В Intel считают, что перебои с чипами продляться до 2022 или даже до 2023 года. А это означает, что консоли нового поколения — PlayStation 5 и Xbox Series X|S — будет все также трудно достать…

CEO Intel Пэт Гелсингер в отчете за второй квартал отметил, что может понадобиться еще два года, чтобы полностью покрыть спрос чипов. Спрос повысился на фоне пандемии коронавируса, а также из-за того, что стало больше умных устройств.

«У нас есть несколько больших проектов по строительству фабрик в Орегоне, Аризоне, Ирландии и Израиле. Мы инвестируем в будущее» — сообщил он.

Также Пэт Гелсингер подтвердил, что в Intel продолжают идти к реализации 7-нанометрового техпроцесса.

На улице жаркий денек, вы на своем ноутбуке решили немного поиграть, запустили игру и уже через полчасика игры на вашем ноуте можно поджарить яичницу, а руки вспотели как после тренировки в спортзале. Знакомая ситуация?

Но кто в этом виноват? Процессор и видеокарта, которые греются как будто только что устроили забег по всем кругам ада или охлаждение, которое скорее разбудит ваших соседей шумом кулеров, чем охладит что-то в компьютере. И что? Неужели охлаждение — это тупик, в который и упрется вся индустрия?

https://youtu.be/BKXd5Jm8AuU

Сегодня попробуем в этом разобраться, а также расскажем вам как совсем скоро это уже изменится и, возможно, мы с вами сможем забыть о перегреве, троттлинге, а ладошки будут потеть только от напряженной катки в «контру».

Проблема охлаждения

Любые вычислительные устройства греются. И проблема их охлаждения — это одна из основных проблем современных компьютеров.

Замечали, что каждый производитель, на каждой презентации, будь то ноутбук или телефон хвастается, что он придумал новую систему охлаждения которая на 5% более эффективна чем раньше?

А что собственно улучшают: придумывают новые вентиляторы, радиаторы, или, более эффективную, водянку или испарительную камеру.

Проблема в том, что есть процессор, который в результате своей работы выделяет тепло и этого тепла много, очень много. Те же Intel Core i9 могут разогревать разогреваться до 95 градусов и это с работающей системой охлаждения.

ARM-процессоры конечно греются меньше в связи с другой архитектурой, но все равно проблема ощутима: смартфоны в жаркий день очень любят попросить их засунуть в холодильник! А что уж говорить о серверах, где проблема охлаждения чуть ли не самая острая.

Давайте посмотрим на датацентр Google в Финляндии! Они построили огромную систему теплообмена, которая работает на отдаче тепла от серверов — морской воде, которая забирается напрямую из холодного Финского Залива! При этом, чтобы уменьшить влияние на окружающую среду, они вынуждены дополнительно разбавлять горячую воду снова перед возвратом ее в море.

При этом Google даже приспособил искусственный интеллект для решения проблем охлаждения. Он разрабатывает более эффективные воздушные потоки, и расположение серверных стоек.

Процессоры и охлаждение

Вы понимаете — охлаждение это огромная головная боль. Если устройство нормально не охлаждается, то тратится огромное количество электроэнергии и уменьшается производительность чипов.

Любые процессоры изначально соприкасаются с охлаждающей системой только через термопасту. А она в свою очередь передает тепло дальше в систему охлаждения. Чтобы улучшить теплообмен производители идут на хитрости, например, делают поверхность чипа очень шершавой, чтобы увеличить площадь поверхности и соответственно улучшить отдачу тепла от процессора к системе охлаждения.

На самом деле, иногда, создается ощущение, что производители чипов и производители систем охлаждения живут порознь и вместе они как-то плохо взаимодействуют.

И основная проблема не в том, что они не знают, что делают, а в том, что они постоянно пытаются улучшить изначально не самую эффективную систему.

Ведь тепло в самом микропроцессоре, в термопасте, да и в медном блоке охлаждения передается только за счет внутренней теплопередачи материала, а это, мягко говоря, не самый быстрый и эффективный процесс.

И вот ученые подумали, а что если добавить каналы охлаждения прямо в процессор? Возможно ли это?

Микроканалы охлаждения

И вот в 2020 году ученые из Политехнической школы в Лозанне, что в Швейцарии, опубликовали статью в очень престижном журнале Nature.

Они задались вопросом: А можно ли как-то встроить очень маленькие каналы для жидкостного охлаждения прямо в чип, в процессе его производства? Ответ — да. Они это сделали. И не просто в процессор!

Они использовали преобразователь электрической энергии, который изначально сильно горячее, чем обычный процессор. И в нем они вытравили маленькие каналы.

Вы ведь помните что такое травление, если нет, то посмотрите наш классный недавний ролик про травление и осаждение.

Насколько же маленькие каналы они создали? Всего 20 микрометров толщиной, что в 2-3 раза тоньше человеческого волоса! И это дало просто взрывной результат!

Они вытравили эти каналы на обратной стороне чипа из Нитрида Галлия, который и занимался преобразованием тока. Эти микроканалы работают как некий объем с огромной площадью поверхности, через которую прокачивали жидкость, это и делает теплоотвод невероятно эффективным.

В результате чип работал всего при 60 градусах Цельсия, когда его обычная температура работы около 250 градусов без каналов! Только вдумайтесь в разницу температуры.

По факту их система охлаждения смогла отводить 1700 Ватт тепла на квадратный сантиметр используя всего 0,5 Ватта мощности насоса, которые уходили на откачку!

Например, процессоры Intel 10 поколения выделяют около 150 Ватт тепла, что сильно меньше того, на что способна эта система охлаждения.

Так что такие показатели, в теории, позволят работать современным процессорам просто при комнатной температуре, при этом сильно снижая энергопотребление на систему охлаждения. Получается, что и о троттлинге можно забыть!

Будущее

Но тут вы можете заметить, что это очередная научная работа! Она наверняка ни к чему не приведет или это случится очень нескоро. Производители чипов не будут перестраивать свои производства под новые типы процессоров. Но это совсем не так!

Суть в том, что для внедрения технологии у производителей уже все есть. Ведь для создания подобных микроканалов опять же надо использовать нашу святую троицу — фотолитографию, травление и осаждение!

В процессе производства просто надо добавить несколько дополнительных шагов!

Конечно — это сделает чипы дороже, но вспомните, что с приходом Экстремальной УФ-литографии общее число шагов сильно сократилось, из-за большего разрешения самой технологии! Так что есть вероятность, что сильно на цену это не повлияет, а эффективность охлаждения и, соответственно, производительность вырастут значительно! И мы бы не были бы собой если бы не рассказали вам о том, что эта технология уже совсем за углом.

Ведь TSMC, буквально недавно анонсировали что они протестировали три типа микроканалов и добились теплоотдачи в 2 КВт на площади 500 квадратных миллиметров и понижение температуры работы чипа на целых 63 градуса.

Конечно тут есть несколько вопросов — во-первых, это только тесты, а во-вторых не очень понятна надежность, ведь от любого удара такой микроканал может дать трещину и все внутри вашего ноутбука зальет охлаждающей жидкостью. Но в любом случае — это уже шаг вперед, ведь это уже тесты непосредственно от чипмейкера, а не просто от ученых!

И тут стоит еще вспомнить о том, что производители активно создают 3D-транзисторы, процессоры на основе технологии Nanosheets, которые позволят сильно увеличить плотность транзисторов на чипе, а значит и увеличить производительность. А в сочетании с новой системой охлаждения это будет просто огромный скачок вперед.

Выводы

Очень интересно посмотреть, когда эта технология появится на рынке и кто первый попробует ее реализовать!

Только представьте — новый чип от AMD с трехкратным увеличением количества транзисторов, который при этом совсем не греется! Звучит как фантастиска, но судя по всему это уже совсем рядом.

Мы же ждем подобного не только в наших гаджетах. Главными победителями тут конечно же станут датацентры по всему миру, которые смогут в разы увеличить свою энергоэффективность, а значит повысится и их скорость работы! В общем, перспективы отличные, осталось дождаться реализации.

Компания Google объявила о создании софта, который использует машинное обучение и искусственный интеллект для создания дизайн процессоров и чипов. Благодаря этому чип может быть создан всего за 6 часов. Для сравнения человеку требуются месяцы.

Интересно, что метод создания чипов описан в журнале Nature. «Наш метод мы использовали при разработке дизайна нового поколения Google TPU (тензорных процессоров)» — сказала глава отдела машинного обучения для систем Goole Азалия Мирхосейни.

По сути, ИИ рисует некий «план этажа» для более продвинутых систем, далее искусственный интеллект расставляет компоненты, включая CPU, GPU и ядра памяти. Именно на последний процесс «расстановки» у человека может уйти несколько месяцев поскольку инженеры должны продумать все ключевые характеристики, включая площадь чипа, энергопотребление и мощность, в то время как новая система обучения от Google натренирована на 10 тысячах всевозможных вариантов таких «планов этажей». За счет этого она может сделать работу меньше чем за 6 часов.

Современное производство процессоров иначе как произведением технологического искусства назвать просто язык не поворачивается. Когда начинаешь разбираться с тем какое количество в нем тонкостей и элегантных технологических решений, то просто взрывается мозг. Сегодня мы вам расскажем о двух важнейших этапах при производстве процессоров, а также объясним что общего между созданием процессоров и ковровыми бомбардировками, зачем нужно греть материалы сфокусированным лучом электронов и как получают металлический пар из самого тугоплавкого металла в мире.

Начнем, как обычно у нас принято, с основ. Как мы уже не раз говорили: транзистор — основа всех процессоров. Но сам по себе одиночный транзистор мало что может. В современных чипах их миллиарды!

Кроме того, все эти транзисторы надо друг с другом связать в правильной последовательности, то есть фактически проложить провода от одного транзистора к другому.

Только вдумайтесь, вам надо в правильной последовательности связать друг с другом миллиард крошечных транзисторов. К каждому транзистору надо подвести по три провода — сток, исток и затвор. Плюс ко всему сам транзистор — это сложный сендвич, в котором в правильной последовательности расположены полупроводники различных типов, изоляторы и металлические контакты.

Давайте просто представим, забыв о том, что транзисторы в тысячи раз меньше толщины человеческого волоса, что вы весь из себя такой Флэш и умеете делать, скажем 100 транзисторов в секунду! Знаете сколько времени у вас уйдет на создание одного чипа М1 от Apple? Пять лет! На создание всего лишь одного чипа! Для одного MacBook! Этот метод явно не подходит, надо думать что-то другое.

Тут то и приходит на помощь наша святая троица, а именно процессы Фотолитографии, Травления и Осаждения! Эти три типа процессов являются базой для создания всех современных процессоров. Да и не только процессоров: эти же процессы являются основой при создании экранов, будь то OLED или LCD, матриц фотокамер, различных модемов, датчиков и например МЕМСов.

Об одном из процесов мы уже вам рассказывали в нашем материале про Экстремальную Ультрафиолетовую литографию.

Литография позволяет нам получить нужный трехмерный рисунок на поверхности чипа.

Создание транзистора

Давайте представим, что создание транзистора — это как постройка дома. Вам необходимо сначала разметить землю, понять, где у вас будут коммуникации, где фундамент — это и есть литография.

Затем вы вызываете трактор, который приезжает и выкапывает для вас ровненькую траншею именно той геометрии, которую вы разметили — это и есть травление, то есть процесс удаления материала из только определенных областей. Чем глубже трактор копает — тем глубже получится траншея, также и с травлением.

Ну и наконец-то заливка бетоном вашего фундамента — это осаждение. Получение в конце концов именно того фундамента, который изначально был нанесен с помощью литографии.

Комбинацией этих процессов и создается наш дом, мы размечаем участок, травим и осаждаем где надо и наш дом растет слой за слоем, также и с транзисторами. В результате получаем сложную слоистую структуру из разных материалов. Только таких домов надо строить сотни миллиардов одновременно!

Травление

Давайте перейдем к травлению. Как мы можем убрать какой-то материал? Ведь трактором траншею в несколько нанометров не вырыть.

В целом, есть два вида травления — сухое и мокрое. При использовании мокрого травления наш материал помещается в специальную ванну или поливается сверху определенным раствором. Этот раствор химически реагирует и растворяет тот материал, который мы хотим убрать, это и удаляет материал с поверхности. Но у такого метода есть минусы, которые при создании маленьких транзисторов очень важны — жидкость затекает во все места, ведь это жидкость и травление происходит равномерно во все стороны, а не вертикально вниз, как мы хотим. Это называется подтрав под маску! Здесь маска закрывает на нашем чипе те участки, которые мы не хотим удалять, то есть травить!

Поэтому при производстве часто используют сухое травление. Для этого надо создать плазму! Как и в Экстремальной УФ-литографии нам нужно прибегнуть к помощи четвертого агрегатного состояния вещества! Только если там плазма нужна была для создания света с определенной длинной волны, то здесь она нужна совсем для другого.

Видите ли, плазма это не просто светящийся газ — она полна разных частиц, атомов, электронов, а также различных положительных и отрицательных ионов. Вот в этих ионах и кроется ключевая особенность. Ведь ионы мало того, что имеют какой-то заряд, так еще и очень реактивны, а это нам и нужно! Сейчас объясним…

Поскольку ионы имеют какой-то заряд, то мы можем их направить в нужное нам место, просто приложив к нужному нам месту противоположный заряд. То есть представим что наши ионы обладают положительным зарядом, мы к нашему чипу прикладываем отрицательное напряжение и ионы летят в него. Более того мы можем регулировать с какой силой ионы бьют по поверхности нашего будущего чипа! Подаем больше напряжения — ионы летят быстрее.

Это и есть та самая ковровая бомбардировка, ведь ионы наши относительно тяжелые и если подать достаточное напряжение, то они врезаются в поверхность материала как бомбы в землю, и просто разносят всю его поверхность! Это процесс, кстати, так и называется — ионная бомбардировка поверхности.

Это физическая составляющая процесса плазмохимического травления материала. Но есть и вторая — химическая.

Как я уже говорил, наши ионы очень активны и если правильно подобрать газ, из которого сделана наша плазма, то ионы будут химически реагировать с материалом чипа и просто образовывать новые соединения, которые будут просто улетать!

Например, при травлении Кремния или Нитрида Галлия, про которые мы вам недавно рассказывали, применяют плазму из гексафторида серы, в смеси с аргоном, или кислородом!

При этом, как и в случае с жидким травлением, те участки, которые мы хотим сохранить, мы можем покрыть специальной маской, которая останется нетронутой в процессе сухого травления, а открытые участки просто улетят!

Вот так путем игры с разными параметрами в процессе травления можно получать идеально гладкие, вертикальные отверстия абсолютно любой формы и глубины.

И более того травление можно осуществлять одновременно по всей поверхности огромной пластины кремния!

Осаждение

С траншеями для нашего дома, ой то есть транзистора, мы разобрались. Теперь надо в них залить наш фундамент, сделать стены и проложить коммуникации.

Для этого надо осадить различные материалы — это могут быть как металлы, например, медь для контактов транзистора или диэлектрики для изоляции в тех местах, где нам надо.

Ну или например нам надо осадить другой тип полупроводника на чип, как нам это нужно делать, например, в новых LTPO экранах, где используются транзисторы на основе поликристаллического кремния и соседний транзистор на основе оксида индия цинка и галлия!

В принципе, методов осаждения целая куча! Мы же расскажем вам о двух основных и начнем с самого взрывного.

Представьте, что вам надо нанести куда-то очень тонкий слой Вольфрама. Просто отрезать и приклеить точно не получится — я напоминаю что мы тут говорим контактах в несколько единиц нанометров. Как это сделать?

И тут, вы удивитесь, но принцип несильно отличается от того, когда вы наливаете холодное пиво в бокал в теплый летний день. Ведь на холодном бокале тут же начинают образовываться капельки воды: эти капельки — конденсат пара из воздуха. Вот с Вольфрамом надо сделать точно так же.

Но только тут есть одна проблема — если для того, чтобы образовался водяной пар нужно 100 градусов, то у вольфрама температура парообразования составляет почти 6000 градусов! Пока его так разогреешь, все вокруг уже расплавится. Как же его испарить вообще?

Для этого надо прибегнуть к так называемым электронно-лучевым технологиям, а по факту используют сфокусированный в одну точку луч электронов с очень большими энергиями!

А источником такого луча зачастую тоже является вольфрамовая нить, прям как в старых лампах накаливания, только тут она сильно толще. На эту нить подается ток, и она начинает во все стороны испускать электроны. Часть из них ускоряют до нескольких тысяч вольт и фокусируют в единую точку на поверхности того материала, который мы хотим испарить, в данном случае на Вольфраме.

Думали ли вы, что с помощью лампочки Ильича можно делать процессоры для современных iPhone?

Так вот эта точка может разогреваться до безумных температур! Таких высоких, что даже Вольфрам, который является самым тугоплавким металлом в мире, превращается в пар. Фактически локально формируется маленькую лужу Вольфрама и часть этой лужи и испаряют.

Этот пар летит и конденсируется на любой холодной поверхности, в частности на нашем чипе, где он осаждается, формируя необходимые нам контакты для наших транзисторов!

Но это опять же физические процесс, а есть и химические, когда, как в случае с травлением, на поверхности нашего материала, в нужных местах происходят специальные химические реакции.

Хорошим примером такого процесса является так называемое химическое осаждение из газовой фазы. Она активно применяется не только для производства процессоров, но и для создания органических светодиодов для гибких OLED-экранов!

Кстати, CVD — Chemical Vapor Deposition (химическое осаждение пара) — это один из методов выращивания искусственного алмаза, которые потом применяют, например, для алмазных резаков!

При чем самое крутое, что все эти процессы, как осаждения, так и травления, можно проводить для нескольких пластин одновременно, на каждой из которых сотни, а то и тысячи процессоров! Если бы не эта возможность, то каждый процессор стоил бы просто баснословных денег!

Выводы

Конечно, здесь мы перечислили только самые базовые процессы, но даже они дают понимание о том, какие невероятные технологические решения стоят за производством того, чем мы пользуемся каждый день.

А ведь есть и другие потрясающие процессы на современных производствах. Например, атомно-слоевое осаждение, которое позволяет получить идеальные пленки с возможностью контроля толщины до одного атома, или процессы ионной имплантации.

Стоит также сказать, что для процессов, о которых мы сегодня вам рассказали, надо зачастую сначала  создавать очень глубокий вакуум в установках, иногда даже больше, чем в космосе, однако это тема для отдельного материала! В общем, вы поняли — нам есть что вам рассказать интересного! Мы готовим вам целую серию материалов.

Кстати, автор сценария этого ролика Глеб Янкевич со своими коллегами тоже занимается травлением. Если интересно, почитать их последнюю статью о травлении карбида кремния в Nature Scientific Reports.

Совсем скоро тонкие и легкие компьютеры смогут преодолеть барьер в 5 ГГц. Всё это произойджет благодаря новым процессора Intel Core 11-го поколения с литерой U.

В рамках выставки Computex, которая прошла в формате онлайн, был представлен чип Intel Core i7-1195G7, который преодолеет частотй в 5 ГГц одним мощным ядром, благодаря технологии Intel Turbo Boost Max 3.0. Также компания представила чип i5-1155G7, который стал чуть быстрее в сравнении с прошлыми процессорами линейки Intel Core i5.

Стоит отметить, что кроме частоты в 5 ГГц Intel почти не удивил. Core i7-1195G7 получил четыре ядра и восемь потоков, а также 96 графических ядер Intel Xe, таких же как в Core i7-1198G7. Скорее всего апгрейдов можно ждать новые процессоры в ПК ближе к осени. При этом, по сути, 11-е поколение и их U-серия были представлены еще в сентябре, но обновление рассчитано на соперничество с AMD.

Также Intel представили M.2-модуль связи 5G, который компания создала совместно с MediaTek. Это произошло после того как Intel продал все свои 5G-ассеты Apple. Интересно, что новое решение было креативно названо «Intel 5G Solution 5000» с явным намёком на сотрудничество Intel и MediaTek с их 5000-й серией.

Новое решение сможет добавить в компактные ноутбуки поддержку 5G. Модуль связи поддерживает диапазон sub-6GHz и скорее всего появится в ноутбуках Acer, ASUS, HP и других.

Президент Xiaomi и генеральный менеджер Redmi, Лу Вейбин написал в Weibo, что кризис чипов, которым охвачены разные индустрии может закончиться уже в первой половине 2022 года. Но он подчеркнул, что это оптимистичное мнение.

«Этот год будет сложным, но если быть оптимистами то кризис может закончится уже в первой половине следующего года».

С другой стороны второй по мощности европейский производитель — компания STM из Швейцарии объявила, что с 1 июня повысит цены на свои продукты из-за задержек в поставках материалов.

Возможно вы видели новостные ленты, которые кричали о том, что дефицит с поставками PlayStation 5 не закончится как минимум до 2022 года.

В магазинах не купить видеокарт, взлетают цены на комплектующие, сроки поставок новых девайсов постоянно растут, автомобильные компании чуть ли не останавливают конвейеры. Что это?

Всему виной глобальный кризис полупроводников!

И если вы думаете, что вас он не коснется, то спешу вас немного огорчить — если он продолжится такими темпами как сейчас, то скорее всего так или иначе затронет каждого.

Но что вообще происходит? Почему все оказались не готовы?

Сейчас во всем разберемся и попробуем ответить почему случился кризис, в каком состоянии он сейчас и когда закончится! А также расскажем почему отсутствие дождя на другом конце планеты влияет на то, что вы можете столкнуться с невозможностью обновить свой девайс.

История

Мы уже наверное и не понимаем как сильно мы зависим от полупроводников и вообще полупроводниковой индустрии. И я сейчас говорю даже не о наших с вами гаджетах, а просто об области применения различных чипов.

Полупроводники можно встретить во всех сферах человеческой жизни, даже в тех, о которых мы не задумываемся! Медицина, транспорт, хранение данных, передача информации, различные производства начиная от тяжелой и заканчивая даже сельхоз промышленностью. Полупроводники везде!

Неудивительно? что объем рынка полупроводников показывает не просто рост, а невероятно устойчивый и быстрый рост. Только посмотрите на статистику.

Конечно, были спады. Например, спад в 2019 году, который в том числе был связан с торговой войной между США и Китаем, но в целом тенденция прослеживается отчетливая.

В 2021 году объем рынка почти достиг полутриллиона долларов, а рост составил более 8 процентов! А к 2030 году планируется, что он превысит 1 триллион долларов. Деньги крутятся огромные!

А в целом распределение по сферам выглядит следующим образом!

Мы тут откопали классную статистику по распределению роста в различных областях. Она дает понимание, что наибольший рост наблюдается в областях носимой электроники, так и в области автомобилестроения. И тут разговор не только об электромобилях, но в целом о всей индустрии.

Машины все больше и больше становятся гаджетами просто под завязку напичканными разными технологиями. Прямо с завода они уже забиты умными системами! И количество и сложность этих систем растет год от года и уже просто невозможно себе представить, что современный автомобиль выйдет на рынок без, например, умных систем помощи водителю!

И если в 70-ых электроника составляла всего 5% от всей стоимости автомобиля, то сейчас эта цифра уже приближается к 50%.

И дело тут не только в системах помощи водителя: в машинах нужны системы, которые следят просто за состоянием автомобиля, агрегатов, контролируют угол поворота руля, или например включают и выключают поворотники и дворники! Всем этим занимаются различные чипы.

В общем, вы поняли — рынок огромный, потребление которого только растет! И растет он не только потому что мы с вами начинаем покупать больше и больше гаджетов, а потому что вся техника вокруг нас становится сложнее и умнее.

Кризис

Вот тут то мы и приходим к кризису! На самом деле дефицит полупроводников прогнозировали еще в 2018 году.

Аналитики еще тогда заявлялили, что скорость роста потребления сильно превышает наращивание производственных мощностей лидеров рынка.

А потребление начало расти невероятными темпами — только вспомните, начало повсеместного внедрения 5G, бум нейронных сетей и искусственного интеллекта, развитие облачных сервисов, ну и конечно развитие электромобилей, а производителей чипов в мире, в принципе, не так и много. И более того всего несколько из них принимают заказы от сторонних компаний.

Главными, конечно, являются Samsung и TSMC. Вместе с запретом американским компаниям заказывать чипы в Китае, заказы к этим двум корпорациям полились рекой! И особенно к TSMC, ведь они были самой первой компанией которая освоила 7 и 5 нм техпроцессы, с большой плотностью тразисторов, которые были так интересны Apple, Qualcomm и AMD.

И тут надо сказать, что Intel до сих пор занимает лидирующую позицию, но успешно ее теряет, ведь Intel, в отличие от Samsung и TSMC до сих пор не принимает сторонних заказов и продолжает делать чипы только для себя! Но и это скоро изменится.

Кстати, касаемо видеокарт посмотрите на NVIDIA, которая показала рост в 50 процентов за год! Вот что майнинг животворящий делает.

Но 2019 год и торговая война между США и Китаем опрокинули рынок на 14 процентов, что дало всей индустрии небольшой глоток свежего воздуха, так как потребление чипов в тот год резко сократилось.

Пандемия

И естественно, как это обычно бывает, это было только затишье перед бурей.

Пандемия ударила по всем как гром среди ясного неба. Закрытые заводы в начале в Китае, а потом и по всему миру. Сроки поставок комплектующих срываются и происходят жуткие задержки производства.

В результате такой паники и снижении покупательского спроса производители, а в особенности производители автомобилей, начали отменять свои заказы на чипы, что конечно привело к тому что компании начали сокращать производство.

А спрос наоборот, вопреки ожиданиям только вырос! Ведь все массово перешли на удаленную работу! Всем срочно понадобились веб-камеры, ноутбуки и планшеты для работы. А возросшая нагрузка на сервера привела к тому, что владельцам облачных сервисов пришлось резко увеличивать мощности дата-центров и объемы памяти в них.

Тут же нельзя забывать и майнинг крипты! Майнеры создали невиданный ранее дефицит видеокарт, и, судя по последним новостям, это же ожидает и жесткие диски!

В результате все сложилось вместе! Резкий рост потребления и, хоть и недолгая, но все-таки остановка производства, которая в масштабах общего рынка оказалась критической.

И если в середине 2020 года у компаний еще были запасы, которые накопились, то к концу 2020 года, когда производители поняли, что чипов больше нет, запасы закончились!

Сильнее всего это ударило по автомобильной отрасли. Они отменили больше всего заказов из-за первичной ковидной паники, а когда опомнились, место в очереди было уже очень далеко! Это и привело к тому, что большое число автопроизводителей вынуждены останавливать конвейеры, а, как вы понимаете, остановка конвейера это очень серьезный шаг.

Но что поделать — не можешь же ты выпускать машины, у которых нет чипа управления дворниками, например!

TSMC и засуха

Вернемся к TSMC. Напомню, что эта компания является главным поставщиком чипов для огромного количества лидеров рынка. От нее зависят вообще все гиганты — Apple, AMD, Qualcomm, MediaTek и множество других!

И вот, кроме пандемии, еще одна напасть ударила по производителям в Азии, а именно засуха! Сильнее всего это отразилось, конечно, на тайваньском гиганте.

Остался еще огненный град и нашествие жаб и можно будет звать Моисея на помощь! Вот как оно бывает — раньше из-за засухи был голод, а теперь мы не можем купить PS5 — проблемы 21 века.

Да, в Тайване случилась небывалая за 50 лет засуха, а вода необходима для охлаждения систем! Вы ведь помните, мы в нашем материале про экстремальную УФ-литографию говорили, что системы ASML потребляют очень много воды.

Правительство Тайваня было вынуждено сократить производство, были обьявлены серьезные меры в связи с засухой! Например, в некоторых районах острова воду вообще отключают на два дня в неделю, для ее сохранения!

Так вот заводы компании потребляли 150 тысяч тонн воды в день, а теперь они вынуждены привозить воду на грузовиках, так как ее просто не хватает!

Понятное дело, что это совсем не помогает индустрии, которая и так в центре серьезного кризиса. Уже начинают ходить серьезные слухи о задержках в поставках чипов М1 для MacBook и iPad Pro. И судя по всему это только начало всего. Стоит ожидать задержек так же и от других компаний.

Выход из положения

И вы спросите — а что же делать? Все действительно так плохо — больше не будет новых гаджетов и Droider можно закрывать?

Если серьезно — сейчас тяжело как для производителей, так и для нас с вами, то есть конечных потребителей.

Нет сомнений, что в ближайшие месяцы ситуация будет развиваться в негативном ключе и мы можем столкнутся с тем, что достать тот или иной гаджет будет трудно, примерно так, как это сейчас происходит с PlayStation 5 или видеокартами.

Аналитики говорят, что серьезный кризис продлится до конца 2021 года, и потом медленно начнет возвращаться в нормальное русло к концу 2022.

Нам же стоит ожидать, что для снижения спроса производители могут поднять цены на свои товары!

Но неужели все настолько ужасно? Неужели многомиллиардные компании не могут ничего придумать?

На самом деле, все не так уж плохо и судя по новостям меры принимаются очень активные и радикальные!

Компании стали объединяться в альянсы. Например, в США уже обсуждаются инвестиции государства в 50 миллиардов долларов в создание новых производственных мощностей на территории страны. Страны Евросоюза только что заключили договор, что к 2030 году они хотят, чтобы на территории ЕС производилось от 20% всех мировых чипов. А та же TSMC анонсировала инвестиции в 100 миллиардов долларов в ближайшие три года в расширение своего производства.

Все это говорит нам о том, что производители отчетливо понимают, что надо восполнять дыру в возросшем спросе на товары.

Нам стоит опасаться обратного, судя по анонсированным мерам и объемам инвестиций, рынок скоро будет наоборот перенасыщен предложением! А это, в конце-концов приведет к росту конкуренции, что для нас с вами только плюс!

Больше выбор новых чипов, больше ассортимент и в конце концов, ниже цены!

И мы уже можем это видеть. Например, MediaTek неожиданно выпустили новый флагманский чип Dimensity 900 5G на 6 нм техпроцессе, который, судя по всему будет отличаться особой энергоэффективностью!

Да и в дополнение ко всему компания только что разместила на TSMC заказ на первое поколение чипов на 4 и 3 нм техпроцессе, быстрее Apple и Qualcomm.

IBM же буквально на днях анонсировали первый чип на 2 нм техпроцессе с использованием технологии Nanosheets. Каждый из этих чипов содержит более 50 миллиардов транзисторов на чипе размером с ноготь и энергопотреблением почти в 2 раза меньше, чем 7 нм процессоры.

Выводы

Действительно сейчас, с учетом всех новостей, ситуация выглядит пугающей. Скорее всего нас действительно ожидает повышение цен на некоторые гаджеты и товары, а также задержки в поставках. Но возможно, что этот кризис, в конце-концов даже положительно скажется на всей индустрии.

Это как ведро холодной воды в лицо: сейчас дефицит, скоро, судя по всему, будет профицит, а там рынок сам себя скорректирует уже согласно потребностям!

Главный вопрос в том, что станет следующим бутылочным горлышком?

IBM сообщил, что им удалось создать микрочип с использование 2 нм техпроцесса в исследовательском центре IBM Research в Олбани.

Такие чипы будут использовать на 75 процентов меньше электроэнергии чем 7 нанометровые процессоры при той же производительности.

На одной диске — «вафле» расположились 50 миллиардов транзисторов при стандартном размере чипа в ноготок.

Если мы ожидаем ту же мощность, то потратим на это на 75% меньше энергии, а при тех же энергозатратах получим прирост в 45% мощности.

Если говорить о мобильных устройствах, то в них прирост автономности может увеличиться в 4 раза относительно 7 нм технпроцесса.

По мысли IBM такие чипы нужны будут для дата центров, использования в космосе, развития искусственного интеллекта, 5G и 6G-сетей, а также для использования в квантовых компьютерах.

Как мы знаем, TSMC на данный момент поставляет процессоры на 5 нм техпроцессе — Apple M1, Apple A14 Bionic, HUAWEI Kirin 9000. Также есть чипы Qualcomm Snapdragon 888 и Samsung Exynos 2100 на этом техпроцессе. В то же время AMD и большинство чипов Qualcomm построены на 7 нм. Аутсайдером тут является Intel, которые сейчас делаются на 10 и 14 нм техпроцессе, а процессоры на 7 нм должны появится только в 2023 году. Таким образом, IBM сделал шаг вперед и взял важный для микроэлектроники рубеж.

При этом TSMC тоже не стоит на месте: тайваньская компания работает на 2 нм техпроцессора, а в следующем году собирается производить чипы на 3 и 4 нм.

Что касается 2 нм техпроцессорв для пользователей — неясно, когда такие чипы доберутся до нас. Для понимания, свои первые 7 нм чипы IBM собирается использовать в этом году для сервером Power System. Так что данная новость — скорее о преодолении нового рубежа, не более.

К тому же сейчас все испытывают проблемы не с мощностью или энергоэффективностью, а поставками.

Компания Samsung отчиталась о 46 процентном росте продаж в прошлом квартале. Несомненно такой успех — заслуга удачного старта Galaxy S21. При этом Samsung открыто заявляет, что после этого успеха компанию ждёт тяжелое время, поскольку уже сейчас индустрия высоких технологий находится в кризисе из-за поставок микроэлектроники.

Компания пытается ответить на высокий спрос и попробовать увеличить производство своих полупроводников. Ожидается даже рост прибыли в этом направлении. Но проблемы прошлых кварталов несомненно скажутся и в направляениях дисплеев, и в смартфонах — везде где используются такие комплектующие.

В ближайшее время компания постарается перенастроить свою сеть поставок и увеличить производство компонентов, чтобы минимизировать потери и уменьшить зависимость от сторонних поставщиков.

Комментируя новости CEO компании Cisco Чак Роббинс заявил о глобальных проблемах в поставки чипов и процессоров, которая может продлиться по его оценка от полугода до года. Неслучайно немецкий BMW, японская Honda и американский Ford уже заявили, что будут снижать количество производимых автомобилей именно из-за проблема с поставками компонентов микроэлектроники.

Судя по всему, нас ждёт новый процессор от Apple для ноутбуков и ПК. И это несмотря на то, что только что компания анонсировала Apple M1 в новом iMac и iPad Pro.

Согласно отчёту Nikkei Asia, компания TSMC приступила к производству нового поколения процессорв Apple Silicon, которые получат название Apple M2.

Первые поставки серийных образцов ожидаются уже в июле, а выход новых устройств можно ожидать в 3-4 квартале 2021 года.

Стоит вспомнить, что анонс первых Apple Silicon произошёл в июне 2020 года в рамках WWDC 2020. Так что можно предположить, что в рамках ключевого доклада, который проёдет 7 июня, мы увидим анонс Apple M2.

Анонс же устройств в прошлом году состоялся в ноябре 2020 года, так что ожидаем новые MacBook Air, MacBook Pro 14 и MacBook Pro 16, а также возможно обновление Mac mini и версию Mac Pro на M2 в этот же период времени год спустя.

В новой версии собственного чипа Apple M2 ожидают, что энергоэффективность выйдет на новый уровень. Но самое главное, в Apple хотят увеличить количество портов Thunderbolt. Напомним, что сейчас количество портов ограничено лишь двумя Thunderbolt и двумя USB-A. Также должна появится поддержка большего количества внешних дисплеев — сейчас можно подключить лишь один монитор.