Обзор за 30 секунд: Полупроводники делаются не только инженерами, кристаллозаводами и передовым оборудованием, но и стабильной электросетью. Чем мощнее ИИ-чипы, тем больше электричества требуют кристаллическое производство, передовая упаковка, тестирование серверов и центры обработки данных. Тайвань благодаря этому получает козыри в глобальных цепочках поставок, но в один счёт попадают тарифы на электричество, импорт топлива, возобновляемая энергия, углеродные выбросы и риски отключений.
25,55 млрд кВт·ч.
Такой объём потребления электроэнергии ТСМК за 2024 год приводит технологическое издание Tom's Hardware. В той статье изначально шла речь о том, как ТСМК снижает пиковое потребление EUV-установок, и упоминалось, что энергосбережение инструментов EUV к 2030 году сэкономит 190 млн кВт·ч. Но в той же статье рядом указывался общий годовой объём потребления ТСМК — 25,55 млрд кВт·ч.1
Эти две цифры рядом меняют картину. Когда говорят «святая гора, защищающая страну», обычно имеют в виду ТСМК, передовые технологические процессы, стоимость акций, экспорт и дипломатические козыри. 25,55 млрд кВт·ч возвращают эту гору на землю — к электросетям, топливу, электростанциям, контрактам на возобновляемую энергию и каждому счёту.
Передовитый кристаллозавод не может остановиться. EUV-установки, кондиционирование чистых комнат, подача химикатов, очистка отработавших газов, системы сверхчистой воды, измерительное оборудование, центры обработки данных и резервные системы — всё это должно работать стабильно. Может ли чип идти в массовое производство, в конечном счёте решает и способность обеспечить стабильное электроснабжение.
Именно поэтому потребление электроэнергии полупроводниками не следует сводить к фразе «ТСМК много потребляет».
Более точный вопрос: когда Тайвань принимает на себя глобальный спрос на ИИ-чипы и передовое производство, кто обеспечивает это стабильное электричество? Кто несёт ответственность за импорт топлива и давление углеродных выбросов? Кто платит при пересмотре тарифов? Кто несет риски при отключениях или нестабильности сети?
ЯЭС №3 (Мааньшань) в Хэньчжунь, Пиндун. Спрос на электричество для ИИ и полупроводников вернул в публичное поле обсуждение ядерной энергии, газа, возобновляемых источников и устойчивости сетей. Фото: M. Weitzel. CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons.
Спрос ИИ в конечном счёте отражается на счётчике
Генеративный ИИ выглядит как облачный сервис, но на деле это работа машин.
Один ИИ-чип от проектия до запуска проходит через кристаллическое производство, передовое упакование, тестирование, материнские платы, блоки питания, системы охлаждения, стойки и центры обработки данных. На каждом этапе нужно электричество. Ранние этапы производства требуют электричества, потому что технологическое оборудование и чистая среда не могут прерываться. Поздние этапы упаковки требуют электричества, потому что интеграция чипов и памяти становится всё сложнее. ИИ-серверы требуют электричества, потому что GPU и ускорители превращают огромное количество энергии в вычисления — и в тепло.
Поэтому цепочка поставок ИИ — это не только абстрактное «вычислительное могущество». Вычислительная мощность имеет счёт за электричество, имеет сети, имеет газовые турбины, имеет закупки возобновляемой энергии и имеет углеродные выбросы.
Смысл указанных в начале 25,55 млрд кВт·ч не в том, чтобы шокировать, а в том, чтобы напомнить читателю: преимущество передовых технологических процессов строится на огромном и непрерывном энергопотоке. EUV-инструменты могут стать экономнее, чистые комнаты — оптимизироваться, заводские системы — настраиваться. Но пока спрос ИИ продолжает толкать производительность вверх, давление по общему объёму не исчезнет автоматически только потому, что отдельное устройство стало экономнее.
В этом и отличие эпохи ИИ от прошлой электроники. Раньше, говоря о тайваньском производстве, часто упоминали эффективность заводов, плотность поставщиков, инженерную культуру и сроки. Теперь добавляется вопрос: сможет ли Тайвань стабильно подключить глобальный спрос на вычислительную мощность к своим электросетям?
Если ответ утвердительный, электричество становится частью кредита доверия тайваньских цепочек поставок. Если ответ начинает колебаться, иностранные заказчики положат в свои расчётные таблицы место производства, доступ к возобновляемой энергии, риски отключений и геополитику.
Стабильность важнее дешевизны
Обычный человек, говоря об электричестве, сначала думает о цене. Но для кристаллозаводов стабильность, возможно, важнее самой по себе цены.
Многие этапы кристаллического производства должны проводиться непрерывно в строго контролируемой среде. Напряжённые скачки, кратковременные отключения, нестабильное качество электроснабжения могут привести к остановке оборудования, браку продукции или срыву производственного графика. Для обычной семьи отключение на несколько минут — бытовые неудобства; для передовитого кристаллозавода — несколько минут могут означать партию подложек, участок выходов годной продукции, а может быть, и доверие клиента.
Это и есть тот момент в борьбе за цепочки поставок, который легче всего упустить. Иностранные клиенты нуждаются в Тайване, потому что Тайвань способна долго, стабильно и вовремя поставлять чипы. Стабильное электроснабжение таким образом становится частью тайваньского кредита доверия.
Наоборот, когда международные клиенты и правительства оценивают, стоит ли перенести часть производства в США, Японию или Европу, электричество также становится фактором. Не только геополитические риски толкают к строительству заводов за рубежом, в расчёты входят и энергоснабжение, тарифная структура, доступ к возобновляемой энергии, устойчивость сетей.
Здесь есть тонкий нюанс: часть прошлой конкурентоспособности Тайваня обеспечивалась стабильным и относительно доступным электричеством. Но когда одновременно растут энергетический переход, цены на топливо, финансы «Тайваньской энергетической компании» (台電), промышленные тарифы и давление декарбонизации, этот фундамент перестаёт быть само собой разумеющимся.
Полупроводниковая отрасль хочет электричество «дешёвое, стабильное, низкоуглеродное, масштабируемое». Проблема в том, что эти четыре условия трудно выполнить одновременно. Дешёвое электричество может снизить издержки бизнеса, но заставит «Тайваньскую энергетическую компанию» или общество нести больше бремени; стабильное электричество может требовать резервной мощности, газовых турбин или накопителей; низкоуглеродное — возобновляемых источников, ядерной энергии или других низкоуглеродных решений; масштабируемость затрагивает землю, сети, порты, приёмные терминалы и принятие местными сообществами.
Так что электрическая проблема полупроводников затрагивает одновременно инженерию, финансы и политику.
Зелёная энергия постепенно становится условием заказа
У потребления электроэнергии полупроводниками есть ещё один слой давления: обязательства клиентов по декарбонизации.
Apple, NVIDIA, гиперскейлеры и глобальные бренды все сталкиваются с давлением углеродных выбросов в цепочках поставок. Они смотрят не только на то, сможет ли ТСМК сделать чип, но и на источник электричества для его производства. Когда клиенты обещают нетто-ноль или RE100, электричество поставщика перестаёт быть только внутренней статьей расходов — оно становится частью углеродного следа продукта клиента.
Это ставит тайваньские полупроводники перед двойным требованием: с одной стороны — расширять производство, с другой — получать больше низкоуглеродного электричества. Расширение производства увеличивает потребление, а декарбонизация требует трансформации энергетического баланса. Одновременное выполнение обоих — задача, которую не решит только корпоративная энергоэффективность.
Tom's Hardware со ссылке на DigiTimes сообщал, что Ассоциация полупроводниковой отрасли Тайваня предупредила правительство о неотложности стабильности электроснабжения и поставок возобновляемой энергии; в отчёте также отмечалось, что в 2024 году доля возобновляемой энергии в потреблении кристаллозаводов Тайваня всё ещё ниже требований траектории RE100.2 Такие публикации не следует читать как простую жалобу на правительство, их нужно возвращать в контекст цепочек поставок: клиенты хотят низкоуглеродные чипы — значит, у Тайваня должно быть достаточно низкоуглеродного электричества.
Именно поэтому «зелёная энергия» в полупроводниках — не красивый лозунг. Она медленно превращается в условие заказа, финансовое условие и дипломатическое условие.
Морской ветропарк у берегов Мяоли. Требования полупроводниковых клиентов к низкоуглеродным цепочкам поставок будут вести от потребления кристаллозаводов к ветропаркам, включению в сеть, накопителям и диалогу с местными сообществами. Изображение: Министерство экономики Китайской Республики (Тайвань), CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons.
Если Тайвань сможет обеспечить низкоуглеродную, стабильную производственную среду, её незаменимость в глобальных цепочках только укрепится. Если Тайвань сможет предложить только высокоплотное производство, но не сможет 따라 за углеродными требованиями клиентов, часть заказов может уйти в другие регионы, или от тайваньских компаний потребуют строить зарубежные заводы для получения местной низкоуглеродной энергии.
Повышение эффективности не компенсирует автоматически рост общего объёма
Компании, конечно, экономят энергию. У EUV-установок, кондиционирования чистых комнат, заводских систем, технологического оборудования, центров обработки данных есть резервы для повышения эффективности.
Но повышение эффективности и давление по общему объёму — две разные вещи.
Если каждое устройство становится экономнее, но количество устройств, кристаллическая производительность, мощности передовых упаковок, спрос на тестирование ИИ-серверов и центров обработки данных растут быстрее, общее потребление всё равно возрастает. В этом и заключается сложность цепочек поставок ИИ: технологический прогресс часто одновременно повышает эффективность и порождает более крупный спрос.
Исследование Руссиля и соавт. на выборке из 16 тайваньских производителей электронных компонентов показало, что в 2015–2020 гг. парниковые выбросы, конечное энергопотребление и электропотребление, водопотребление выборки росли вместе с производством, и был отмечен риск «carbon lock-in» (углеродной ловушки).3 Это важное напоминание: модернизация отрасли не обязательно автоматически снижает экологическую нагрузку.
Другими словами, Тайвань не может спрашивать только «становится ли каждый подложка экономнее». Нужно спрашивать: «как справиться с общим потреблением, общими выбросами, общим импортом топлива и нагрузкой на сети после расширения масштабов всей отрасли?»
Этот вопрос не исчезнет от того, что Тайвань важна. Именно потому что Тайвань важна, его нужно решать прямо.
Чей это счёт за электричество
Полупроводники приносят экспорт, зарплаты, налоговые поступления, рост фондового рынка и международную видимость. Эти выгоды реальны.
Но счёт за электричество тоже реален.
Часть счёта платят компании — это отражается в тарифах, инвестициях в оборудование, закупках возобновляемой энергии и энергоманеджменте. Другая часть несет общество — это отражается в строительстве сетей, тарифной политике, импорте топлива, загрязнении воздуха и углеродных выбросах, выборе мест для электростанций, линиях передач, а также готовности местных сообществ принимать энергетические объекты.
Простого ответа нет. Если тарифы слишком низки, издержки отрасли могут быть переложены на общество или финансы «Тайваньской энергетической компании»; если тарифы растут слишком быстро, это может ударить по конкурентоспособности отрасли и бытовым нагрузкам. Если расширение возобновляемой энергии слишком медленно, растёт давление декарбонизации на бизнес; если слишком быстро — сталкиваешься с землёй, рыболовством, ландшафтом и местными политическими спорами.
«Счёт за электричество святой горы, защищающей страну» — это поэтому общественная проблема: какой энергетический микс Тайвань выберет, чтобы удержать свою позицию в глобальных цепочках поставок?
Правительство видит энергетическую безопасность и конкурентоспособность отрасли. Бизнес видит издержки, сроки, требования клиентов и варианты зарубежных заводов. Общество видит тарифы, загрязнение, отключения, местное строительство и качество жизни. Иностранные клиенты видят: сможет ли Тайвань в следующее десятилетие продолжать стабильно поставлять и соответствовать требованиям низкоуглеродных цепочек.
Одна и та же киловатт-час в глазах разных людей — разные вещи. Для завода — это мощность; для семьи — счёт; для правительства — энергетическая политика; для иностранного клиента — риск цепочки поставок.
Компании покупают зелёную энергию, но систему должен строить общество
Крупные полупроводниковые компании могут заключать контракты на закупку энергии (PPA), покупать сертификаты возобновляемой энергии, инвестировать в энергоэффективное оборудование, требовать декарбонизации от поставщиков. Это всё необходимо, потому что международные клиенты будут прослеживать углеродный след цепочек поставок вверх по течению.
Но покупка зелёной энергии компаниями не означает автоматического решения общественных проблем.
Во-первых, зелёная энергия должна реально вырабатываться. Морская ветроэнергетика, солнечная фотоэлектрика, геотермальность, биоэнергия или другие низкоуглеродные источники — все они требуют земли, акватории, включения в сеть, накопителей, обслуживания и координации с местными сообществами. Компании могут подписать контракт на покупку, но генерационные объекты и сети всё равно должен принимать на себя всё общество.
Солнечные панели на крыше автостоянки Сиху. Прежде чем компании покупают зелёную энергию, общество должно построить генерацию, землю, включение в сеть и системы обслуживания. Фото: lienyuan lee. CC BY 3.0 via Wikimedia Commons.
Во-вторых, у зелёной энергии есть временная проблема. Днём солнечной энергии много, но ночью кристаллозаводы всё равно должны работать; когда ветер силен — ветроэнергии много, в штиль всё равно нужно полагаться на другие источники или накопители. Полупроводникам нужно электричество, стабильное в каждый момент, а не только достаточное по годовому итогу закупленной зелёной энергии.
В-третьих, у зелёной энергии есть проблема распределения. Если самые богатые и влиятельные компании получают приоритетный доступ к низкоуглеродной энергии, что делать остальным отраслям, малым и средним предприятиям и домохозяйствам? Если высокотехнологичный экспорт может переложить издержки на глобальных клиентов, а местные жители несут бремя сетей, подстанций, ветропарков, солнечных полей и пересмотра тарифов, доверие в обществе становится хрупким.
Поэтому проблема зелёной энергии тайваньских полупроводников не может решаться только отделами устойчивого развития компаний. Нужны энергетическая политика, электрический рынок, местное управление и трансформация отрасли, движущиеся вместе. Закупочная способность компаний может стимулировать рынок, но за рынком всё равно нужна публичная инфраструктура.
Споры о ядерной энергии также вернул ИИ
Обсуждение электричества в Тайване трудно представить без ядерной энергии.
В 2025 году, после остановки последнего работающего в Тайване ядерного блока, вопрос продления срока службы ядерной энергетики снова попал в публичное обсуждение через референдум. Associated Press сообщала, что на референдуме 2025 года по продлению срока ЯЭС №3 голосов «за» было заметно больше, чем «против», но не достигнуто кворум для принятия; сторонники ядерной энергии утверждали, что она помогает снизить тарифы и удовлетворить растущий спрос на электричество от ИИ-приложений.4
Спор о ядерной энергии не нужно здесь упрощать до выражения позиции. Действительно замечательное: ИИ и полупроводники сделали энергетический вопрос снова вопросом государственных возможностей.
Сторонники ядерной энергии говорят: Тайваню нужно стабильное низкоуглеродное электричество, нельзя полагаться только на импорт газа и растущую возобновляемую энергию. Противники говорят: ядерные отходы, сейсмические риски, стоимость декомиссии и местная безопасность не могут быть принесены в жертву ИИ-буму. За обеими позициями на самом деле стоит один и тот же вопрос: какими рисками Тайвань готова расплатиться за свою позицию в глобальных цепочках поставок?
На этот вопрос нельзя ответить, оставив его только ТСМК или «Тайваньской энергетической компании». Это выбор всего общества.
Козыри цепочек поставок нуждаются в инфраструктуре
Ценность Тайваня в полупроводниковых цепочках поставок исходит не только от ТСМК, но и от целой инженерной системы: научных парков, поставщиков, инженеров, упаковки и тестирования, химикатов, логистики, водоснабжения и электроснабжения, правительственной координации.
Электричество — это самый нижний слой этой инженерной системы.
Когда мир говорит «Тайвань незаменима», он на самом деле полагается и на тайваньские электросети. Когда иностранные правительства продвигают строительство заводов ТСМК в США, Японии, Германии, они тоже пытаются переложить часть счёта за электричество на свою территорию. Это наоборот показывает, что ценность Тайваня слишком высока, чтобы страны хотели держать все риски на одном острове.
Перед Тайванем сейчас настоящая, более сложная институциональная проблема: если полупроводники — это международные козыри Тайваня, какую энергетическую систему Тайвань готова построить, чтобы их удержать?
Хорошего ответа не будет просто «построить больше электростанций» или «купить больше зелёной энергии». В него входят устойчивость сетей, накопители, спросовый ответ, промышленные тарифы, безопасность энергоимпорта, диалог с местными сообществами, включение возобновляемой энергии в сеть, а также то, как высокоэнергопотребляющая отрасль объясняет обществу свои издержки и вклад.
Полупроводники заставили мир нуждаться в Тайване. Электричество напоминает Тайваню: быть нужным — не бесплатно.
Дополнительное чтение
- ИИ-аппаратные цепочки поставок — как Тайвань превращает облачный спрос в отгружаемые машины.
- Водопотребление полупроводников и водные ресурсы Тайваня — как кристаллическое производство входит в управление водохранилищами, засухой и регенерацией воды.
- Зарубежное строительство заводов ИИ-цепочек поставок — как зарубежные заводы связывают цепочки поставок, электричество и местную инфраструктуру.
- Тайваньские компании: ТСМК — как модель чистого кристаллозавода стала глобальным узким местом передовых чипов.
Источники изображений
- Вид ЯЭС №3 (Пиндун, Хэньчжунь, Мааньшань, герой / в тексте): Maanshan Nuclear Power Plant, Nan Wan — Photo: M. Weitzel, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0. В статье использована закешированная версия
public/article-images/nature/maanshan-nuclear-plant-nan-wan-2014.webp. - Морской ветропарк у берегов Мяоли: Hai Long offshore wind farm — Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0. В статье использована закешированная версия
public/article-images/nature/hai-neng-offshore-wind-farm-2024.webp. - Солнечные панели на крыше автостоянки Сиху: Xihu Service Area solar panels — Photo: lienyuan lee, Wikimedia Commons, CC BY 3.0. В статье использована закешированная версия
public/article-images/nature/xihu-service-area-solar-2014.webp.
Ссылки
- Tom's Hardware: TSMC reduces peak power consumption of EUV tools by 44% — статья о плане ТСМК по энергосбережению EUV, общем масштабе потребления и соотношении экономии инструментов, пригодна для иллюстрации сосуществования повышения эффективности и давления по общему объёму.↩
- Tom's Hardware: TSMC-led semiconductor association warns of power supply pressure — статья о предупреждении Ассоциации полупроводниковой отрасли Тайваня во главе с ТСМК о давлении электроснабжения и поставках возобновляемой энергии, обобщает требования RE100, потребность кристаллозаводов в зелёной энергии и риски зарубежного переноса.↩
- Roussilhe et al.: From Silicon Shield to Carbon Lock-in? — исследование 16 тайваньских производителей электронных компонентов за 2015–2020 гг., указывающее на рост энергопотребления, водопотребления и углеродного следа вместе с производством и риск carbon lock-in.↩
- AP: Taiwan lawmakers survive recall vote; nuclear power referendum fails — Associated Press о результатах референдума 2025 года по продлению срока ЯЭС №3 и о том, как сторонники ядерной энергии включили в аргументацию тарифы и растущий спрос ИИ на электричество.↩