Изготовление щепы: оборудование для изготовления, упаковка, сбыт мешками оптом, оценка спроса на продукцию от производителя

сортировка веток и технология измельчения древесины на лесосеке, сушка, принципы кучевого хранения, а также дальнейшая переработка

Щепа – это один из видов отходов, появляющихся при ручной или станочной обработке древесины и превосходящий другие виды отходов по размерам.

При этом форма щепы может быть различной и зависит от способа обработки или переработки древесины, а также влияет на способ ее применения.

Использование измельченной древесины неправильной формы или размера приведет к снижению результатов, равно как и использование материала из неподходящей породы древесины.

Ранее мы уже рассказывали о том, как заработать на щепе для копчения.

В этой статье мы расскажем:

• как сделать бизнес на производстве щепы различного назначения;
• где брать материал для переработки;
• как делают щепу различных видов, и какое оборудование и технологию для этого используют;
• куда девать готовую продукцию;
• как повысить рентабельность, и на чем можно сэкономить.

Содержание

• Нормативные документы
• Изготовление
  • Выбор и доставка исходной продукции
    • Основные поставщики обычной древесины
    • Поставщики редких пород
  • Подготовка исходной древесины
  • Измельчение
  • Сушка
  •  Долговременное и кратковременное кучевое хранение
  • Последующая переработка
• Выбор места для установки оборудования
• Видео по теме
• Вывод

Нормативные документы

Несмотря на то, что для некоторых видов измельченной древесины не предусмотрено никаких документов, в СССР, а теперь и в РФ существуют ГОСТы на несколько видов щепы.

Вот эти документы:

• ГОСТ 15815-83 Щепа технологическая. Технические условия;
• ГОСТ Р 55116-2012 Биотопливо твердое. Технические характеристики и классы топлива. Часть 4. Щепа для непромышленного использования;
• ГОСТ 19222-84 Арболит и изделия из него. Общие технические условия.

Эти документы описывают основные характеристики щепы, такие как:

• порода древесины;
• средние форма и размер;
• влажность;
• способ получения;
• дополнительная обработка.

Соблюдение требований этих ГОСТ не является обязательным, но продать товар, соответствующий принятым документам гораздо проще, чем тот, что сделан по другим стандартам.

Изготовление

Процесс производства щепы состоит из следующих этапов:

• выбор и доставка исходной древесины, а также ее сортировка;
• подготовка исходной древесины;
• измельчение;
• регулировка влажности;
• дополнительная обработка.

Выбор и доставка исходной продукции

Не всегда щепу производят там же, где перерабатывают исходную древесину, иногда между производствами лежит несколько сотен километров.

Основным материалом

для переработки и измельчения служит неделовой лес, а также отходы различного размера.

После измельчения древесина сохраняет такие исходные характеристики, как:

• теплотворную способность;
• химический состав;
• водопоглощение,

поэтому очень важно правильно выбирать породу для переработки.

Кроме того, существует правило – чем больше партия материала, который нужно доставить, тем меньше удельные траты на транспортировку одного кг древесины.

Возить материал можно любым способом и на любом транспорте, ведь древесные отходы не требуют каких-то специальных условий транспортировки.

Выбирая способ и объемы доставки, необходимо учитывать и свободное пространство, предназначенное для хранения этого материала.

Поэтому нередко вместо доставки огромной партии материала с помощью железнодорожного или речного/морского транспорта приходится возить древесину автомобилями.

Это увеличивает затраты на транспортировку, но позволяет обойтись без серьезного увеличения капитальных затрат, связанных с возведением оборудования для хранения соответствующей вместимости.

Основные поставщики обычной древесины

Основными поставщиками исходной древесины являются:

• лесопилки;
• пилорамы;
• деревообрабатывающие цеха и деревоперерабатывающие предприятия.

Лесопилки и лесозаготовительные предприятия валят деревья и превращают их в хлысты, то есть очищенные от веток стволы. Хлысты отправляют на пилорамы, где их превращают в доски, а ветки, многие из которых довольно толстые (10 и более см) бросают на земле или используют в качестве материала для переработки и производства щепы.

Главный минус таких веток в том, что соотношение коры к пригодной для измельчения древесине гораздо выше, чем у хлыстов, поэтому приходится либо использовать их как есть, либо предварительно удалять кору.

Кроме того, вместе с корой они нередко содержат листья и частицы грунта, поэтому каждую ветку приходится как минимум отряхивать, чтобы удалить посторонние частицы.

Пилорамы работают с хлыстами, поэтому отходами у них считается горбыль, то есть доска, одна сторона которой покрыта корой. Горбыль пользуется устойчивым спросом, ведь его можно применять в качестве дешевого заменителя доски при строительстве подсобных сооружений, а также в качестве топлива.

Из-за этого пилорамы редко отдают горбыль бесплатно, что увеличивает затраты на производство щепы.

Кроме того, соотношение коры и деловой древесины у горбыля гораздо выше, чем у хлыстов и сопоставимо с этим же параметром веток, поэтому приходится либо удалять кору, либо использовать материал как есть.

Деревообрабатывающие цеха работают с пиломатериалом, то есть распиленными досками, а вот перерабатывающие предприятия нередко используют хлысты и даже толстые ветки.

Поэтому вид и форма отходов их производства зависит от конечной продукции и технологического цикла. На предприятиях, занятых станочной обработкой древесины (строгание или фрезерование, а также изготовление столярных изделий) отходами являются обрезки пиломатериалов и различная стружка.

Однако для превращения в щепу подходят только обрезки, ведь стружка – это та же щепа, только меньшего размера.

На предприятиях, занятых переработкой древесины в шпон или другую продукцию, отходами считают материалы, непригодные для переработки. К примеру, куски хлыстов с перекрученными волокнами древесины. Эти отходы также пользуются спросом в качестве топлива, особенно если речь идет о породах с высокой теплотворной способностью.

Поставщики редких пород

Иногда для производства щепы требуется древесина, которую не используют для производства шпона или других работ. Чаще всего это касается плодовых деревьев и можжевельника, щепа которых востребована теми, кто занимается копчением или настаивает алкоголь.

В этом случае единственным законным способом получения материала является заключение договора с лесничествами или садами, по которому вы получаете право забрать древесину, полученную во время обслуживания участка.

К такому обслуживанию относят различные вырубки, которые проводят по указанию лесника для оздоровления участка.

Также можно договориться с теми, у кого во дворе или саду растут деревья нужных пород, чтобы именно вы могли забирать ветки, удаляемые во время весенней или осенней обрезки.

Все остальные способы получения древесины являются незаконными, поэтому за них можно получить довольно крупный штраф. Это особенно актуально в отношении можжевельника, ведь он занесен в Красную книгу и охраняется законом.

Подготовка исходной древесины

В процессе подготовки выполняют следующие действия:

• проверяют материал и удаляют фрагменты, пораженные болезнями или вредителями;
• удаляют кору;
• проверяют с помощью металлодетекторов и при необходимости удаляют металл;
• распиливают на фрагменты небольшого размера, пригодные к дальнейшему измельчению.

Щепа, изготовленная из больной или пораженной болезнями древесины, гораздо хуже по своим свойствам, чем та, что сделана из нормальной. Это особенно актуально для топливной щепы и той, что используют для настаивания алкоголя или копчения различных продуктов.

Учитывая, что наибольшую выгоду дает производство коптильной или настоечной щепы, попытка сэкономить за счет переработки больной и поврежденной древесины приведет к ухудшению репутации и падению продаж.

Поэтому лучше вести бизнес честно, делая продукт высокого качества и позиционируя себя как надежного поставщика измельченной древесины.

Для некоторых видов щепы допустимо какое-то количество коры, однако оно гораздо ниже, чем то, что есть на ветках или горбыле. Поэтому желательно установить окорочный станок, о котором мы рассказывали тут. Это увеличит капитальные затраты, зато позволит делать более конкурентоспособный продукт.

Большинство рубительных машин, встречаясь с куском металла, находящимся внутри древесины, получают серьезные повреждения и требуют ремонта.

Помимо затрат на замену ножей, а в некоторых случаях и других деталей, такая поломка приводит к убыткам, вызванным простоем измельчителя.

Поэтому желательно весь материал проверять с помощью металлодетектора, причем для этого подойдет даже недорогая ручная модель.

Обнаружив металл, работник сможет удалить его или вырезать кусок древесины, если удаление металла невозможно.

Измельчение

Для измельчения древесины используют различные рубительные машины и шредеры, которые отличаются как по способу воздействия, так и конечному результату (форма и размер щепы).

Кроме того, многие из этих машин можно настраивать так, чтобы в широких пределах менять размеры и форму готового продукта. Более подробную информацию о дроблении древесины, принципах работы этих машин и их стоимости вы найдете тут:

• Дробилки для щепы;
• Шепорезы;
• Шредер для дерева.

Сушка

Некоторые виды щепы, такие как:

• топливная;
• предназначенная для долгого кучевого хранения;
• предназначенная для фасовки в полиэтиленовые пакеты,

должны обладать определенным уровнем влажности, не превышающим какого-то значения.

Высокая влажность топливной щепы приводит к снижению теплотворной способности, ведь содержащаяся в них вода, превращаясь в пар, снижает температуру горения, из-за чего сокращается общее количество выделенной тепловой энергии.

Если измельченную древесину придется долго (месяц и более) хранить, собрав в большие кучи, то высокая влажность приведет к началу процесса перегнивания, вызванного жизнедеятельностью бифидобактерий и различных грибов. Мы уже рассказывали о таких процессах в этой статье.

В процессе перегнивания выделяется много тепла, поэтому внутренняя часть кучи сохраняет высокую влажность, а

наружная быстро сохнет, поэтому может загореться даже от искры.

Для предотвращения перегнивания внутренней части кучи необходимо снизить влажность измельченной древесины до уровня 10–18%.

Причем чем меньше влажность, тем ниже активность бифидобактерий и прочих микроорганизмов, а значит, медленней протекает и перегнивание.

Похожая ситуация возникает и со щепой, упакованной в герметичные пакеты. Высокая влажность приведет к появлению плесени и гнили, ведь эти повреждения вызваны бактериями, которым требуется высокая влажность и минимальное количество кислорода.

Поэтому максимальная влажность щепы, предназначенной для упаковки в полиэтилен, составляет 20% (лучше меньше). Подробную информацию о различных технологиях сушки и применяемом для этого оборудовании мы уже рассказывали здесь.

 Долговременное и кратковременное кучевое хранение

Не всегда есть возможность сразу же отправить измельченную древесину покупателю, поэтому приходится хранить щепу. Для ее хранения необходим как минимум навес, защищающий от дождя и какая-нибудь защита от ветра, чтобы готовый материал не унесло порывами.

Поэтому для хранения можно использовать навес, обтянув его стенки полиэтиленовой пленкой или любым другим дешевым материалом.

Если же влажность щепы не имеет значения, то ее можно хранить на открытых площадках навалом (кучами). Однако в этом случае велика вероятность начала процесса перегнивания, поэтому такой способ используют только для кратковременного хранения.

В местах долговременного хранения необходимо устанавливать датчики температуры и дыма, а также систему пожаротушения.

Ведь если щепа разгорится, потушить ее будет довольно сложно.

В местах кратковременного хранения желательно также устанавливать датчики и ставить щит с огнетушителями, чтобы в случае возгорания можно было их быстро потушить.

Также места кратковременного и долговременного хранения необходимо максимально удалять от:

• линий электропередач;
• деревьев;
• любых строений;
• мест хранения горючих веществ.

Последующая переработка

Проще всего перерабатывать щепу в топливные брикеты/пеллеты или фасовать по небольшим пакетам, чтобы затем продавать как топливо для копчения продуктов или настаивания алкоголя.

Для брикетирования используют прессы и специальные формы, с помощью которых настолько сжимают измельченную древесину, что она выделяет лигнин, склеивающий щепу и превращающий в монолитный брусок.

Этот же принцип используют и при изготовлении пеллет, поэтому разница между брикетами и пеллетами только в размере. В этой статье мы рассказывали о технологии такой переработки измельченной древесины, а также о необходимом оборудовании.

Отгрузка пеллет насыпью применяется редко и при больших (десятки и сотни кубометров) объемах, поэтому гораздо чаще пеллеты и брикеты упаковывают в полиэтиленовые пакеты.

Пеллеты, благодаря небольшим размерам, можно упаковывать с помощью такой же фасовочной машины, которую применяют для запечатывания в полиэтилен коптильной и настоечной щепы.

Для этого потребуется изменить настройки оборудования, чтобы увеличить массу содержимого (обычно 5–20 кг) и использовать более плотную пленку.

Для упаковки брикетов приходится использовать другой тип фасовочных машин, ведь этот вид топлива отличается большими размерами и массой.

Также можно использовать готовую щепу для изготовления арболитовых блоков или щепоцементных плит. Эти материалы пользуются устойчивым спросом, ведь благодаря относительно невысокой цене и хорошим теплоизоляционным свойствам их охотно берут для возведения малоэтажных домов и подсобных строений.

Мы уже рассказывали о таком применении измельченной древесины в этих статьях:

• Арболит: технология, состав и пропорции, оборудование для производства арболитовых блоков, отзывы владельцев домов;
• Щепоцементные плиты;
• Производство ЦСП: пошаговое руководство, нормативные документы и необходимое оборудование.

Выбор места для установки оборудования

Определившись с исходным материалом и конечным продуктом, необходимо приступать к выбору участка для установки оборудования. При этом необходимо учитывать несколько важных факторов, таких как:

• наличие дорог;
• возможность подключения к электросети;
• близость к источнику древесины;
• расстояние до покупателя или посредника;
• стоимость аренды или покупки земли.

Дорога – это основной фактор, который влияет на выбор места для развертывания производства, ведь стоимость доставки древесины и вывоза готового продукта по бездорожью гораздо выше, чем по дорогам.

И чем лучше дороги, тем ниже стоимость доставки, ведь можно использовать «городские» автомобили, обладающие высокой грузоподъемностью и способные к быстрому передвижению при небольшом потреблении топлива.

Там, где есть возможность подключения к электросети, можно использовать стационарное оборудование любых конфигураций.

Если же такой возможности нет, то придется либо подключать ко всем механизмам двигатели внутреннего сгорания (бензиновые обойдутся дешевле, но потребляют заметно больше топлива, чем дизельные), либо монтировать электрогенератор и подключать все к нему.

В любом случае это увеличивает не только капитальные, но и текущие затраты, снижая рентабельность производства.

Чем ближе измельчитель и остальные устройства, необходимые для получения щепы, к источнику древесины, тем меньше транспортные расходы на доставку перерабатываемого материала.

Поэтому щепорезы нередко ставят прямо на лесосеках, перемещая их вслед за движением лесопильной техники.

Это позволяет полностью устранить затраты на доставку исходного материала, хотя и вынуждает использовать передвижную технику.

Из-за сложностей с вывозом измельченной древесины, такой способ чаще всего используют там, где есть возможность применить щепу для отопления или других нужд, что позволяет отказаться от ее вывоза по бездорожью.

Расстояние до покупателя или посредника влияет на величину транспортных расходов, связанных с доставкой готовой продукции. Но при движении по хорошим дорогам и большом объеме каждой партии материала эти расходы оказываются не слишком большими.

Тем не менее, желательно располагать производство так, чтобы это расстояние не превышало нескольких десятков км, в этом случае транспортные расходы будут минимальными.

Стоимость аренды или покупки земли зачастую становится решающим фактором. Ведь затраты на это в различных регионах, а порой и в пределах одного региона, могут составлять тысячи процентов. Это связано с тем, что участок с близким доступом к электроэнергии и хорошим дорогам стоит гораздо дороже участка, расположенного вдалеке от этих коммуникаций.

Видео по теме

В данном видео представлены основы бизнес идеи по производству декоративной щепы:

Вывод

Прочитав статью, вы узнали, что представляет собой бизнес по производству щепы, и с какими трудностями придется столкнуться тем, кто решит им заняться. Понимание особенностей технологии такой переработки и правильный выбор места для установки оборудования помогут снизить неоправданные расходы, повысив рентабельность бизнеса.

Понимание запросов покупателей позволит делать более востребованный продукт, который можно продать за достойную цену, благодаря чему возрастет и прибыль.

Изготовление щепы для копчения своими руками

Одним из самых популярных видов термообработки пищи является ее копчение. Узнаем как сделать щепу для коптильни своими руками.

Копчение на щепе придает продуктам своеобразный вкус и запах, а также меняет их цвет. Еще один плюс копчения в том, что оно значительно продлевает срок хранения продуктов. Поэтому очень важно знать, как сделать щепу для копчения самому, ведь покупная колотая и рубленая древесина не всегда подходит для такого применения.

• Преимущества щепы, сделанной в домашних условиях
• Из чего можно сделать топливо?
• Способы изготовления
• Рубка в измельчителях
• Нарезка и колка
• Рубка топором
• Полезное видео про приготовление щепы для дымогенератора
• Выводы

Преимущества щепы, сделанной в домашних условиях

Основное преимущество топлива для дымогенератора, которое делают самостоятельно, в том, что оно точно соответствует ожиданиям коптильщика и позволяет заранее прогнозировать результат копчения. Наряду с опилками и стружкой для копчения, щепу можно сделать самому.

Надписи на этикетке покупных щепок не обязательно соответствуют истине, кроме того, неизвестно, подвергалась ли древесина, из которой сделали щепу, какой-то химической обработке.

Как правило, все усилия, связанные с самостоятельным изготовлением топлива, полностью окупятся великолепным результатом копчения.

Кроме того, хорошее топливо от известных производителей обходится недешево. А за ветку, которую спилили во время обрезки деревьев, скорее всего, не придется платить вовсе.

 

Из чего можно сделать топливо?

Чтобы приготовить щепу, можно использовать только здоровую древесину подходящих пород. Желательно, чтобы это была крупная ветка с соответствующего дерева. Доска может быть обработана антибиотиками и другими препаратами, которые негативно повлияют на вкус и запах копченого продукта.

Щепу из свежей древесины можно использовать только в качестве добавки к основному топливу, которое делают из материала, вылежавшегося хотя бы полгода.

Это связано с тем, что в спиленной или срубленной древесине медленно происходят ферментационные процессы, поэтому свежий материал придает копчености очень резкие, вплоть до неприятных, вкус и запах.

Если невозможно сделать щепу из вылежавшейся древесины, то необходимо уложить готовое топливо в проветриваемое помещение и выдержать там не менее полугода.

После этого топливо можно применять для копчения любых продуктов, однако желательно расфасовать его по полотняным мешкам и указать на каждом сорт древесины.

Если же веток нужных пород нет, но есть готовые доски, то можно воспользоваться ими. При этом необходимо учитывать, что доски могут быть обработаны антибиотиками и другими веществами, которые при сгорании будут влиять на подвергнутые копчению продукты.

Использовать доски стоит лишь в том случае, если невозможно найти древесину подходящей породы, включая продаваемую в магазинах готовую щепу.

 
Способы изготовления

Вне зависимости от способа изготовления щепы, предварительно древесину необходимо очистить от коры, ведь кора дает мало дыма, зато легко разгорается, увеличивая температуру.

Кроме того, кора содержит много древесного сока, который даже после потери влаги никуда не делся, превратившись в сухую смесь различных веществ.

Также нужно внимательно осмотреть очищенную древесину в поисках гнили и других болезней, ведь они меняют температуру и запах дыма.

Рубка в измельчителях

Существуют многочисленные модели измельчителей, которые перерабатывая древесину, производят щепу различного размера. Более подробную информацию об устройствах этого типа вы найдете в статье Оборудование для переработки древесины.

Благодаря тому, что размер и форма щепы никак не влияют на результат копчения, получать топливо для копчения можно с помощью устройства любого типа. Поэтому подойдет любой измельчитель, в том числе самодельный, более подробную информацию о котором вы найдете в статье Щепорез своими руками.

При работе с измельчителями необходимо соблюдать технику безопасности, которая изложена в инструкции к аппаратам.

Нарезка и колка

Если для изготовления щепы доступны только толстые ветки и стволы, то их сначала нарезают на пласты толщиной 2–5 см, затем колют на щепу нужного размера.

Для нарезки используют ручную или бензиновую пилу. Иногда этот же метод применяют и для веток средней толщины, в этом случае их режут с помощью циркулярной пилы или электролобзика.

При работе с циркулярной пилой ветку или ветки укладывают на стол (верстак) и сильно прижимают, затем нарезают на кусочки нужной длины. Если же циркулярная пила изготовлена в виде станка, то ее включают и ветки подводят сбоку, нарезая на необходимый размер.

При работе с циркулярной пилой необходимо использовать защитные очки и наушники, а также соблюдать минимальное расстояние в 20 см между пальцами и пильным диском.

Обрезки по форме похожи на бочонки или толстые пятаки, поэтому их колют сначала пополам, затем каждую половину разделяют на нужное количество кусков.

Желательно колоть вдоль волокон, так древесина легче расщепляется, однако можно колоть параллельно первой линии, по которой бочонок разделили надвое.

Такой подход позволит сделать аккуратную щепу примерно одинакового размера. Однако кроме эстетичного внешнего вида у такого топлива нет никаких преимуществ.

Рубка топором

Если измельчитель или другое оборудование недоступно, а также когда приходится делать щепу из тонких веток, диаметр которых составляет 1–2 см, можно использовать топор.

Для приготовления топлива этим способом потребуются толстый чурбак (колода) и острый топор. Тупой топор будет не рубить, а мять древесину, из-за чего нормальной щепы не получится.

Проще всего рубить, повернув топор относительно ветки на 10–15 градусов. Результатом такой рубки станут овальные щепки различной толщины.

Также можно ставить топор под углом 90 градусов, но наклонив вбок как минимум на 30 градусов. Такая рубка подходит, если нужно получить щепу толщиной 1–2 см.

Чтобы порубить ветки толщиной 2,5–5 см, топор также располагают перпендикулярно и бьют под углом 30–45 градусов. При такой толщине ветку не всегда удается перерубить с первого или второго удара, поэтому необходимо запастись терпением.

В зависимости от расстояния между участками, на которые приходится удар, меняется и размер полученной древесины, которая отличается хрупкостью и легко ломается на несколько мелких фрагментов.

Эти обломки после сушки и станут одним из лучших видов топлива для копчения любых продуктов.

Если же толщина ветки превышает 5 см, то ее ставят на колоду вертикально бьют топором под углом 10–20 градусов.

Когда топор углубится на 5–10 мм, им выламывают куски древесины, которые легко разделяются вдоль волокон. Если отломить древесину не получается, то между зарубкой и упертым в колоду краем ветки делают еще одну зарубку и сначала выламывают нижнюю часть, затем верхнюю.

Существует правило – чем меньше размер щепок, тем больше они дают дыма. Поэтому крупную щупу желательно порубить на кусочки, размер любой стороны которых не превышает 2 см.

При работе с топором необходимо соблюдать меры безопасности, то есть не ставить руку на траектории движения инструмента и использовать защитные очки, ведь отскочившая щепка, попав в глаз, может привести к потере зрения.

Полезное видео про приготовление щепы для дымогенератора

В этом видео показано, как идет приготовление щепы для дымогенератора своими руками:

Выводы

Сделать хорошую щепу для копчения несложно, ведь для этого достаточно самых простых инструментов, то есть топора и ножовки по дереву.

Если же есть более серьезное оборудование, то изготовление топлива для копчения любых продуктов пройдет гораздо легче.

Информация из этой статьи поможет не только сделать щепу для копчения своими руками, но и избежать травм, ведь придется использовать потенциально опасные инструменты и оборудование. публиковано econet.ru  

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

США вкладывают деньги в чипы, но даже стремительный рост расходов имеет пределы

В сентябре чиповый гигант Intel собрал официальных лиц на участке земли недалеко от Колумбуса, штат Огайо, где пообещал инвестировать не менее 20 миллиардов долларов в два новых завода по производству полупроводников. .

Месяц спустя Micron Technology отметила открытие новой производственной площадки недалеко от Сиракуз, штат Нью-Йорк, где компания-производитель чипов рассчитывала потратить к концу десятилетия 20 миллиардов долларов, а в конечном итоге, возможно, в пять раз больше.

А в декабре Тайваньская компания по производству полупроводников устроила вечеринку в Фениксе, где планирует утроить свои инвестиции до 40 миллиардов долларов и построить второй новый завод по производству передовых микросхем.

Обязательства являются частью огромного наращивания планов США по производству микросхем за последние 18 месяцев, масштабы которого можно сравнить с инвестициями в космическую гонку времен холодной войны. Этот бум имеет последствия для глобального технологического лидерства и геополитики, поскольку Соединенные Штаты стремятся помешать Китаю стать передовой державой в области чипов, кусочков кремния, которые привели к созданию инновационных вычислительных устройств, таких как смартфоны и очки виртуальной реальности.

Сегодня чипы являются неотъемлемой частью современной жизни, не только в сфере высоких технологий, от военного снаряжения и автомобилей до кухонной техники и игрушек.

По данным торговой группы Ассоциации полупроводниковой промышленности, с весны 2020 года по всей стране более 35 компаний выделили почти 200 миллиардов долларов на производственные проекты, связанные с чипами. Деньги планируется потратить в 16 штатах, включая Техас, Аризону и Нью-Йорк, на 23 новых завода по производству чипов, расширение девяти заводов и инвестиции компаний, поставляющих оборудование и материалы для отрасли.

Толчок является одним из аспектов инициативы администрации Байдена в области промышленной политики, которая использует не менее 76 миллиардов долларов в виде грантов, налоговых льгот и других субсидий для поощрения отечественного производства чипов. Наряду с предоставлением масштабного финансирования инфраструктуры и экологически чистой энергии эти усилия представляют собой крупнейшие инвестиции США в производство, возможно, со времен Второй мировой войны, когда федеральное правительство выделило средства на новые корабли, трубопроводы и заводы по производству алюминия и каучука.

«Я никогда не видел такого цунами», — сказал Дэниел Армбруст, бывший исполнительный директор Sematech, ныне несуществующего консорциума по производству микросхем, созданного в 1987 году совместно с Министерством обороны и финансируемого компаниями-членами.

Image

Санджай Мехротра, исполнительный директор Micron Technology, в муниципальном колледже Онондага в Сиракузах, штат Нью-Йорк, в октябре. Компания строит новую производственную площадку поблизости. Кредит … Кенни Холстон для The New York Times Должностные лица Белого дома утверждают, что инвестиции в производство микросхем резко снизят долю микросхем, которые необходимо закупать за границей, что улучшит экономическую безопасность США. Кредит … Кенни Холстон для The New York Times

Президент Байден сделал ставку на стимулирование производства чипов в США, но его причины выходят за рамки экономических выгод. Большая часть передовых чипов мира сегодня производится на Тайване, острове, на который Китай претендует на территориальные права. Это вызвало опасения, что цепочки поставок полупроводников могут быть нарушены в случае конфликта — и что Соединенные Штаты окажутся в невыгодном технологическом положении.

Новые производственные усилия в США могут исправить некоторые из этих диспропорций, заявили руководители отрасли, но только до определенного момента.

На строительство новых заводов по производству чипов уйдут годы, и они, возможно, не смогут предложить самые передовые технологии производства, когда начнут свою работу. Компании также могут отложить или отменить проекты, если Белый дом не предоставит им достаточных субсидий. А острая нехватка навыков может подорвать бум, поскольку сложным фабрикам требуется намного больше инженеров, чем количество студентов, заканчивающих колледжи и университеты США.

Золотое дно денег на производство чипов в США «не будет пытаться или преуспеет в достижении самоокупаемости», сказал Крис Миллер, адъюнкт-профессор международной истории в Школе права и дипломатии Флетчера в Университете Тафтса, и автор из недавней книги о битвах чип-индустрии.

Чиновники Белого дома утверждают, что инвестиции в производство микросхем резко сократят долю микросхем, которые необходимо закупать за границей, что повысит экономическую безопасность США. На мероприятии TSMC в декабре г-н Байден также подчеркнул потенциальное влияние на технологические компании, такие как Apple, которые полагаются на TSMC в своих потребностях в производстве микросхем. Он сказал, что «это может изменить правила игры», поскольку все больше этих компаний «привозят домой больше своей цепочки поставок».

Американские компании лидировали в производстве чипов на протяжении десятилетий, начиная с конца 19 века.50-е годы. Но доля страны в мировых производственных мощностях постепенно снизилась примерно до 12 процентов с примерно 37 процентов в 1990 году, поскольку страны Азии предоставили стимулы для переноса производства на эти берега.

По данным отраслевых аналитиков и Ассоциации полупроводниковой промышленности, сегодня на Тайвань приходится около 22 процентов всего производства микросхем и более 90 процентов самых передовых микросхем.

Новые расходы призваны улучшить положение Америки. Согласно исследованию Boston Consulting Group, проведенному в 2020 году по заказу Ассоциации полупроводниковой промышленности, государственные инвестиции в размере 50 миллиардов долларов, вероятно, подтолкнут корпоративные расходы, в результате чего доля США в мировом производстве увеличится до 14 процентов к 2030 году.

«Это действительно впервые за многие десятилетия вводит нас в игру», — сказал Джон Нойффер, президент ассоциации, добавив, что оценка может быть консервативной, поскольку Конгресс утвердил субсидии в размере 76 миллиардов долларов в законодательном акте, известном как Закон о чипсах.

Тем не менее, наращивание производства вряд ли устранит зависимость США от Тайваня в отношении самых передовых чипов. Такие чипы являются самыми мощными, потому что они содержат наибольшее количество транзисторов на каждом кусочке кремния, и их часто считают признаком технологического прогресса страны.

Intel долгое время возглавляла гонку по уменьшению размера транзисторов, чтобы на чипе могло поместиться больше. Этот темп миниатюризации обычно описывается в нанометрах или миллиардных долях метра, а меньшие числа указывают на самые передовые технологии производства. Затем в последние годы TSMC вырвалась вперед.

Но на своем предприятии в Фениксе TSMC не может импортировать свои самые передовые производственные технологии. Первоначально компания объявила, что будет производить пятинанометровые чипы на заводе в Фениксе, а в прошлом месяце заявила, что к 2024 году она также будет производить там четырехнанометровые чипы и построит второй завод, который откроется в 2026 году, для трехнанометровых чипов. . Он не стал обсуждать дальнейшие успехи.

Моррис Чанг, основатель Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, на заводе компании в Финиксе, декабрь. Компания заявила, что утроит свои инвестиции до 40 миллиардов долларов. Кредит … Адриана Зебраускас для The New York Times На мероприятии TSMC в прошлом месяце президент Байден подчеркнул потенциальное влияние на технологические компании, которые полагаются на TSMC в своих потребностях в производстве микросхем. Кредит … Адриана Зебраускас для The New York Times

Напротив, заводы TSMC на Тайване в конце 2022 года начали производить трехнанометровые технологии. К 2025 году заводы на Тайване, вероятно, начнут поставлять Apple двухнанометровые чипы, сказал Хендел Джонс, исполнительный директор International Business Strategies.

TSMC и Apple отказались от комментариев.

Пока неясно, принесут ли другие производители чипов более продвинутые технологии для передовых чипов на свои новые площадки. Samsung Electronics планирует инвестировать 17 миллиардов долларов в новый завод в Техасе, но пока не раскрывает технологию производства. Intel производит чипы размером примерно семь нанометров, хотя и заявила, что к 2024 году ее заводы в США будут выпускать чипы размером три нанометра, а вскоре после этого — еще более продвинутые продукты.

Бум расходов также должен уменьшить, но не стереть зависимость США от Азии в отношении других видов чипов. Отечественные заводы производят лишь около 4% микросхем памяти в мире, которые необходимы для хранения данных в компьютерах, смартфонах и других потребительских устройствах, и запланированные инвестиции Micron могут в конечном итоге увеличить этот процент.

Но все же, скорее всего, будут пробелы во множестве более старых и простых чипов, которых в последние два года было так мало, что американским автопроизводителям пришлось закрыть заводы и производить частично готовые автомобили. TSMC является крупным производителем некоторых из этих чипов, но она сосредоточила свои новые инвестиции на более прибыльных заводах по производству усовершенствованных чипов.

«У нас все еще есть зависимость, которая никоим образом не подвергается влиянию», — сказал Майкл Херлстон, исполнительный директор Synaptics, разработчика микросхем из Силиконовой долины, который в значительной степени зависит от старых заводов TSMC на Тайване.

По данным Ассоциации полупроводниковой промышленности, ожидается, что бум производства микросхем создаст огромное количество рабочих мест в виде 40 000 новых рабочих мест на заводах и в компаниях, которые их поставляют. Это добавит около 277 000 сотрудников полупроводниковой промышленности США.

Но заполнить столько квалифицированных вакансий будет непросто. Заводы по производству микросхем обычно нуждаются в технических специалистах для управления заводскими машинами и ученых в таких областях, как электротехника и химическая инженерия. Согласно недавним опросам руководителей, нехватка кадров является одной из самых сложных проблем отрасли.

Закон CHIPS предусматривает финансирование развития рабочей силы. Министерство торговли, которое наблюдает за выделением грантов из фондов Закона о CHIPS, также дало понять, что организации, надеющиеся получить финансирование, должны разработать планы обучения и обучения работников.

Корпорация Intel, отвечая на этот вопрос, планирует инвестировать 100 миллионов долларов в стимулирование обучения и исследований в университетах, колледжах и других технических учебных заведениях. Университет Пердью, построивший новую полупроводниковую лабораторию, поставил перед собой цель ежегодно выпускать 1000 инженеров и привлек производителя микросхем SkyWater Technology к строительству завода стоимостью 1,8 миллиарда долларов недалеко от своего кампуса в Индиане.

Тем не менее, обучение может зайти так далеко, поскольку производители чипов конкурируют с другими отраслями, остро нуждающимися в работниках.

«Нам придется построить полупроводниковую экономику, которая будет привлекать людей, когда у них есть много других вариантов», — сказал Митч Дэниелс, который в то время был президентом Purdue, на мероприятии в сентябре.

Поскольку усилия по обучению могут занять годы, прежде чем они принесут плоды, руководители отрасли хотят упростить для высокообразованных иностранных рабочих получение виз для работы в Соединенных Штатах или пребывания после получения диплома. Официальные лица в Вашингтоне осознают, что комментарии, призывающие к увеличению иммиграции, могут спровоцировать политический огонь.

Но Джина Раймондо, министр торговли, была откровенна в своей речи в ноябре в Массачусетском технологическом институте.

Привлечение лучших научных умов мира — это «преимущество, которое Америка может потерять», — сказала она. — И мы не позволим этому случиться.

Внесено исправление  

1 января 2023 г.

: 

В более ранней версии этой статьи неправильно описывалась гонка производителей чипов, которую Intel долгое время возглавляла. Он возглавил гонку по уменьшению размера транзисторов, которые могли поместиться на чипе, а не по сокращению количества транзисторов на чипе.

Как мы работаем с исправлениями

Ана Суонсон работает в вашингтонском бюро и освещает торговлю и международную экономику для The Times. Ранее она работала в The Washington Post, где писала о торговле, Федеральной резервной системе и экономике. Подробнее об Ане Свонсон

Версия этой статьи напечатана в разделе А на странице 1 нью-йоркского издания под заголовком: Наблюдая за Китаем, США вкладывают деньги в производство чипов. Заказать репринты | Сегодняшняя газета | Подписаться

Factbox: Что такое инструмент для изготовления чипов?

ВАШИНГТОН, 26 января (Рейтер) — Сложное и дорогое оборудование, используемое для производства полупроводников, более широко известное как «инструменты для изготовления микросхем», снова в новостях на фоне переговоров, в ходе которых Соединенные Штаты будут призывать японских и голландских чиновников расправиться с поставками ценного оборудования в Китай.

Ниже приведена дополнительная информация об этих машинах.

ЧТО ТАКОЕ ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЧИПОВ?

Одна фабрика по производству микросхем может содержать 1000 или более инструментов, каждый из которых настроен на определенный этап технологического процесса. Один из важнейших этапов изготовления чипов, называемый литографией, включает в себя инструменты размером с двухэтажный автобус и весом более 200 тонн. Они производят лучи сфокусированного света, которые создают микроскопические схемы на компьютерных чипах, используемых во всем, от телефонов и ноутбуков до автомобилей и искусственного интеллекта.

Самые большие и сложные литографические машины требуют трех Боингов 747 для перевозки секциями и могут стоить до 160 миллионов долларов.

КАКИЕ ФИРМЫ ИХ ПРОИЗВОДЯТ?

Хотя американские фирмы, такие как Applied Materials (AMAT. O), KLA (KLAC.O) и LAM Research (LRCX.O), являются доминирующими игроками в отрасли оборудования для производства микросхем, они сталкиваются с конкуренцией со стороны японских конкурентов, таких как Tokyo Electron (8035). .Т). А в некоторых частях процесса, таких как литография, доминируют голландская фирма ASML (ASML.AS), а также японские Nikon (7731.T) и Canon (7751.T), без серьезных конкурентов в США.

С 2000 года ASML быстро отобрал долю рынка у японских конкурентов, которые в настоящее время в основном сосредоточены на более старых технологиях. ASML контролирует более 90% рынка литографии. Ни один из конкурентов не пытается создать самую сложную систему EUV, ссылаясь на высокую стоимость разработки.

Нехватка машин ASML является узким местом для производителей чипов, которые планируют потратить более 100 миллиардов долларов в ближайшие годы на строительство дополнительных заводов для удовлетворения спроса.

ПОЧЕМУ США ХОТЯТ ОГРАНИЧИТЬ К НИМ ДОСТУП КИТАЯ?

Американские официальные лица заявили, что хотят ограничить прогресс Китая в производстве передовых полупроводников, поскольку такая работа является ключом к усилиям Китая по модернизации своих вооруженных сил. Они хотят замедлить военный прогресс Китая, потому что опасаются прямой конфронтации, если Китай попытается захватить Тайвань, демократический остров у его побережья, который, по утверждению Китая, является частью его территории.

ЧТО ДЕЛАЮТ США ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ДОСТУПА В КИТАЙ?

В октябре Соединенные Штаты объявили о широком наборе мер экспортного контроля, в том числе о мерах, жестко ограничивающих доступ Китая к американским технологиям производства микросхем, в попытке замедлить технологический и военный прогресс Пекина.

Множество мер, если они будут эффективными, могут затормозить китайскую промышленность по производству микросхем, вынудив американские и иностранные компании, использующие американские технологии, прекратить поддержку некоторых ведущих китайских заводов и разработчиков микросхем.

Но чтобы быть эффективными, Соединенным Штатам нужно, чтобы Нидерланды и Япония присоединились к ним с аналогичными ограничениями.