Bár a most kitört vámháborúk jelentős bizonytalanságot visznek a dolgok megszokott rendjébe, a félvezetőket – processzorokat, memóriát – gyártó szektor összességében derűs jövő elé nézhet. Az igény minden bizonnyal meredeken nő majd, de az előnyökből nem minden szereplő részesedik egyforma mértékben. A jövő egyik nyertese a specializált célchipek és azok gyártói lehetnek.
◼︎ A jövő arénái
Korábbi számainkban már bemutattunk kettőt azon iparágak vagy technológiák közül, amelyeket a McKinsey a jövő gazdasági versenyarénáinak tart. (Az aréna definíciójáról lásd keretes írásunkat!) Most folytatjuk a jövő ígéretes területeinek feltérképezését: a mesterséges intelligencia és a közlekedés után a félvezetőipar jövőjébe nézünk bele.
Tartós növekedés
Amikor a digitális világról beszélünk, gyakran emlegetjük a felhőt, a mesterséges intelligenciát vagy a robotokat. Van azonban ennek a világnak egy olyan komponense, amely többnyire a háttérben, észrevétlenül teszi a dolgát, és csak ritkábban kerül az érdeklődés homlokterébe: ez a félvezető, vagyis azok a processzorok, integrált áramkörök és memóriachipek, amelyek nélkül ma már gyakorlatilag egy mikró is elképzelhetetlen. Akkor jövünk rá, hogy mennyire nem tudunk nélkülük élni, amikor valami váratlan helyzet miatt hiány támad belőlük: amikor a Covid-járvány szétzilálta az ellátási láncokat, még az autókba sem jutott belőlük elegendő.
A félvezetőipar a McKinsey értékelése szerint nemcsak a jövő, hanem a jelen arénája is, egyike annak a néhány iparági szektornak, amelyek évtizedeken át dinamikusan fejlődtek. 2005 és 2020 között az iparág bevételei évente átlagosan 7 százalékkal nőttek. Minden jel arra mutat, hogy ez a jövőben is így lesz. A jelen meghatározó trendjei – a mesterséges intelligencia, a gépi tanulás, a robotika vagy az önvezető járművek – még inkább növelni fogják az összetett, egy adott felhasználási területre fejlesztett chipek iránti igényeket.
| Mi az az aréna?
A McKinsey definíciója szerint az aréna olyan iparági szektort jelöl, amely rendelkezik két speciális jellemzővel: gyorsan növekszik és a gazdaság egészéhez képest dinamikusan alakulnak át benne az erőviszonyok. Az arénák nagyobb profitot realizálnak, mint a „normál” szektorok, aránytalanul sok globális óriásvállalat nő ki köreikből, és a többi szektornál lényegesen nagyobb esélyt kínálnak az új belépőknek arra, hogy az iparág meghatározó szereplőivé váljanak. Új aréna kialakulását jelezheti, ha egy szektorban radikálisan változnak az üzleti modellek és/vagy a technológia; nagy ütemben áramlik be a tőke; és nagy vagy növekvő a megcélozható piac. Ezeknek köszönhetően az arénák a verseny, az innováció és az értékteremtés központjaivá válnak a globális gazdaságban. Sorozatunkban körbejárunk néhány formálódó arénát; mostani cikkünk a félvezetőipart mutatja be. |
Egyes számítások szerint csak a generatív MI tavaly 0,2 quettaFLOPS számítási teljesítményt igényelt (egy quettaFLOPS 1030 számítási műveletet jelent másodpercenként). Ez a szám 2030-re 25 quettaFLOPS-ra nőhet, ami évente 125 százalékos növekedést jelent. Emellett a félvezetőipar többi felvevőpiaca is (fogyasztói elektronika, járműipar) dinamikus fejlődés elé néz. Az iparág szereplői komoly befektetéseket hajtanak végre: a teljes tőkebefektetések összege 2015 és 2022 között évente átlagosan 16 százalékkal nőtt.
2 ezer milliárd dolláros piac
A félvezetőipar növekedésének nagy része, mintegy 80 százaléka négy célpiacról származik: számítás és adattárolás; járműipar; vezeték nélküli kommunikáció; és ipari elektronika. A korábbi teljesítményből az is látszik, hogy a félvezetőipar egyelőre képes lépést tartani a növekvő igény miatt szükségessé váló kutatás-fejlesztési és gyártási beruházásokkal.
A McKinsey számításai szerint az iparág bevételei 2022-ben 630 milliárd dollárt tettek ki. Óvatos becslés szerint ez 2040-re 1700 milliárd dollárra nőhet; merészebb becslés alapján az összeg felmehet 2400 milliárd dollárra is (eközben az árak évente mintegy 2 százalékkal nőnek). Az éves átlagos növekedés ebben az időszakban 6-8 százalék lehet.
Számítás és adattárolás
A félvezetők legnagyobb felvevőpiaca továbbra is a klasszikus számítógépek és adattároló berendezések lesznek. Az innen származó bevételek a 2022-es 230 milliárd dollárról 2040-re 480-890 milliárd dollárra nőnek. A keresletet elsősorban a szerverekben használt chipek fűtik, de a PC-k, tárolórendszerek és a perifériák is igénylik a félvezetőket.
Több olyan trend is megfigyelhető, amely elősegíti a szegmens bővülését. A mesterséges intelligenciához és a felhőhöz kapcsolódó szolgáltatások rendkívül gyorsan nőnek, miközben újabb és újabb szervereket igényelnek. Az Nvidia adatközponti bevételei 2024 első negyedében ötszörösen haladták meg az egy évvel korábbit, és a cég forgalmának csaknem 90 százaléka származott az adatközponti szegmensből, köszönhetően a cég MI-specifikus chipjei iránti kielégíthetetlen igénynek. Több cég is a 100 milliárdos nagyságrendben jelentett be MI-beruházásokat, és ennek nagy részét az infrastruktúra emészti fel.
Ugyancsak a növekedés irányába hat, hogy a „normál” szerverprocesszorok mellett (vagy helyett) inkább a specializált, az MI-terheléseket jobban kiszolgáló chipeket keresik a számítógépgyártók és ügyfeleik. Erre még rátesz egy lapáttal, ha a fejletlenebbnek mondható országokban is belendül a digitalizáció, amihez megint csak az infrastruktúra bővítésére van szükség.
Járműipar
Kisebb, de dinamikusabban növekvő felvevőpiac a járműipar. Az autókban használt félvezetőkből származó bevétel 2022-ben 60 milliárd dollár volt a McKinsey szerint; ez 2040-re 300-390 milliárd dollárra nőhet, ami évente átlagosan 10-11 százalékos erősödést jelent. Itt nem is annyira a felhasznált chipek számának növekedésére lehet számítani, hanem az egy járműbe beépített félvezetők átlagos költsége fog jelentősen emelkedni, 600-ról 1400 dollárra a vizsgált időszakban. Ennek oka, hogy terjednek az elektromos autók (ezekbe tízszer annyi félvezető kell, mint a hagyományosokba); az önvezető funkciók egyre több szenzort és feldolgozóegységet jelentenek; végül pedig a fedélzeti infotainment rendszerek is egyre kifinomultabbak lesznek.
Vezeték nélküli kommunikáció
Ez a részpiac 2040-re 400-500 milliárd dollárosra nőhet a két évvel korábbi 180 milliárd dollárról. Az 5-6 százalékos évi növekedés mintegy fele az okostelefonok iránti bővülő keresletből fakad majd, különösen ahogy meghódítják a fejlődő piacokat is. A további bővülés az egyéb vezeték nélküli eszközökből és a infrastruktúrából származik. A szegmens tényleges teljesítménye nem kis mértékben függ attól, hogy a felhasználók milyen sebességgel váltanak csúcskategóriás és 5G-képes mobiltelefonokra.
Ipari elektronika
Ez még kisebb szegmenst jelent, 2040-re is „csak” 200-300 milliárd dolláros bevételt termel a félvezetőipar számára. Itt olyan félvezetőkre gondolhatunk, amelyeket orvosi berendezésekben, ipari automatizálási rendszerekben vagy megújuló energiaforrások berendezéseiben használnak.
Vannak egyeduralkodók – de meddig?
A piaci viszonyok átrendeződése a félvezetőiparban nem olyan könnyű, de nem is lehetetlen – elég csak az Nvidia elmúlt egy éves szárnyalására és az Intel vesszőfutására gondolnunk. Az iparágban a szereplők négy fontosabb típusát különböztethetjük meg. Az első a saját gyártókapacitás nélküli cégek, amelyek csak tervezik a chipeket (mint az Nvidia); a bérgyártók (foundries), amelyek legyártják ezeket a lapkákat a megrendelőnek (mint a tajvani TSMC); az integrált gyártók, amely terveznek és gyártókapacitással is rendelkeznek (Intel, Samsung); és végül azok a vállalatok, amelyek specializált berendezéseket adnak el a gyártóknak (leghíresebb képviselőjük a holland ASML).
Jellemző a félvezetőpiacra, hogy bizonyos szegmenseket néhány nagy gyártó ural, amely olcsóbb (vagy jobb, nagyobb teljesítményű) termékeket kínál. Csak néhány példa a közelmúltból: 2022-ben az ASML mondhatta magáénak a litográfiai gyártóberendezések 18 milliárd dolláros piacának 87 százalékát; az Nvidia a grafikus processzorok piacának 84 százalékát uralta; a TSMC-é volt a több mint 100 milliárdos bérgyártási piac közel kétharmada; a Samsung pedig a memóriachipek szegmensében vitt el egymaga 37 százalékot.
Kívülről is érkeznek
Bár a piacot valószínűleg továbbra is a nagy játékosok uralják majd, a piaci részesedések minden bizonnyal változni fognak. Ennek oka pedig, hogy egyre nagyobb igény mutatkozik az olyan chipek iránt, amelyek egy-egy speciális igényt elégítenek ki. Jó példák erre a generatív mesterséges intelligencia betanításához és futtatásához szükséges processzorok. Ezen a téren a GPU-k (grafikus processzorok) architektúrájára épülő chipek teljesítenek a legjobban, ezért is nőtt drámaian az Nvidia bevétele és részvényárfolyama 2024-ben, a világ egyik legértékesebb cégévé téve a gyártót.
Hasonló a helyzet a mobilkészülékekben használt chipekkel: ezek a nagy teljesítményt alacsony fogyasztással kombinálják. Itt a Qualcomm az egyik legerősebb játékos, és az Intel bajait sokan pontosan annak tudják be, hogy nem ismerte fel időben a mobilok jelentőségét.
Ugyancsak megváltoztathatja az erőviszonyokat, hogy a nem hagyományos gyártók is belépnek a piacra, amennyiben inkább maguk tervezik a készülékeikhez szükséges chipeket ahelyett, hogy másoktól vásárolnák meg azokat. Az egyik legfontosabb példa az Apple, amely egyre inkább saját fejlesztésű – és igen nagy teljesítményű – processzorokat használ a mobiljaiban és újabban számítógépeiben is. A Meta és az Alphabet (Google) az óriási adatközpontjaiban használt szerverprocesszorokat fejleszti maga, és a Tesla is tervez félvezetőket autóinak önvezető funkcióihoz. Mindezek a fejlemények – ha tovább folytatódnak – a gyártókapacitás nélküli chiptervező cégek piaci kilátásait rontják. Magában a chipgyártásban nem ilyen könnyű felrúgni az erőviszonyokat, mert egy-egy gyár felépítése irdatlan összegekbe kerül, és üzemeltetése is sok erőforrást emészt fel.
Kockázatok
Mindez persze csak akkor állja meg a helyét, ha az iparág fejlődését kizárólag piaci és technológiai trendek befolyásolják. Az utóbbi egy-két év (és különösen az elmúlt pár hónap) fejleményei azonban erős kétségeket ébresztettek.
Mára mindenki felismerte, hogy a chipgyártás (és a hozzá kapcsolódó ellátási lánc) feletti ellenőrzés geopolitikai jelentőséggel bír. Legyen szó az Egyesült Államokról, az Európai Unióról, Kínáról vagy éppen Dél-Koreáról, minden gazdasági hatalom arra törekszik, hogy saját határain belül és fennhatósága alatt olyan chipgyártási képességeket és kapacitásokat hozzon létre, amelyek legalább részben függetleníthetik őket a többi nagyhatalomtól. Az ezzel kapcsolatos törekvések, és a hozzájuk kapcsolódó, 100 milliárd dollárokban mérhető beruházások, támogatások és exportkorlátozások (nem beszélve az ebben a szektorban már korábban elindult, de április elején új lendületet kapott vámháborúról), egy évtizeden, vagy rövidebb időn belül is alapjaiban átrajzolhatják a félvezetőipar térképét és erőviszonyait.
És akkor ott van még a technológia kérdése is. A Moore-törvényt ugyan már sokszor temették, de a mérnökök eddig megtalálták a módját, hogy még több tranzisztort zsúfoljanak egy lapkára, és így még nagyobb számítási teljesítményt csikarjanak ki a processzorokból. Nagy kérdés azonban, hogy mi lesz, ha egyszer elfogynak a műszaki tartalékok a „hagyományos” eljárással készülő félvezetők technológiáiból, és ellaposodik a teljesítménynövekedés eddig megszokott görbéje?
