Мировое хозяйство — уже не одна только ИТ-отрасль  — переживает ощутимую нехватку полупроводниковых микросхем. По сообщениям источников Digitimes, практически все тайваньские фабрики, выпускающие чипы в виде неразрезанных 6-дюймовых пластин-заготовок, плотно загружены заказами уже даже на третий квартал текущего года; резервов для дополнительного увеличения мощностей у них нет.

В настоящее время именно на оснащённых 6-дюймовыми литографическими машинами фабриках изготавливают повсеместно востребованные служебные чипы: контроллеры цепей питания, силовые диоды, полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) и т. п. Без этой продукции не обходится ни одна системная плата, поэтому превышение спроса над предложением здесь ведёт к сокращению поставок электроники любого рода и соответствующему её удорожанию.

Массовое производство чипов общепринятым сегодня образом — с фотолитографированием сразу нескольких экземпляров на общей пластине-заготовке с последующим разрезанием, тестированием и упаковкой — стартовало, напомним, ещё в середине 1970-х. Тогда в ходу были пластины диаметром 1 дюйм. Со временем стало понятно, что по мере миниатюризации технологического процесса выгоднее использовать более крупные пластины: себестоимость единицы продукции при фиксированном выходе годных чипов оказывается тем ниже, чем больше чипов исходно размещено на пластине. Поэтому уже в 1980-х в строй вошли литографические машины для работы с 6-дюймовыми пластинами (150 мм), в 1990-х — с 8-дюймовыми (200 мм), в начале 2000-х — с 12-дюймовыми (300 мм).

Однако следующий рывок — к диаметру 450 мм — в полной мере совершить так до сих пор и не удалось по причине чрезвычайной сложности и дороговизны соответствующих производств. Лишь осенью 2020 г. Intel запустила в Аризоне свою Fab 42, оборудование которой только допускает возможность выпуска пластин нового формата — 450 мм. В настоящее время около 60% полупроводниковых фабрик в мире ориентированы на изготовление именно 300-мм пластин, более 20% — 200-мм. Практически все остальные эксплуатируют ещё более устаревшие технологии (6-дюймовые в первую очередь).

Как показывает нынешнее состояние рынка, модернизация полупроводниковых фабрик с переориентацией на выпуск более современных чипов по новейшим техпроцессам и на 300-мм пластинах оказалась непропорционально быстрой. Фабрики с налаженным 150-мм производством теперь оказываются не в состоянии обеспечить достаточного количества более простых по конструкции микросхем обвязки для новейших чипов. Чипмейкеры, располагающие оборудованием для выпуска 200-мм пластин, также не в силах удовлетворить резко возросший спрос.

А ведь именно микропроцессоры, производимые по морально устаревшим на сегодня техпроцессам — 25 нм и менее, что как раз характерно для 150- и 200-мм пластин — сильнее всего востребованы вне ИТ-отрасли. По словам Тайсона Таттля (Tyson Tuttle), главы занятой разработкой чипов для автоиндустрии компании Silicon Laboratories Inc, он и его коллеги всегда ориентировались на хорошо отработанные техпроцессы, сознательно отставая на несколько ступеней от актуальных на текущий момент для ИТ-индустрии технологических норм.

Делалось это не только ради получения заведомо более надёжных чипов, но и с расчётом на эксплуатацию высвобождающихся у тех же ИТ-чипмейкеров производственных мощностей. Взрывной же рост спроса на компьютеры и серверы в 2020-м спутал производителям микропроцессоров все карты. Не всем автоконцернам удалось проявить такую предусмотрительность, как Toyota Motor, Hyundai и Kia Corp: их заблаговременно сделанных запасов специализированных чипов, по свидетельству Reuters, должно хватить на ближайшие четыре месяца. Прочие же автопроизводители мирового масштаба, включая Volkswagen и General Motors, вынуждены приостанавливать конвейеры в ожидании поступления новых партий необходимых микропроцессоров.

Причём простого и быстрого выхода из сложившейся ситуации не видно. По сообщению Reuters, второразрядный американский поставщик полупроводников Polar Semiconductor попытался спешно расширить производственные линии на фоне вала заказов со стороны автоконцернов — и обнаружил, что отыскать литографические станки для 200-мм пластин не так-то просто. Поиск такого готового к продаже станка, бывшего в употреблении или нового, занимает, по утверждению представителей Polar Semiconductor, от 6 до 9 месяцев. Так что фактически нарастить выпуск вожделенных для рынка чипов (с учётом транспортировки, установки, пусконаладки и испытаний оборудования) компании удастся не раньше чем через 9-12 месяцев.

Брюс Ким (Bruce Kim), глава специализирующейся на восстановлении и перепродаже чипмейкерского оборудования южнокорейской компании SurplusGLOBAL, сообщил агентству Reuters, что за последние полгода средняя продажная цена 200-мм литографического станка выросла на 20%, тогда как общее число потенциально готовых к смене владельца станков такого типа за десятилетие сократилось с 7-8 тыс. до 1 тыс.

Представители крупнейших в мире разработчиков подобного оборудования, Applied Materials Inc и Lam Research Corp, подтвердили, что заказы от владельцев их 200-мм и более ранних станков на восстановление и модернизацию (с увеличением производительности) поступают с невиданной прежде частотой. Причём если раньше с такими просьбами к американским компаниям обращались почти исключительно китайские чипмейкеры, то теперь заинтересованность в перезапуске «морально устаревших» микропроцессорных производств проявляют уже во всём мире.