หัวเว่ยขยายเครือข่ายการผลิตชิป มุ่งสร้างห่วงโซ่อุปทานที่พึ่งพาตนเอง

เจาะเครือข่ายชิปใหม่ของหัวเว่ย

หัวเว่ยและกลุ่มบริษัทชิปในเครือกำลังเร่งเข้าซื้อกิจการ สร้างโรงงาน และวางแผนเพิ่มกำลังการผลิตทั่วประเทศจีน เป้าหมายคือการเชื่อมโยงห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ภายในประเทศให้พึ่งพาตนเองได้ เพื่อรองรับตั้งแต่โปรเซสเซอร์สมาร์ตโฟนไปจนถึงชิปเร่งประมวลผล AI สำหรับดาต้าเซ็นเตอร์ ความพยายามนี้เห็นได้จากการก่อสร้างโรงงาน การลงทุนที่เพิ่มขึ้นในวัสดุและเครื่องมือผลิตชิป ตลอดจนบทบาทที่ประสานงานมากขึ้นของหัวเว่ยในฐานะผู้รวบรวมผู้จัดหาที่ก่อนหน้านี้ทำงานแยกจากกัน

ขอบเขตการดำเนินงานครอบคลุมหลายด้าน ตั้งแต่อุปกรณ์หลักสำหรับการผลิต วัสดุไวแสงและสารเคมีเฉพาะทาง ฮาร์ดแวร์สำหรับการบรรจุและทดสอบชิป ไปจนถึงซอฟต์แวร์ออกแบบอัตโนมัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่นักออกแบบใช้แปลงพิมพ์เขียวให้เป็นชิป ฐานการผลิตแห่งใหม่กำลังก่อตัวขึ้นในเซินเจิ้น โดยมีสามแห่งที่เชื่อมโยงกับหัวเว่ยและพันธมิตรใกล้ชิดเดินหน้าโครงการด้วยเงินทุนสนับสนุนจากเมือง หัวเว่ยดำเนินงานหนึ่งแห่ง ส่วนอีกสองแห่งดำเนินงานโดย SiCarrier ผู้ผลิตอุปกรณ์ผลิตชิป และ SwaySure ผู้ผลิตหน่วยความจำ บุคลากรและองค์ความรู้เคลื่อนย้ายระหว่างแต่ละแห่ง ทำให้พัฒนากระบวนการร่วมกันและแก้ปัญหาได้โดยประสานงานกัน

เบื้องหลังการก่อสร้างคือโครงการลงทุนที่เร่งตัวขึ้นหลังบริษัทถูกสหรัฐฯ ควบคุมการส่งออกในปี 2019 ข้อมูลสาธารณะระบุว่าหัวเว่ยและกองทุนที่เกี่ยวข้องลงทุนในธุรกิจที่เกี่ยวข้องกับชิปมากกว่า 60 แห่ง ปัจจุบันบริษัทในเครือกำลังควบรวมคู่แข่งในประเทศ เพิ่มกำลังการผลิต และเปิดตัวผลิตภัณฑ์ทดแทนชิ้นส่วนนำเข้า เป้าหมายคือสร้างหลักประกันด้านอุปทานให้กับอุปกรณ์เรือธง เช่น สมาร์ตโฟนตระกูล Mate และผลิตภัณฑ์ดาต้าเซ็นเตอร์อย่างโปรเซสเซอร์ AI Ascend พร้อมลดการพึ่งพาจุดคอขวดจากต่างประเทศ

เหตุใดหัวเว่ยจึงสร้างห่วงโซ่อุปทานชิปขึ้นใหม่

มาตรการควบคุมการส่งออกจำกัดสิ่งที่ผู้ซื้อชาวจีนสามารถจัดหาได้ ทั้งชิปประมวลผลขั้นสูง ชิปเร่งประมวลผล AI เครื่องมือผลิตชิป และซอฟต์แวร์ออกแบบ สหรัฐฯ เข้มงวดกฎระเบียบหลายครั้งนับตั้งแต่ปี 2019 โดยเพิ่มรายการควบคุม เช่น หน่วยความจำแบนด์วิดท์สูงและโมเดล AI รุ่นใหม่ พันธมิตรสำคัญอย่างญี่ปุ่นและเนเธอร์แลนด์ก็ปรับมาตรการควบคุมให้สอดคล้องกัน ทั้งด้านลิโทกราฟีและเครื่องมืออื่น ๆ ในปีนี้ ไต้หวันยังเพิ่มหัวเว่ยและ Semiconductor Manufacturing International Corporation ลงในรายชื่อหน่วยงานที่ต้องได้รับอนุมัติก่อนทำธุรกรรมด้านเทคโนโลยีอ่อนไหว ขั้นตอนดังกล่าวทำให้การสนับสนุนการออกแบบชิปและการจัดหาวัสดุเฉพาะทาง ซึ่งก่อนหน้านี้ส่งจากเกาะไปยังลูกค้าในจีน มีความซับซ้อนมากขึ้น

ข้อจำกัดบีบให้หัวเว่ยต้องหาสิ่งทดแทนปัจจัยการผลิตหลักและปรับเส้นทางการพัฒนา ก่อนมีข้อจำกัด บริษัทพึ่งพา Intel, Qualcomm, Broadcom และ TSMC หลังมาตรการมีผล หัวเว่ยกระชับความสัมพันธ์กับผู้จัดหาในประเทศ เช่น SMIC สำหรับการผลิตเวเฟอร์ และ BOE Technology สำหรับจอแสดงผล ในระดับซอฟต์แวร์ หัวเว่ยพัฒนา HarmonyOS เพื่อเป็นทางเลือกแทนบริการมือถือของ Google ซึ่งบริษัทไม่สามารถติดตั้งล่วงหน้าได้อีกต่อไป พร้อมผลักดันบริการคลาวด์และผลิตภัณฑ์สำหรับองค์กรเพื่อกระจายแหล่งรายได้

ปักกิ่งสนับสนุนความเคลื่อนไหวเหล่านี้ด้วยนโยบายและเงินทุน โครงการระดับชาติ รวมถึง Big Fund และแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติฉบับปัจจุบัน ระดมทรัพยากรไปสู่ลิโทกราฟี วัสดุ การบรรจุชิปขั้นสูง และซอฟต์แวร์ออกแบบ การปรับเปลี่ยนผู้นำยังรวมศูนย์การตัดสินใจด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ในบริบทนี้ หัวเว่ยเปลี่ยนบทบาทจากผู้นำด้านโทรคมนาคมมาเป็นผู้ประสานงานห่วงโซ่อุปทาน ดึงผู้ผลิตอุปกรณ์ บริษัทวัสดุ และนักออกแบบชิปเข้าสู่กระบวนการร่วมกันที่มุ่งพึ่งพาตนเอง

ภาพการขยายฐานการผลิตในพื้นที่

ในเซินเจิ้น โรงงานสามแห่งที่เชื่อมโยงกับหัวเว่ยและพันธมิตรถูกออกแบบให้สนับสนุนซึ่งกันและกัน หัวเว่ยดำเนินสายการผลิตที่มุ่งผลิตโปรเซสเซอร์สมาร์ตโฟนและชิป AI Ascend ส่วน SiCarrier จัดหาอุปกรณ์ผลิตเวเฟอร์และความเชี่ยวชาญด้านกระบวนการ ขณะที่ SwaySure มุ่งเน้นด้านหน่วยความจำ เงินทุนท้องถิ่นสนับสนุนโครงการ และทีมงานจากแต่ละแห่งทำงานข้ามพื้นที่ตามความจำเป็น โครงสร้างนี้คล้ายเครือข่ายภายในของผู้จัดหาเฉพาะทางที่ขึ้นตรงต่อสำนักงานโครงการส่วนกลาง มากกว่าโรงงานบูรณาการแนวดิ่งแห่งเดียว

แนวทางด้านเทคโนโลยีใช้ลิโทกราฟีอัลตราไวโอเลตระดับลึก (DUV) ซึ่งมีให้ใช้ภายในประเทศ แทนลิโทกราฟีอัลตราไวโอเลตสุดขั้ว (EUV) ที่ถูกจำกัด DUV ไม่สามารถสร้างลวดลายขนาดเล็กที่สุดได้ในครั้งเดียว วิศวกรจึงใช้การสร้างลวดลายหลายรอบ โดยแบ่งลวดลายออกเป็นหลายขั้นตอนที่จัดแนวให้ตรงกัน หัวเว่ยได้รับสิทธิบัตรเกี่ยวกับการสร้างลวดลายสี่ชั้นแบบจัดแนวด้วยตนเอง ซึ่งใช้สเปเซอร์และลำดับการกัดผิวอย่างระมัดระวังเพื่อสร้างเส้นขนาดเล็กมากด้วย DUV วิธีนี้ทำให้ได้ขนาดลักษณะโครงสร้างที่พบในโหนดอย่าง 7 nm แม้จะเพิ่มต้นทุนและทำให้ควบคุมอัตราผลผลิตกับปริมาณการผลิตได้ยากขึ้น

ซอฟต์แวร์ออกแบบเป็นอีกองค์ประกอบสำคัญ ระบบออกแบบอัตโนมัติทางอิเล็กทรอนิกส์ หรือ EDA คือชุดเครื่องมือที่แปลงสถาปัตยกรรมชิปให้เป็นผังวงจรซึ่งตรงกับกระบวนการผลิตเฉพาะ เครื่องมือชั้นนำจำนวนมากมีต้นกำเนิดในสหรัฐฯ และเผชิญข้อจำกัดด้านใบอนุญาต ผู้พัฒนาในประเทศกำลังเข้ามาเติมช่องว่างสำหรับกระบวนการที่ใช้ DUV เมื่อไม่นานมานี้ Qiyunfang ซึ่งเชื่อมโยงกับ SiCarrier เปิดตัวผลิตภัณฑ์ EDA สองรายการที่มีทรัพย์สินทางปัญญาเป็นของตนเอง เชื่อกันว่าหัวเว่ยกำลังตรวจสอบและปรับแต่งขั้นตอนการทำงานเหล่านี้ให้เหมาะกับความต้องการของตน โดยค่อย ๆ เปลี่ยนเครื่องมือนำเข้าในส่วนที่อยู่ภายใต้มาตรการควบคุม

วัสดุและการทดสอบก็มีความก้าวหน้าควบคู่กัน วัสดุไวแสง ซึ่งเป็นสารเคลือบที่ตอบสนองต่อแสงและใช้ในกระบวนการลิโทกราฟี เป็นจุดคอขวดมาโดยตลอด Jiangsu HHCK Advanced Materials ซึ่งหัวเว่ยถือหุ้นส่วนน้อย เข้าซื้อคู่แข่งในประเทศเพื่อเพิ่มปริมาณการผลิตและขยายขอบเขตผลิตภัณฑ์ ด้านสารเคมี หัวเว่ยสนับสนุนการขยายกิจการของ Zhuhai Cornerstone ให้เป็นผู้จัดหาผลิตภัณฑ์ครบวงจรที่สามารถแข่งขันกับผู้เล่นรายใหญ่ระดับโลก ส่วนปลายน้ำ Maxone Semiconductor ก้าวขึ้นสู่กลุ่มผู้นำระดับโลกด้านการ์ดโพรบ MEMS ซึ่งเป็นอุปกรณ์จับยึดความแม่นยำสูงที่เชื่อมต่อเวเฟอร์เข้ากับเครื่องทดสอบ Hubble ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของหัวเว่ยถือหุ้นในสัดส่วนที่มีนัยสำคัญ Maxone วางแผนใช้เงินทุนที่ระดมได้ผ่านตลาดท้องถิ่นเพื่อผลิตปัจจัยการผลิตที่ยังต้องนำเข้าในประเทศ และขยายการผลิตให้ลูกค้าซึ่งรวมถึงนักออกแบบชิป โรงงานรับจ้างผลิต และผู้ให้บริการประกอบและทดสอบชิปในจีน

แผนที่การลงทุน

นับตั้งแต่ปี 2019 หน่วยลงทุนของหัวเว่ยได้สนับสนุนผู้จัดหาหลากหลายกลุ่ม Hubble ลงทุนในบริษัทด้านอุปกรณ์ วัสดุ และการทดสอบ เพื่อเติมเต็มช่องว่างที่มาตรการควบคุมการส่งออกเผยให้เห็น Vertilite ซึ่งหัวเว่ยถือหุ้นส่วนน้อย เปิดโรงงานแห่งใหม่สำหรับผลิตเซมิคอนดักเตอร์สารประกอบที่ใช้ในออปติกและอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ซึ่งเป็นพื้นฐานของอุปกรณ์โทรคมนาคมและเครือข่ายดาต้าเซ็นเตอร์ Shanghai Winscene และ Aerotech กำลังขยายการผลิตด้านออปโตอิเล็กทรอนิกส์และระบบควบคุมการเคลื่อนไหว ซึ่งสนับสนุนการเชื่อมต่อความเร็วสูงและระบบย่อยของเครื่องมือผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ฐานผู้จัดหายังขยายไปสู่วัสดุอิเล็กทรอนิกส์และวัสดุไวแสง โดยบริษัทท้องถิ่นเข้าซื้อคู่แข่งเพื่อเพิ่มขนาดธุรกิจและความเชี่ยวชาญด้านกระบวนการ

รูปแบบการดำเนินงานมีความต่อเนื่อง หัวเว่ยกระจายความเสี่ยงผ่านการถือหุ้นส่วนน้อย แบ่งปันวิศวกรเมื่อจำเป็น แล้วสั่งซื้อสินค้าซึ่งช่วยให้บริษัทชั้นนำในประเทศมียอดผลิตเพียงพอที่จะพัฒนาธุรกิจให้เติบโต เมื่อเกิดจุดคอขวด บริษัทที่เกี่ยวข้องจะใช้การเข้าซื้อกิจการหรือการวิจัยและพัฒนาแบบเจาะจงเพื่ออุดช่องว่าง วิธีนี้เห็นได้แล้วในด้านวัสดุ วัสดุไวแสง EDA และอุปกรณ์ ในฝั่งการประมวลผล หัวเว่ยยังพัฒนาชิปเร่งประมวลผล AI Ascend และซีพียูสำหรับเซิร์ฟเวอร์ พร้อมลงทุนในเทคโนโลยีบรรจุชิปขั้นสูงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในจุดที่ลิโทกราฟีมีข้อจำกัด ขณะเดียวกัน จีนกำลังหันมาใช้ RISC V ซึ่งเป็นชุดคำสั่งแบบเปิด โดยบริษัทอินเทอร์เน็ตรายใหญ่พัฒนาชุดเครื่องมือและระบบปฏิบัติการที่หลีกเลี่ยงข้อจำกัดด้านใบอนุญาต

ข้อจำกัดที่ยังคงกำหนดทิศทางแผนของหัวเว่ย

EUV ยังคงเข้าถึงไม่ได้ และข้อเท็จจริงนี้กำหนดทิศทางของทุกอย่าง การสร้างลวดลายหลายรอบด้วย DUV ช่วยให้ได้โครงสร้างที่เล็กลง แต่เพิ่มจำนวนครั้งในการฉายแสงและขั้นตอนการผลิต ส่งผลให้ต้นทุนสูงขึ้นและอัตราผลผลิตลดลง ปัจจัยการผลิตขั้นสูงหลายรายการยังทดแทนในระดับการผลิตจำนวนมากได้ยาก หน่วยความจำแบนด์วิดท์สูง ฟิล์มบรรจุภัณฑ์บางประเภท เครื่องมือวัดขั้นสูง และเครื่องมือเคลือบผิวชั้นนำยังอยู่ภายใต้การครอบงำของผู้ขายต่างชาติ ทางเลือกภายในประเทศกำลังก้าวหน้า แต่การเพิ่มกำลังผลิตเครื่องมือและวัสดุที่ซับซ้อนให้ได้ปริมาณมากตามกำหนดเวลาเป็นเรื่องยาก

ระบบนิเวศ AI ก็เป็นความท้าทายอีกด้าน ชิปเร่งประมวลผลสมรรถนะสูงจะประสบความสำเร็จได้ก็ต่อเมื่อมีระบบนิเวศซอฟต์แวร์ที่เติบโตเต็มที่ Nvidia พัฒนา CUDA มาหลายปี จนสร้างความได้เปรียบจากคอมไพเลอร์ ไลบรารี และความคุ้นเคยของนักพัฒนา หัวเว่ยและบริษัทจีนอื่น ๆ กำลังสร้างคอมไพเลอร์และเฟรมเวิร์กที่ปรับให้เข้ากับชิปของตน โดยได้รับแรงสนับสนุนจากโครงการประมวลผลระดับชาติที่เชื่อมโยงคลัสเตอร์คอมพิวเตอร์ในหลายมณฑล ความคืบหน้ามีให้เห็นจริง แต่การย้ายมาใช้งานของนักพัฒนาต้องใช้เวลา มาตรการควบคุมการส่งออกรอบใหม่ยังอาจบังคับให้เปลี่ยนข้อกำหนดหรือผู้จัดหาอย่างฉับพลัน ด้วยเหตุนี้หัวเว่ยจึงเก็บบางส่วนของโครงการไว้เป็นความลับและทำงานผ่านพันธมิตร เพื่อลดความสนใจที่มุ่งไปยังความก้าวหน้าแต่ละรายการ

ผลกระทบต่อห่วงโซ่อุปทานโลก

ตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังแยกออกเป็นกลุ่มภูมิภาคที่ทับซ้อนกัน การขยายฐานการผลิตของหัวเว่ยทำให้จีนมีระบบนิเวศที่ครบถ้วนยิ่งขึ้น สามารถรองรับโหนดการผลิตที่成熟และชิปประมวลผลระดับกลางด้วยเครื่องมือและวัสดุในประเทศ อีกทั้งยังผลักดันขีดจำกัดของ DUV สำหรับอุปกรณ์ขั้นสูง บริษัทระดับโลกเผชิญระยะเวลารอสินค้านานขึ้น การตรวจสอบการปฏิบัติตามกฎที่เข้มงวดขึ้น และความจำเป็นในการจัดทำรายการวัสดุเฉพาะพื้นที่ให้สอดคล้องกับกฎระเบียบของแต่ละประเทศ ผู้บริหารฝ่ายจัดซื้อต้องตรวจสอบว่าโมดูลมีส่วนประกอบที่ถูกจำกัดหรือไม่ และผู้จัดหาอยู่ในรายชื่อคว่ำบาตรของสหรัฐฯ ไต้หวัน หรือยุโรปหรือไม่

สำหรับผู้ผลิตชิปในสหรัฐฯ ยอดขายที่สูญเสียไปในจีนส่งผลกระทบต่อรายได้และการจ้างงาน ผลกระทบดังกล่าวช่วยจุดกระแสถกเถียงในกรุงวอชิงตันเกี่ยวกับเครดิตภาษีและการประสานงานกับพันธมิตรให้เข้มข้นขึ้น เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้กฎฝ่ายเดียว การเพิ่มฐานโรงงานผลิตชิปในสหรัฐฯ ช่วยเสริมความยืดหยุ่นของห่วงโซ่อุปทาน ขณะที่กำลังการผลิตที่เพิ่มขึ้นของจีนในระดับ 28 nm, 40 nm และ 55 nm ทำให้เกิดการพึ่งพาแหล่งผลิตใหม่ในชิ้นส่วนที่ไม่ใช่ระดับแนวหน้า เช่น ชิปจัดการพลังงาน เซ็นเซอร์รับภาพ และไมโครคอนโทรลเลอร์ การควบรวมผู้จัดหาในประเทศของหัวเว่ยชี้ให้เห็นว่าระบบการผลิตชิปของจีนมีความยืดหยุ่นมากขึ้น แม้ยังมีช่องว่างในเทคโนโลยีล้ำสมัย ผลสุทธิคือตลาดเซมิคอนดักเตอร์ที่มีแหล่งผลิตสำรองระดับภูมิภาคมากขึ้น ต้นทุนการปฏิบัติตามกฎสูงขึ้น และการแบ่งปันเทคโนโลยีข้ามพรมแดนช้าลง

ประเด็นสำคัญ

• หัวเว่ยและบริษัทในเครือกำลังเร่งเข้าซื้อกิจการและสร้างโรงงาน เพื่อสร้างห่วงโซ่อุปทานชิปในจีนที่พึ่งพาตนเองได้
• นับตั้งแต่ปี 2019 มีการลงทุนมากกว่า 60 รายการ มุ่งเน้นวัสดุ อุปกรณ์ EDA การบรรจุชิป และการทดสอบ
• เครือข่ายสามแห่งในเซินเจิ้นที่ดำเนินงานโดยหัวเว่ย SiCarrier และ SwaySure แบ่งปันบุคลากรและเทคโนโลยี โดยได้รับการสนับสนุนจากเมือง
• หัวเว่ยใช้ DUV ร่วมกับการสร้างลวดลายหลายรอบ และมีสิทธิบัตรเกี่ยวกับการสร้างลวดลายสี่ชั้นแบบจัดแนวด้วยตนเอง เพื่อมุ่งสู่โหนดการผลิตขั้นสูง
• ซอฟต์แวร์ EDA ในประเทศเริ่มเกิดขึ้น โดย Qiyunfang เปิดตัวเครื่องมือที่ออกแบบให้เหมาะกับกระบวนการผลิตท้องถิ่น
• การขยายฐานวัสดุครอบคลุมวัสดุไวแสงและสารเคมี โดย HHCK และ Zhuhai Cornerstone เพิ่มกำลังผลิตเพื่อทดแทนสินค้านำเข้า
• Maxone ก้าวขึ้นสู่กลุ่มผู้นำระดับโลกด้านการ์ดโพรบ MEMS โดยมี Hubble เป็นผู้ถือหุ้น ช่วยเสริมกำลังการทดสอบ
• ไต้หวันจำกัดการทำธุรกิจกับหัวเว่ยและ SMIC แล้ว โดยปรับแนวทางให้สอดคล้องกับนโยบายควบคุมการส่งออกของพันธมิตร
• หัวเว่ยกำลังพัฒนาชิป AI Ascend และ HarmonyOS พร้อมขยายเทคโนโลยีบรรจุชิปขั้นสูงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพระบบ
• ข้อจำกัดสำคัญยังคงอยู่ที่เครื่องมือ EUV หน่วยความจำแบนด์วิดท์สูง วัสดุขั้นสูง และความพร้อมของระบบนิเวศซอฟต์แวร์