CC BY
424ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И МАРШРУТЫ TECHNOLOGICAL PROCESSES AND ROUTES
УДК 621.38.049.77:339.9(100)(470+571)(048.8) DOI: 10.24151/1561-5405-2021-26-6-468-480
Обзор полупроводниковой промышленности в мире и России: производство и оборудование
А.А. Зеленский, М.С. Морозкин, А.А. Грибков
Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», г. Москва, Россия
andarmo@yandex.ru
Ведущими мировыми производителями полупроводниковой продукции в настоящее время являются США, Южная Корея, Япония, страны ЕС и Китай. Доля России в мировом производстве незначительна (0,06 %). Основной объем мирового производства специализированного оборудования для полупроводниковой промышленности сосредоточен в пяти ведущих компаниях: Applied Materials, Tokyo Electron, ASML, Lam Research и KLA Corporation. В России такое оборудование не производится, что приводит к импортозависимости. В работе представлена текущая ситуация на мировом и российском рынках полупроводниковой продукции, а также рынках обрабатывающего оборудования и промышленных роботов, используемых в полупроводниковой промышленности. Рассмотрено решение проблемы обеспечения полупроводниковой промышленности обрабатывающим оборудованием и промышленными роботами как в ведущих странах мира, так и в России. Анализ внешней торговли и потребления оборудования в мире показал, что главным фактором в определении позиции страны на мировом рынке является внешнеполитическая конъюнктура при обеспечении ее технологической безопасности. В отношении Китая и России необходимо создание собственного машиностроительного производства оборудования для полупроводниковой промышленности.
Ключевые слова: полупроводник; микросхема; оборудование; рынок; производство
Для цитирования: Зеленский А.А., Морозкин М.С., Грибков А.А. Обзор полупроводниковой промышленности в мире и России: производство и оборудование // Изв. вузов. Электроника. 2021. Т. 26. № 6. С. 468-480. DOI: https://doi.org/ 10.24151/1561-5405-2021-26-6-468-480
© А.А. Зеленский, М.С. Морозкин, А.А. Грибков, 2021
Overview of the Semiconductor Industry in the World and in Russia: Production and Equipment
A.A. Zelensky, M.S. Morozkin, A.A. Gribkov
Moscow State University of Technology «STANKIN», Moscow, Russia andarmo@yandex.ru
Abstract. The world's leading manufacturers of semiconductor products are currently the United States, South Korea, Japan, the EU, and China. Russia's share in world production is insignificant (0.06 %). The main volume of global production of specialized equipment for the semiconductor industry is concentrated in five leading companies: Applied Materials, Tokyo Electron, ASML, Lam Research and KLA Corporation. This kind of equipment is not produced in Russia, which leads to dependence on the import of such equipment. In this work, the current situation in the global and Russian markets of semiconductor products, as well as the markets of processing equipment and industrial robots used in the semiconductor industry, are described. The authors consider the solution to the problem of providing the semiconductor industry with processing equipment and industrial robots in the leading countries of the world and the possibility of solving this problem in Russia. As the analysis of foreign trade and equipment consumption in the world has shown, the main factor in determining the country's position in the world market is the foreign policy environment while ensuring its technological security. In the case of China and Russia, it is necessary to create domestic machine-building production of equipment for the semiconductor industry.
Keywords: semiconductor; chip; equipment; market; industry
For citation: Zelensky A.A., Morozkin M.S., Gribkov A.A. Overview of the semiconductor industry in the world and Russia: production and equipment. Proc. Univ. Electronics, 2021, vol. 26, no. 6, pp. 468-480. DOI: https://doi.org/ 10.24151/1561-54052021-26-6-468-480
Введение. Определяющей тенденцией развития мировой экономики в последнее десятилетие и на несколько ближайших десятилетий является цифровая трансформация производства в рамках четвертой промышленной революции. Основой цифровой трансформации служит развитие цифровых технологий. В настоящее время мировой рынок цифровых технологий включает в себя несколько сегментов, наиболее значимым из которых является полупроводниковая продукция (около 450 млрд долл. в 2020 г.). Масштабы других сегментов рынка цифровых технологий на сегодняшний день сравнительно невелики: мировой рынок квантовых технологий составляет около 2 млрд долл., мировой рынок нейроморфных вычислительных систем - около 2,5 млрд долл.
Анализ производства полупроводниковой продукции. По данным консалтинговой компании Gartner [1], в 2020 г. мировой объем продаж полупроводниковой продукции (интегральных микросхем, оптоэлектронных, сенсорных и дискретных (O-S-D) компонентов) составил 449,8 млрд долл., что на 7,3 % выше уровня 2019 г. (419,1 млрд долл.) и на 5,2 % ниже уровня 2018 г. (474,6 млрд долл.). При этом за период 2010-2020 гг. объем мирового рынка вырос более чем в 1,5 раза.
Основными отраслями-потребителями полупроводниковой продукции являются (2019 г.) [2]: производство средств связи - 33,0 %; производство компьютерной техники (включая серверное оборудование) - 28,5 %; производство товаров широкого потребления - 13,3 %; автомобилестроение - 12,2 %; машиностроение - 11,9 %. Полупроводниковая промышленность приносит существенную часть выручки обрабатывающей промышленности (2019 г.): в США - 16,4 % от выручки всей обрабатывающей промышленности страны, в странах Европы - 15,3 %, Тайване - 10,3 %, Японии -8,4 %, Китае - 8,3 %, Южной Корее - 7,7 %. Распределение потребления полупроводниковой продукции по регионам мира следующее [3]: Китай - 34 %, Америка - 20 %, Европа - 9 %, Япония - 9 %, другие регионы - 28 %. На долю России приходится примерно 0,7 % мирового потребления.
Крупнейшими мировыми производителями полупроводниковой продукции являются [4]: США (47 % мирового производства по стоимости), Южная Корея (19 %), Япония (10 %), ЕС (10 %), Тайвань (6 %), Китай (5 %). На все другие страны приходится 3 % мирового производства. Вклад России в мировое производство полупроводниковой продукции составляет 0,06 % (около 20 млрд руб.). Половина мирового производства полупроводниковой продукции в натуральном выражении и две трети в стоимостном выражении в настоящее время осуществляются по проектным нормам 28 нм и менее. В этих сегментах наиболее весомо представлены Тайвань, Южная Корея и Япония (табл.1). Компоненты по нормам 10-5 нм выпускаются только в Тайване (TSMC) и Южной Корее (Samsung).
Таблица 1
Распределение мирового производства микросхем по проектным нормам, % шт., эквивалентных 200-мм пластин (2019 г.)
Table 1
Distribution of world production of microcircuits by design standards, % pcs., equivalent to 200 mm plates (2019)
Страна, регион Проектные нормы, нм
> 200 >65, <200 >28, <65 >20, <28 <20 Всего
Тайвань 13,2 25,6 42,4 24,5 15,5 21,9
Южная Корея 4,7 10,9 9,2 39,3 33,8 21,2
Япония 21,1 16,2 4,8 2,7 24,2 16,7
Северная Америка 18,3 13,1 15,7 6,2 11,3 12,9
Китай 15,1 17,8 11,7 14,0 8,1 12,5
Европа 16,2 7,1 6,1 2,9 1,2 6,0
Прочие страны 11,5 9,3 10,0 10,5 5,9 8,7
Всего 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
*Сингапур, Малайзия, Израиль и др.
К числу ведущих производителей полупроводниковой продукции относятся Intel, Samsung, TSMC, SK Hynix и Micron (табл.2), а также Qualcomm (США), Broadcom (США), Texas Instruments (США), Toshiba (Япония), Nvidia (США) и др. [5]. В полупроводниковой промышленности России в настоящее время имеется всего несколько компаний с большими объемами производства: группа компаний «Микрон», АО «Группа Кремний Эл» и группа компаний «Ангстрем». Согласно финансовой отчетности компаний, выручка группы компаний «Микрон» в 2020 г. составила 15,62 млрд руб. (2019 г. - 11,86 млрд руб.), АО «Группа Кремний Эл» - 1,99 млрд руб. (2019 г. - 2,16 млрд руб.), группы компаний «Ангстрем» - 1,44 млрд руб. (2019 г. - 1,49 млрд руб.).
Таблица 2
Выручка ведущих мировых производителей полупроводниковой продукции в 2019 и 2020 гг., млрд долл.
Table 2
Revenue of the world's leading manufacturers of semiconductor products in 2019 and 2020, billion USD
2019 2020
Компания ИС O-S-D Всего ИС O-S-D Всего
Intel (США) 70,797 0 70,797 73,894 0 73,894
Samsung (Южная Корея) 52,486 3,223 55,709 56,899 3,583 60,482
TSMC* (Тайвань) 34,668 0 34,668 45,420 0 45,420
SK Hynix (Южная Корея) 22,578 0,607 23,185 25,499 0,971 26,470
Micron (США) 22,405 0 22,405 21,659 0 21,659
Компания, выполняющая изготовление полупроводников на заказ.
Среди производителей, занимающихся изготовлением полупроводниковой продукции по заказам других компаний-производителей, доминирующее положение в мире занимает компания TSMC (Тайвань) (рисунок) [6]. В 2020 г. на долю TSMC пришлось 28 % общеотраслевой выручки, которая составила 19,3 млрд долл., в производстве компонентов по проектным нормам свыше 130 нм, 46 % (15,8 млрд долл.) - по нормам 90-45 нм, 72 % (19,7 млрд долл.) - по нормам 12-32 нм, 89 % (21,1 млрд долл.) - по нормам 10-5 нм. В России в настоящее время осуществляется производство по проектным нормам не менее 180-90 нм (группа компаний «Микрон»). АО «Группа Кремний Эл» освоено пока производство только по проектным нормам 500 нм, в планах -350 нм; у группы компаний «Ангстрем» современных проектных норм не имеется.
Изготовление полупроводников на заказ в 2020 г. ведущими foundry-компаниями, млрд долл. Custom manufacturing of semiconductors in 2020 by leading foundry companies, billion USD
Развитие полупроводниковой промышленности в России - актуальная задача, ее решение обозначено в рамках государственной промышленной политики, ключевыми составляющими которой являются:
- Стратегия развития электронной промышленности Российской Федерации на период до 2030 года (утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 17 января 2020 г. № 20-р);
- Дорожная карта развития высокотехнологичной области «Новые поколения микроэлектроники и создание электронной компонентной базы», предложенная ГК «Ростех» и утвержденная согласно распоряжению Правительства Российской Федерации от 17 февраля 2020 г. № 312-р.
Согласно консервативному сценарию развития электронной промышленности России к 2030 г. объем выручки промышленных и научных организаций электронной промышленности должен вырасти (по отношению к 1868 млрд руб. в 2018 г.) в 2,3 раза, согласно целевому сценарию - в 2,8 раза, согласно инновационному сценарию - в 3 раза. Для полупроводниковой промышленности России, являющейся частью электронной промышленности, ввиду существенного отставания от мирового уровня темпы роста производства должны быть более высокими. Целевой объем российского производства полупроводниковой продукции может быть оценен исходя из соотношения между мировым рынком электроники и мировым рынком полупроводниковой продукции. В 2020 г. мировой рынок полупроводниковой продукции (450 млрд долл.) составлял около 15 % мирового рынка электроники (2972 млрд долл. [7]).
Дорожная карта развития высокотехнологичной области «Новые поколения микроэлектроники и создание электронной компонентной базы» (ГК «Ростех») выделяет в качестве приоритетных два направления [8]: разработка и производство чипов с проектными нормами 65 (55), 28, 14 нм; разработка и производство чипов памяти для твердотельных накопителей в 96 слоев и техническим процессом 25-30 нм. Исходя из дорожной карты ГК «Ростех» планирует развивать эти технологии самостоятельно на мощностях дочерних предприятий. Ожидаемый вклад государства - 615 млрд руб., внебюджетные средства составят 103 млрд руб., в том числе средства ГК «Ростех» (30 млрд руб.). В результате реализации дорожной карты к 2024 г. российский внутренний рынок полупроводниковой продукции должен вырасти до 466 млрд руб., а экспорт - до 20 млрд руб.
Намеченные в рамках государственной промышленной политики России планы представляются крайне амбициозными. При их практической реализации в условиях жесткой конкуренции на мировом и российском (с импортной продукцией) рынках могут возникнуть существенные сложности. При этом форсированное развитие полупроводниковой промышленности России необходимо для обеспечения как глобальной конкурентоспособности на рынке электронной продукции, системной конкурентоспособности в ходе цифровой трансформации мировой экономики, так и технологической независимости и обороноспособности страны.
Рынок обрабатывающего оборудования и промышленных роботов для полупроводниковой промышленности. Одним из определяющих факторов в развитии производства полупроводниковой продукции является обеспечение производства необходимым оборудованием. В настоящее время в мире имеются пять наиболее крупных производителей обрабатывающего оборудования для полупроводниковой промышленности: Applied Materials, Tokyo Electron, ASML, Lam Research и KLA Corporation. На долю этих компаний приходится 65 % мирового производства. Среди крупных компаний также можно отметить [9]: Advantest - объем производства обрабатывающего оборудования для полупроводниковой промышленности в 2019 г. составил 2,47 млрд долл.,
Screen - 2,2 млрд долл., Teradyne - 1,55 млрд долл., Hitachi High Technologies -1,53 млрд долл., ASM International - 1,26 млрд долл., Nikon - 1,20 млрд долл., Kokusai Electric - 1,14 млрд долл., Daifuku - 1,11 млрд долл. и др.
Крупнейший мировой производитель обрабатывающего оборудования для производства полупроводниковой продукции - компания Applied Materials (США). В 2020 г. суммарная выручка Applied Materials составила 17,2 млрд долл. (2019 г. - 14,6 млрд долл.). Согласно данным финансовой отчетности компании, объем продаж систем для производства полупроводниковой продукции в 2020 г. составил 11,37 млрд долл. (2019 г. - 9,03 млрд долл.), в том числе полупроводников и логики - 6,71 млрд долл. (2019 г. - 4,69 млрд долл.), DRAM (динамической памяти с произвольным доступом) -2,27 млрд долл. (2019 г. - 1,99 млрд долл.), флеш-памяти - 2,39 млрд долл. (2019 г. -2,35 млрд долл.). Оборудование компании в 2020 г. поставлялось в Китай (32 %), Тайвань (23 %), Южную Корею (18 %), Японию (11 %), США (10 %), страны Европы (4 %), страны Юго-Восточной Азии (2 %).
Tokyo Electron (Япония) - крупнейший в мире изготовитель обрабатывающего оборудования для производства полупроводников. По данным компании, в 2020 г. ее выручка составила 10,37 млрд долл. (2019 г. - 11,50 млрд долл.), в том числе от продажи оборудования для производства полупроводников - 9,75 млрд долл. (2019 г. -10,50 млрд долл.), оборудования для производства плоских панельных дисплеев -0,61 млрд долл. (2019 г. - 1 млрд долл.). Поставки оборудования компании осуществляются в Тайвань (24,2 %), Северную Америку (19,4 %), Китай (18,3 %), Японию (15 %), Южную Корею (14,3 %), страны Европы (5,5 %) и страны Юго-Восточной Азии (3,3 %).
Основным производителем (до 80 % от мирового производства) литографического оборудования для полупроводниковой промышленности является компания ASML (Нидерланды). Литографические установки ASML используются в производстве интегральных микросхем. Компания ASML - единственный производитель оборудования для фотолитографии в глубоком ультрафиолете (EUV) с длиной волны 13,5 нм, с 2019 г. - с длиной волны 7 нм. По данным компании ASML, в 2020 г. выручка от продаж составила 13,98 млрд евро (2019 г. - 11,82 млрд евро), в том числе от продаж оборудования - 10,32 млрд евро (2019 г. - 9,00 млрд евро). Поставки оборудования в 2020 г. осуществлялись в Тайвань (36 %), Южную Корею (31 %), Китай (18 %), США (9 %), Японию (3 %), ЕМЕА - Европа, Россия, Ближний Восток, Африка (3 %).
Lam Research (США) - корпорация, занимающаяся проектированием, производством, маркетингом и обслуживанием оборудования для обработки полупроводников, используемого для изготовления интегральных микросхем. По данным финансовой отчетности компании Lam Research, в 2020 г. выручка от продаж составила 11,93 млрд долл. (2019 г. - 9,55 млрд долл.), в том числе от продаж оборудования - 7,97 млрд долл. (2019 г. - 6,30 млрд долл.). Поставки оборудования в 2020 г. осуществлялись в Китай (34 %), Южную Корею (25 %), Тайвань (16 %), Японию (10 %), страны Юго-Восточной Азии (6 %), США (6 %), страны ЕС (3 %).
KLA Corporation (США) - компания, поставляющая системы управления технологическими процессами и производствами для полупроводниковой промышленности и других отраслей, связанных с наноэлектроникой. По данным компании, в 2020 г. ее выручка составила 5,95 млрд долл. (2019 г. - 4,96 млрд долл.), в том числе от продаж обрабатывающего оборудования - 4,06 млрд долл. (2019 г. - 3,42 млрд долл.). Оборудование компании в 2020 г. поставлялось в Тайвань (26 %), Китай (26 %),
Южную Корею (13 %), США (13 %), Японию (12 %), страны ЕС (6 %), страны Юго-Восточной Азии (4 %).
Результаты анализа объемов и географии продаж ведущих мировых производителей обрабатывающего оборудования для полупроводниковой промышленности позволяют оценить распределение потребления по странам и регионам мира. Общий объем мирового потребления обрабатывающего оборудования для полупроводниковой промышленности в 2020 г. составил около 69 млрд долл. (2019 г. - 59 млрд долл.), в том числе Тайвань - 26 %, Китай - 25 %, Южная Корея - 21 %, США - 11 %, Япония -10 %, страны Европы - 4 %, страны Юго-Восточной Азии - 3 %.
Российское потребление обрабатывающего оборудования для полупроводниковой промышленности в 2020 г. составило 4,6 млрд руб. (64 млн долл.); практически все потребляемое в России оборудование импортное. В настоящее время в России имеется лишь несколько микропредприятий, занимающихся производством оборудования для полупроводниковой промышленности: ООО «СОРЭНЖ» (г. Санкт-Петербург) - выручка в 2020 г. составила 7,9 млн. руб.; ООО «НордЛаб» (г. Москва) - 7,3 млн руб.; ООО «Технолаб» (г. Владивосток) - 2,6 млн руб. и др. В 2019 г., согласно данным Росстат, в России произведено оборудования и аппаратуры для производства полупроводниковых слитков или пластин, полупроводниковых устройств, электронных интегральных микросхем или плоскопанельных дисплеев на сумму всего 5 млн руб.
Наряду с обрабатывающим оборудованием необходимое условие развития полупроводниковой промышленности - обеспечение производства промышленными роботами. По оценке Research and Markets [10], объем мирового рынка промышленных роботов (не включая стоимости компонентов, программного обеспечения и системного инжиниринга) в 2020 г. составил 24,35 млрд долл., ожидаемые темпы роста мирового рынка на период до 2026 г. - 14,1 % в год. По данным IFR (Международной федерации робототехники) [11], в конце 2019 г. мировой парк промышленных роботов достиг 2,72 млн ед., в том числе в производстве электронной и электротехнической продукции -672 тыс. ед. Количество новых промышленных роботов, установленных в 2019 г., составило 373 тыс. ед. (2018 г. - 422 тыс. ед.), в том числе в производстве электронной и электротехнической продукции - 88 тыс. ед. (2018 г. - 105 тыс. ед.). Снижение темпов установки новых промышленных роботов в производстве электронной и электротехнической продукции связано с «насыщением» указанных производств роботами, поскольку в предыдущие годы темпы их роботизации были наиболее высокими.
Достоверным показателем роботизации является показатель плотности роботов в обрабатывающей промышленности (количество используемых роботов на 10 тыс. работников). Лидеры по данному показателю в 2019 г. - страны с наиболее развитой электронной промышленностью: Сингапур (918 ед. на 10 тыс. работников), Южная Корея (855 ед.), Япония (364 тыс. ед.), Германия (346 ед.). Две крупнейшие экономики мира - США и Китай - имеют менее высокую степень роботизации обрабатывающей промышленности (228 и 187 ед. соответственно). Это связано с тем, что в этих странах отрасли - ключевые пользователи промышленных роботов (в частности, электронная промышленность) - не имеют в ВВП столь существенной доли, как в странах-лидерах по уровню роботизации. Например, электронная промышленность Сингапура, включающая в себя филиалы большинства ведущих транснациональных компаний мира (Broadcom, Micron Technology, Texas Instruments, Global Foundries, UMC, Infineon и др.), а также крупные сингапурские компании (STATS ChipPAC и др.) и формирующая 48 % выручки всей промышленности, использует до 75 % парка промышленных роботов этой страны.
Показатель плотности роботов в обрабатывающей промышленности России в настоящее время крайне низкий и составляет 5 ед. на 10 тыс. работников (всего установлено 6 тыс. промышленных роботов). Объем российского потребления промышленных роботов в 2019 г. равен 1 тыс. ед. Для сравнения: в Китае - 140,5 тыс. ед., в Японии -49,9 тыс. ед., в США - 33,3 тыс. ед., в Южной Корее - 27,9 тыс. ед., в Германии -20,5 тыс. ед.
Из общего объема промышленных роботов наиболее значимыми для полупроводниковой промышленности являются коллаборативные роботы (коботы) и SCARA-роботы. SCARA-роботы могут быть как коботами, так и традиционными промышленными роботами, а коботы - как SCARA, так и роботами других типов.
SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm - шарнирно-сочлененный робот с избирательной податливостью манипулятора) - это усовершенствованные модели роботов-манипуляторов, которые отличаются высокой точностью позиционирования благодаря ограничению степени подвижности и использованию систем технического зрения. Конструктивно они жесткие в вертикальной плоскости, при этом достаточно гибкие в горизонтальной. К числу ведущих мировых производителей SCARA относятся ABB, Fanuc, Kuka, а также Seiko, Stäubli, Omron и Delta Electronics. Мировой рынок SCARA-роботов в 2019 г. составил 7,8 млрд долл. (53,6 тыс. шт.), в том числе грузоподъемностью до 5 кг - 3,2 млрд долл. Среднегодовой темп роста рынка SCARA -9,5 % [12]. Значительная часть SCARA-роботов потребляется предприятиями электронной и электротехнической промышленности - 32 %, или 2,48 млрд долл.
Кобот создан для совместной работы с человеком и спроектирован так, чтобы не подвергать опасности находящегося рядом работника. Кобот является более универсальным, экономичным и гибким решением роботизации по сравнению с традиционным промышленным роботом. Одна из областей, где использование коботов наиболее перспективно, - электронная промышленность, в том числе полупроводниковая. Кобо-ты в электронной промышленности используются преимущественно для операций перемещения изделий, упаковки / распаковки, а также контроля качества и выполнения тестов. Лидеры в производстве коботов - Kuka, Fanuc, Hanwha и Universal Robots.
Один из значимых трендов мирового рынка промышленных роботов - активный рост сегмента коботов. В 2019 г. в мире произведено 18 тыс. таких роботов (2018 г. -16 тыс., 2017 г. - 11 тыс.). Рынок коботов в 2019 г. оценивался в 725,8 млн долл., в том числе 292,5 млн долл. (40,3 %) - грузоподъемностью до 5 кг [13]. Ожидаемые темпы роста рынка коботов на период до 2027 г. - 42 % в год.
Российское производство промышленных роботов имеет очень малые объемы: в 2020 г. произведено всего 200 ед. стоимостью 360 млн руб. Промышленных роботов в России производят ООО «Эйдос-Робототехника» (выручка в 2020 г. составила 221,2 млн руб., в 2019 г. - 75,7 млн руб.), «Андроидная техника» (выручка в 2020 г. - 68,3 млн руб.), ООО «АвангардПЛАСТ» (выручка в 2020 г. - 37,3 млн руб.), ООО «БиАйДи Техно-лоджис Рус» (выручка в 2020 г. - 11,8 млн руб.) и др.
Отсутствие в России существенного по объемам и номенклатуре производства обрабатывающего оборудования и промышленных роботов для полупроводниковой промышленности - насущная проблема. Развитие такого производства - необходимое условие реализации намеченных планов по развитию полупроводниковой промышленности России в рамках Стратегии развития электронной промышленности России и Дорожной карты развития в России высокотехнологичной области «Новые поколения микроэлектроники и создание электронной компонентной базы».
Проблема обеспечения полупроводниковой промышленности обрабатывающим оборудованием и промышленными роботами. Результаты анализа мирового опыта показывают, что страны-лидеры в области полупроводниковой промышленности не всегда имеют достаточное собственное машиностроительное производство обрабатывающего оборудования и промышленных роботов (табл.3,4) [14].
Таблица 3
Импорт и экспорт обрабатывающего оборудования, используемого для полупроводниковой промышленности (код ТН ВЭД 8486), млрд долл.
Table 3
Import and export of processing equipment used for the semiconductor industry (HS code 8486),
billion USD
Импорт Экспорт г
Страна 2019 2020 Рейтинг 2020 2019 2020 Рейтинг 2020
Китай 27,68 32,82 1 3,75 4,28 6
Тайвань 19,33 18,24 2 3,23 3,54 7
Южная Корея 9,04 15,48 3 7,85 8,41 5
США 10,58 8,11 4 15,46 19,61 2
Сингапур 4,21 5,18 5 8,54 11,26 4
Япония 3,71 4,82 6 22,64 23,62 1
Нидерланды 3,66 4,60 7 13,71 15,20 3
Германия 1,17 1,23 8 2,45 2,27 8
Малайзия 1,15 0,98 9 0,94 1,23 9
Россия 0,11 0,07 23 0,006 0,002 32
Таблица 4
Импорт и экспорт промышленных роботов (код ТН ВЭД 847950), млн долл.
Table 4
Import and export of industrial robots (HS code 847950), million USD
Импорт Экспор )т
Страна 2019 2020 Рейтинг 2020 2019 2020 Рейтинг 2020
Китай 1032 1085 1 305 308 4
США 445 432 2 225 230 7
Германия 424 374 3 695 619 2
Италия 218 174 4 454 367 3
Индия 191 167 5 32 60 20
Южная Корея 182 150 6 204 156 8
Франция 172 150 7 335 253 5
Тайвань 105 99 15 136 136 12
Япония 89 83 21 1592 1724 1
Дания 43 23 32 259 249 6
Россия 33 35 37 2,3 2,8 42
Тайвань, один из крупнейших в мире производителей полупроводниковой продукции (6 % от мирового производства по стоимости в 2019 г.), существенно зависит от поставок обрабатывающего оборудования, используемого для полупроводниковой промышленности. Общий объем импорта такого оборудования в 2020 г. составил 18,2 млрд долл., в том числе из Нидерландов - 5 млрд долл., Японии - 4,6 млрд долл.,
США - 3,9 млрд долл. Зависимость от импорта роботов значительно ниже: объем тайваньского импорта промышленных роботов - 99,3 млн долл., в том числе из Японии -46,4 млн долл., Китая - 19,1 млн долл. и Германии - 13,2 млн долл.
Аналогичный пример - Южная Корея (19 % от мирового производства полупроводниковой продукции по стоимости в 2019 г.). Импорт обрабатывающего оборудования, используемого для полупроводниковой промышленности, в 2020 г. - 15,5 млрд долл., в том числе из Японии - 4,22 млрд долл., США - 4,15 млрд долл., Нидерландов -4,15 млрд долл. Корейский импорт промышленных роботов - 150 млн долл., в том числе из Японии - 82,4 млн долл., Китая - 29,8 млн долл., Германии - 13,8 млн долл.
Примером страны, обеспечивающей большую часть потребностей полупроводниковой промышленности в обрабатывающем оборудовании и промышленных роботах за счет собственного производства, является Япония (10 % от мирового производства полупроводниковой продукции по стоимости). В 2020 г. Япония импортировала обрабатывающее оборудование, используемое для полупроводниковой промышленности, всего на 4,8 млрд долл., в том числе из США - 1,9 млрд долл. Японский импорт промышленных роботов сравнительно небольшой (83 млн долл.), что обусловлено локализацией в Японии наиболее крупных компаний-производителей промышленных роботов (Fanuc, Yaskawa, Kawasaki, Nachi, Denso, Mitsubishi, Epson Robots и др.).
США - страна-лидер по производству полупроводниковой продукции (47 % по стоимости от мирового производства в 2019 г.), являющаяся также ведущим мировым производителем (52 % от мирового производства) обрабатывающего оборудования для полупроводниковой промышленности. Несмотря на второе (после Японии) место в мире по экспорту (19,61 млрд долл. в 2020 г.), в 2020 г. США импортировали обрабатывающее оборудование, используемое для полупроводниковой промышленности, на 8,11 млрд долл., в том числе из Японии - 3 млрд долл., Нидерландов - 1,6 млрд долл. Импорт в США промышленных роботов (432 млн долл., в том числе из стран ЕС -251 млн долл.) существенно превышает экспорт (230 млн долл.).
Китай - один из ведущих производителей (5 % по стоимости от мирового производства в 2019 г.) и потребителей (34 % по стоимости от мирового потребления в 2020 г.) полупроводниковой продукции. Китай зависит от импорта обрабатывающего оборудования, используемого для полупроводниковой промышленности. В 2020 г. объем импорта такого оборудования составил 32,82 млрд долл., в том числе из Японии -9,6 млрд долл., Южной Кореи - 6 млрд долл., США - 5,3 млрд долл., Нидерландов -2,8 млрд долл., Тайваня - 2,6 млрд долл. Китайский экспорт обрабатывающего оборудования для полупроводниковой промышленности значительно ниже импорта и составляет 2,7 млрд долл. Китайский импорт промышленных роботов - немногим менее 1,1 млрд долл., в основном из Японии (737 млн долл.). Основные потребности Китая в промышленных роботах удовлетворяются за счет собственного производства. По данным информационного агентства «Синьхуа», в 2020 г. в Китае произведено 226 тыс. промышленных роботов стоимостью (в соответствии с курсом юаня к доллару) 7,4 млрд долл.
По торгово-экономической позиции на рынке оборудования страны-лидеры в полупроводниковой промышленности можно разделить на три группы:
- страны, аффилированные США (Тайвань, Южная Корея и др.), имеющие значительную зависимость от импортных поставок оборудования из США, Японии, Германии, Нидерландов и других стран ЕС. США не заинтересованы в их экономическом ослаблении. При этом возможности экономического (наряду с политическим и военным) давления у США имеются. Примером такого давления служит успешное продвижение
планов по строительству в США филиала тайваньской компании TSMC. Строительство началось в I квартале 2021 г., ввод в эксплуатацию намечен на 2024 г. Продукция предприятия позволит уменьшить зависимость США от поставок 7-5-нм чипов из Тайваня примерно на 30 %;
- страны - технологические лидеры (США, Япония, Германия), полностью или в основном удовлетворяющие потребности полупроводниковой промышленности в оборудовании за счет собственного машиностроительного производства. Импортозависи-мость в отдельных сегментах рынка друг от друга или от стран первой группы не создает угрозы их технологической безопасности или обороноспособности;
- страны - конкуренты США, имеющие высокую импортозависимость от поставок оборудования и промышленных роботов для полупроводниковой промышленности. Наиболее заметным представителем этой группы является Китай. Успешное развитие полупроводниковой промышленности в России может добавить в список конкурентов США и нашу страну.
Значительный интерес представляет ситуация, сложившаяся в 2019-2020 гг. с поставками в Китай сканеров диапазона EUV (13,5 нм) и DUV (193 нм) - фотолитографического оборудования нидерландской компании ASML, необходимых для производства современной полупроводниковой продукции. Под давлением США поставки такого оборудования были приостановлены: сканеров EUV-диапазона - полностью, DUV-диапазона - были возобновлены в конце 2020 г. после объявления о начале работ по созданию производства DUV-сканеров китайской компанией Shanghai Micro Electronic Equipment (SMEE). Поставки литографических установок SMEE должны начаться в IV квартале 2021 г. Это оборудование позволит выпускать продукцию по нормам 28 нм. Для экономически эффективного выпуска продукции по нормам 14 нм и менее необходимы сканеры EUV-диапазона (13,5 нм), оснащение которыми китайских предприятий (SMIC и др.) пока невозможно.
Заключение. Для России в долгосрочной перспективе неактуален вариант развития полупроводниковой промышленности с опорой на поставки импортного обрабатывающего оборудования и промышленных роботов, особенно из стран, аффилированных США. Ввиду неизбежных ограничений поставок в Россию высокотехнологичного оборудования такое «зависимое» развитие никогда не позволит достичь глобальной конкурентоспособности на рынке полупроводниковой продукции. Кроме того, будут сохраняться угрозы технологической безопасности и обороноспособности страны.
Таким образом, единственным ответственным решением проблемы технологического обеспечения полупроводниковой промышленности России является формирование собственного производства обрабатывающего оборудования и промышленных роботов. Имеющиеся российские предприятия, производящие такую продукцию, характеризуются малыми объемами выпуска продукции и не могут рассматриваться в качестве базы для разворачивания крупного производства. Перспективным представляется вариант формирования нескольких крупных компаний (по основным группам машиностроительной продукции) при участии государства. В дальнейшем эти компании могут быть приватизированы. Такой подход в создании высокотехнологичных производств, значимых для обеспечения глобальной конкурентоспособности страны, практикуется в Китае, США, Франции и других странах.
Литература
1. Rimol M. Gärtner says worldwide semiconductor revenue grew 7,3 % in 2020 // Gärtner: [Web] / Gärtner, Inc. 14.01.2021. URL: https://www.gartner.com/en/newsroom/press-releases/2021-01-14-gartner-says-worldwide-semiconductor-revenue-grew-7-percent-in-2020 (дата обращения: 02.06.2021).
2. 2020 State of the U.S. semiconductor industry // Semiconductor Industry Association: [Web]. URL: https://www.semiconductors.org/wp-content/uploads/2020/06/2020-SIA-State-of-the-Industry-Report.pdf (дата обращения: 02.06.2021).
3. RossoD. Global semiconductor sales increase 6,5 % to $439 billion in 2020 // Semiconductor Industry Association: [Web]. 01.02.2021. URL: https://www.semiconductors.org/global-semiconductor-sales-increase-6-5-to-439-billion-in-2020/ (дата обращения: 02.06.2021).
4. Share of the global semiconductor industry by country in 2018 and 2019 // Statista: [Web]. URL: https://www.statista.com/statistics/510374/worldwide-semiconductor-market-share-by-country/ (дата обращения: 02.06.2021).
5. Intel to keep its number one semiconductor supplier ranking in 2020 // Research Bulletin: [Web] / IC Insights. 23.11.2020. URL: https://www.icinsights.com/data/articles/documents/1320.pdf (дата обращения: 02.06.2021).
6. TSMC wants to end the global semiconductor shortage // Observatorio Nacional 5G: [Web] / Mobile World Capital Barcelona. 08.04.2021. URL: https://on5g.es/en/tsmc-quiere-acabar-con-la-escasez-mundial-de-semiconductores/ (дата обращения: 02.06.2021).
7. Production forecasts for the global electronics and information technology industries // JEITA: [Web]. 16.12.2020. URL: https://www.jeita.or.jp/english/press/2020/1216.pdf (дата обращения: 02.06.2021).
8. Кинякина Е., Исакова Т. На модернизацию российской микроэлектроники нужно почти 800 млрд рублей // Ведомости: [Электронный ресурс] / АО Бизнес Ньюс Медиа. 07.09.2020. URL: https://www.vedomosti.ru/technology/articles/2020/09/07/838963-modernizatsiyu-mikroelektroniki (дата обращения: 02.06.2021).
9. Semiconductor equipment revenue worldwide from 2017 to 2019, by supplier // Statista: [Web]. URL: https://www.statista.com/statistics/532224/worldwide-semiconductor-wafer-level-manufacturing-equipment-vendor-revenue/ (дата обращения: 02.06.2021).
10. Industrial robotics market - growth, trends, COVID-19 impact, and forecasts (2021-2026) // Research and Markets: [Web]. Jan. 2021. 126 p. URL: https://www.researchandmarkets.com/reports/4756868/industrial-robotics-market-growth-trends (дата обращения: 02.06.2021).
11. IFR Press Conference, 24th September 2020, Frankfurt // International Federation of Robotics: [Web]. URL: https://ifr.org/downloads/press2018/Presentation_WR_2020.pdf (дата обращения: 02.06.2021).
12. Global SCARA robots market 2019-2028. 198 p. // Triton Market Research: [Web]. URL: https://www.tritonmarketresearch.com/reports/scara-robots-market (дата обращения: 01.06.2020).
13. Collaborative robots market size, share & COVID-19 impact analysis, 2020-2027 // Fortune Business Insights: [Web]. URL: https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/collaborative-robots-market-101692 (дата обращения: 02.06.2021).
14. International Trade Centre: [Web]. URL: https://www.trademap.org (дата обращения: 02.06.2021).
Поступила в редакцию 07.06.2021 г.; после доработки 07.06.2021 г.; принята к публикации 11.10.2021 г.
Зеленский Александр Александрович - кандидат технических наук, доцент, и.о. заведующего кафедрой промышленной электроники и интеллектуальных цифровых систем Московского государственного технологического университета «СТАНКИН» (Россия, 127994, ГСП-4, г. Москва, Вадковский пер., 1), a.zelenskiy@stankin.ru
Морозкин Марьян Сергеевич - начальник отдела технического контроля Московского государственного технологического университета «СТАНКИН» (Россия, 127994, ГСП-4, г. Москва, Вадковский пер.,1), marikonec@gmail.com
Грибков Андрей Армович - доктор технических наук, директор Аналитического центра Московского государственного технологического университета «СТАНКИН» (Россия, 127994, ГСП-4, г. Москва, Вадковский пер., 1), andarmo@yandex.ru
References
1. Rimol M. Gartner says worldwide semiconductor revenue grew 7.3 % in 2020. Gartner, Inc. 14.01.2021. Available at: https://www.gartner.com/en/newsroom/press-releases/2021-01-14-gartner-says-worldwide-semiconductor-revenue-grew-7-percent-in-2020 (accessed: 02.06.2021).
2. 2020 State of the U.S. semiconductor industry. Semiconductor Industry Association. Available at: https://www.semiconductors.org/wp-content/uploads/2020/06/2020-SIA-State-of-the-Industry-Report.pdf (accessed: 02.06.2021).
3. Rosso D. Global semiconductor sales increase 6.5 % to $439 billion in 2020. Semiconductor Industry Association. 01.02.2021. Available at: https://www.semiconductors.org/global-semiconductor-sales-increase-6-5-to-439-billion-in-2020/ (accessed: 02.06.2021).
4. Share of the global semiconductor industry by country in 2018 and 2019. Statista. Available at: https://www.statista.com/statistics/510374/worldwide-semiconductor-market-share-by-country/ (accessed: 02.06.2021).
5. Intel to keep its number one semiconductor supplier ranking in 2020. Research Bulletin, IC Insights. 23.11.2020. Available at: https://www.icinsights.com/data/articles/documents/1320.pdf (accessed: 02.06.2021).
6. TSMC wants to end the global semiconductor shortage. Observatorio Nacional 5G, Mobile World Capital Barcelona. 08.04.2021. Available at: https://on5g.es/en/tsmc-quiere-acabar-con-la-escasez-mundial-de-semiconductores/ (accessed: 02.06.2021).
7. Production forecasts for the global electronics and information technology industries. JEITA. 16.12.2020. Available at: https://www.jeita.or.jp/english/press/2020/1216.pdf (accessed: 02.06.2021).
8. Kinyakina E., Isakova T. Almost 800 billion rubles are needed for modernization of Russian microelectronics. Vedomosti, AO Business News Media. 07.09.2020. Available at: https://www.vedomosti.ru/ technology/articles/2020/09/07/838963-modernizatsiyu-mikroelektroniki (accessed: 02.06.2021). (In Russian).
9. Semiconductor equipment revenue worldwide from 2017 to 2019, by supplier. Statista. Available at: https://www.statista.com/statistics/532224/worldwide-semiconductor-wafer-level-manufacturing-equipment-vendor-revenue/ (accessed: 02.06.2021).
10. Industrial robotics market - growth, trends, COVID-19 impact, and forecasts (2021-2026). Research and Markets. Jan. 2021. 126 p. Available at: https://www.researchandmarkets.com/reports/4756868/industrial-robotics-market-growth-trends (accessed: 02.06.2021).
11. IFR Press Conference, 24th September 2020, Frankfurt. International Federation of Robotics. Available at: https://ifr.org/downloads/press2018/Presentation_WR_2020.pdf (accessed: 02.06.2021).
12. Global SCARA robots market 2019-2028. 198 p. Triton Market Research. Available at: https://www.tritonmarketresearch.com/reports/scara-robots-market (accessed: 01.06.2020).
13. Collaborative robots market size, share & COVID-19 impact analysis, 2020-2027. Fortune Business Insights. Available at: https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/collaborative-robots-market-101692 (accessed: 02.06.2021).
14. International Trade Centre. Available at: https://www.trademap.org (accessed: 02.06.2021).
Received 07.06.2021; Revised 07.06.2021; Accepted 11.10.2021. Information about the authors:
Alexander A. Zelensky - Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Acting Head of the Industrial Electronics and Intelligent Digital Systems Department, Moscow State Technological University «STANKIN» (Russia, 127994, Moscow, Vadkovsky ln., 1), a.zelenskiy@stankin.ru
Maryan S. Morozkin - Head of the Technical Control Department, Moscow State Technological University «STANKIN» (Russia, 127994, Moscow, Vadkovsky ln., 1), marikonec@gmail.com
Andrey A. Gribkov - Dr. Sci. (Eng.), Director of the Analytical Centre, Moscow State Technological University «STANKIN» (Russia, 127994, Moscow, Vadkovsky ln., 1), andarmo@yandex.ru
