Inwazja Rosji na Ukrainę oznacza dalsze problemy w dostawach półprzewodników

Zmniejszona dostępność surowców potrzebnych w produkcji układów scalonych powinna skłonić ich producentów do inwestowania w alternatywne strategie zaopatrzenia.

Inwazja Rosji na Ukrainę stanowi kolejny poważny wstrząs po wcześniejszym, wyczerpującym dla branży półprzewodników, dwuletnim pandemicznym okresie. Sektor ten wcześniej borykał się z poważnymi problemami związanymi z pandemią COVID‑19 i niewystarczającymi mocami produkcyjnymi, przy ciągle rosnącym popycie. Nowe zagrożenie dla produkcji półprzewodników może stać się najbardziej znaczącym z dotychczasowych: niczym niszczycielska fala uderzeniowa. Szczególnie dla firm z branży takich jak zaawansowane technologie, motoryzacja, elektronika użytkowa i sprzęt gospodarstwa domowego.

Problem polega na tym, że Ukraina jest największym dostawcą neonu – gazu niezbędnego do pracy laserów używanych w fazie litografii, która jest głównym procesem w produkcji półprzewodników. Bez tego gazu produkcja układów scalonych zostanie gwałtownie wstrzymana. Dotychczas Stany Zjednoczone zaopatrywały się w 90% neonu potrzebnego do produkcji półprzewodników w Ukrainie, zapewniającej również około 70% światowych dostaw. Ukraina jest także głównym dostawcą ksenonu oraz kryptonu, również kluczowych w produkcji układów scalonych.

Koncentracja tych strategicznie ważnych gazów w Ukrainie jest wypadkową historii przemysłu. Neon to produkt uboczny produkcji stali, zwłaszcza w zakładach hutniczych starszego typu, które obecnie znajdują się głównie we wschodniej Ukrainie. W byłym Związku Radzieckim (w skład którego wchodziła niegdyś Ukraina) istniało wiele tych wielkich zakładów, wyposażonych w urządzenia do separacji powietrza, które wychwytywały rzadkie gazy, w tym neon, krypton i ksenon, wykorzystywane w eksperymentalnej broni laserowej dużej mocy, pociskach i satelitach. Po rozpadzie ZSRR te starsze obiekty zastąpiono w dużej mierze nową infrastrukturą, w której nie stosowano technologii zbierania gazów, ponieważ nie było to uzasadnione ekonomicznie. Tymczasem Ukraina, kontynuując eksploatację zakładów hutniczych starego typu, stała się dominującym dostawcą powstających gazów, które okazały się nieodzowne dla światowego przemysłu półprzewodnikowego.

Przygotowując się na niedobory

Agresja Rosji na Ukrainie ujawniła także kilka innych wrażliwych punktów w łańcuchu dostaw dla półprzewodników. Rosja posiada obecnie 40% rynku palladu, 15% tytanu, 12% platyny i 10% miedzi, a wszystkie te surowce są niezbędne do wytwarzania produktów zaawansowanych technologicznie – takich jak katalizatory, silniki turbinowe, akumulatory jonowe i płytki drukowane – oraz procesów galwanicznych w produkcji układów scalonych. Sankcje nałożone przez G7 i inne kraje, podsycone światowym potępieniem inwazji na Ukrainę, sprawiają, że w najbliższej przyszłości Rosja będzie wątpliwym źródłem tych dostaw.

Jak szybko i jak mocno nowe zakłócenia w dostawach neonu mogą wpłynąć na branżę półprzewodników? W najbliższym czasie obecne dostawy powinny nadal łagodzić skutki kryzysu. Najwięksi gracze – ASML, GlobalFoundries, Intel, Micron i TSMC – podobno zgromadzili zapasy neonu i innych istotnych gazów, co było skutkiem wyciągnięcia wniosków z zakłóceń w łańcuchu dostaw wywołanych przez COVID‑19. Obserwatorzy branży wątpią jednak, czy większość innych producentów układów scalonych ma obecnie podobny bufor. Najwięksi gracze prawie na pewno wykorzystają swoją siłę nabywczą, aby pozostać pierwszymi w kolejce do dalszych dostaw i prawdopodobnie zorganizowali już bardziej zróżnicowane źródła zaopatrzenia.

Wszystko wskazuje na to, że kryzys przedłuży się i będzie stanowił przeszkodę dla dostaw po upływie trzech do sześciu miesięcy. Nikt nie wie, jak długo potrwa konflikt w Ukrainie, jak duże szkody spowoduje ani jak długo będą obowiązywać sankcje gospodarcze, ale obecnie sytuacja wygląda nie najlepiej. Ponieważ nie widać alternatywnego rozwiązania, a wszelkie zapasy będą się kurczyć, powinniśmy się przygotować na kolejne niedobory dostaw i dalszą inflację, w miarę jak łańcuchy dostaw będą powracać do równowagi.

Strategie łagodzenia skutków

Czy można zwiększyć podaż gazów niezbędnych do produkcji układów scalonych? Tak, ale wymaga to wiele wysiłku i kosztów. W następstwie inwazji Rosji na Krym w 2014 roku niektórzy amerykańscy producenci stali dostosowali swoje systemy separacji powietrza do wychwytywania neonu (ich potencjalny wpływ na dostawy chipów nie spotkał się z takim zainteresowaniem mediów, jak teraz, częściowo dlatego, że główne źródła neonu i innych gazów znajdują się poza Krymem). Linde, globalna firma z branży gazów technicznych, zbudowała zakład produkcji neonu w Teksasie. Chiny oraz Korea Południowa również podjęły działania w celu stworzenia własnych źródeł zaopatrzenia w neon.

Podobna reakcja w dzisiejszych czasach wymagałaby szybkiej instalacji technologii zbierania gazu w większej liczbie zakładów hutniczych, być może w ramach wspólnych przedsięwzięć wytwórni półprzewodników, firm litograficznych i producentów stali. Jest to zadanie czasochłonne i biorąc pod uwagę wydarzenia z Ukrainy oraz reakcję świata, należy rozpocząć jego realizację niezwłocznie.

Recykling neonu stanowi kolejną realną opcję; firmy oferujące technologie odzysku dążą do osiągnięcia współczynnika wychwytu do 90%. Recykling jest także bardziej przyjazny w kwestii emisji COIndeks dolny 2₂ niż zbieranie gazu z zakładów hutniczych. Jak dotąd niewielu producentów układów scalonych zainstalowało urządzenia do recyklingu; w przeszłości uważano, że koszt neonu jest wystarczająco wysoki, by uzasadnić tę inwestycję, lecz wkrótce ten pogląd może się zmienić. Producenci, którzy wybiorą recykling neonu, będą musieli wyłączyć swoje linie produkcyjne na czas zainstalowania niezbędnego sprzętu, co spowoduje spowolnienie produkcji w świecie żądnym układów scalonych.

Biorąc pod uwagę, że półprzewodniki są tak niezbędne we wszystkich gałęziach przemysłu, wszystkie firmy muszą natychmiast ocenić swoje ryzyko na wielu poziomach łańcucha wartości, w tym przynajmniej na drugim i trzecim poziomie dostaw, by zidentyfikować krytycznie zagrożone części składowe. Wiodące firmy już teraz prowadzą intensywną komunikację ze swoimi dostawcami, by poznać swój status ryzyka (i nakłaniają ich do tego samego), aktywnie gromadzą zapasy i kwalifikują alternatywnych dostawców. Zamiast zaawansowanej analityki czy platform sztucznej inteligencji najlepszym narzędziem do szybkiego przeprowadzenia dokładnej oceny ryzyka w całym łańcuchu dostaw jest sprawna komunikacja.

Ostatnie dwa lata dowiodły, że planowanie bardzo opłaca się firmom myślącym przyszłościowo, które aktywnie poszukują, odkrywają i unikają pułapek rozsianych po całym globalnym, napiętym łańcuchu dostaw. Dla wielu branż zależnych od półprzewodników ten ostatni okres napięć w dostawach sprawia, że planowanie staje się absolutną koniecznością. Firmy takie jak Tesla i General Motors wyróżniły się w tych pełnych trudności czasach dzięki proaktywnemu zabezpieczeniu swoich dostaw surowców. W końcu firmy te rozumieją, że nic nie liczy się bardziej niż niezawodne dostawy produktów. Organizacje inwestujące w myślenie przyszłościowe i planowanie scenariuszy dla nawet najbardziej podstawowych surowców będą czerpać największe zyski w obliczu najwyższego ryzyka.