Из-за высокой маржи, получаемой при использовании безфабричной модели, и больших капитальных затрат, связанных с содержанием литейных цехов на территории США, многие американские фирмы начали передавать производство за рубеж, в основном на Тайвань.

Несмотря на нынешние усилия частного и государственного сектора США по развитию отечественного производства полупроводников, американская зависимость от Тайваня вряд ли уменьшится. Это связано с тем, что огромные затраты на поддержание и развитие современных заводов продолжаются и сегодня. Будущая фабрика TSMC в Аризоне стоимостью 12 миллиардов долларов стоит примерно столько же, сколько авианосец ВМС США класса Ford. В настоящее время правительство США и полупроводниковая промышленность не желают конкурировать на равных с тайваньскими инвестициями. В то время как закон CHIPS, принятый Сенатом США и ожидающий рассмотрения в Палате представителей, предусматривает выделение 52 миллиардов долларов на внутренние исследования и разработки и производство полупроводников, одна только компания TSMC намерена потратить 100 миллиардов долларов в течение следующих трех лет на те же цели.

Хотя безфабричная модель вывела американские технологические компании, такие как Nvidia и Apple, на вершину коммерческого рынка, она оказала значительное влияние на безопасность цепочки поставок полупроводников в оборонном секторе. Сегодня крупнейший американский производитель GaAs-полупроводников, компания Skyworks, хотя и имеет собственные заводы, в определенной степени зависит от тайваньской компании WIN Semiconductors, предоставляющей услуги литейного производства. Крупнейшими производителями ПЛИС являются американские компании Xilinx, Lattice, Intel и Microchip Technologies, и все они в той или иной форме зависят от Тайваня. Хотя компания Xilinx изобрела ПЛИС, большинство полупроводниковых пластин производят TSMC и UMC, причем TSMC является основным поставщиком передовых устройств.

Тайваньские полупроводники обеспечивают критически важную функциональность для передовых систем США, таких как современные истребители и системы противоракетной обороны. Если потребности в составных чипах превысят возможности Trusted Foundries, Тайвань вскоре может стать крупнейшим поставщиком как составных, так и COTS-полупроводников для оборонной промышленности США. Нарушение цепочки поставок в мирное время может не иметь краткосрочных последствий; однако усиление сбоев в производстве в преддверии и во время войны станет уязвимым местом для американских войск. Нарушение цепочки поставок полупроводников повлияет на производство, техническое обслуживание, ремонт и капитальный ремонт как минимум на два-пять уровней выше по течению.

Реальность такова, что военный спрос на рынке полупроводников – это капля в море. Следуя требованиям рынка, коммерческий сектор опередил требования национальной безопасности в области инноваций и передовых технологий. Прошли времена ARPANET; оборонный сектор США не имеет возможности влиять на направление развития полупроводниковых технологий и основывает большую часть своих систем на коммерчески доступных платформах. Продолжая идти по этому пути, противники, имеющие аналогичный доступ к данным технологиям, смогут перепроектировать их, опередить инновации и снизить возможности американских сил.

Поскольку вооруженные силы США все больше зависят от американских коммерческих технологических фирм, которые, в свою очередь, зависят от тайваньского производства микросхем, путь вперед может заключаться в более тесной координации и интеграции оборонного и технологического секторов США и Тайваня. Это может быть сделано в форме американо-тайваньской руководящей группы высшего уровня по безопасности цепочки поставок и оборонно-промышленному сотрудничеству. Поскольку оборонные технологии направлены на создание более интегрированных, автономных и беспилотных платформ, более современные полупроводники будут занимать все более важное место в системах вооружений. Соединенным Штатам и Тайваню было бы полезно изучить возможность совместной разработки и совместного производства оборонных платформ следующего поколения. Если две ведущие полупроводниковые державы будут способствовать развитию будущих коммерческих приложений, это может благоприятно сказаться на развитии передовых военных технологий.