“Per quanto riguarda i semiconduttori sotto è doveroso fare qualche accenno alla situazione geopolitica attuale, oltre a parlare dell’aspetto della spesa in conto capitale e delle politiche governative finalizzate a incoraggiare ulteriormente la suddetta spesa”. Ad affermarlo è Chris Gannatti, Global Head of Research di WisdomTree, che di seguito illustra nel dettaglio la view.
Uno sguardo sulla catena di approvvigionamento dei semiconduttori
Semplificando una serie piuttosto complessa di interrelazioni tra i paesi, potremo vedere un triangolo con tre distinti vertici.
- Manifatture: queste società producono i chip fisici. I singoli operatori non sono moltissimi perché le spese in conto capitale per inserirsi in questo settore sono estremamente elevate e, per di più, non tutti hanno le stesse capacità. Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) è famosa per essere in grado di realizzare in modo affidabile i chip più avanzati al mondo. Altri operatori importanti sono Samsung Electronics, Intel e Global Foundries.
- Società di proprietà intellettuale: producono e vendono diversi layout e disegni industriali. Ne è un esempio ARM, la società attualmente di proprietà di SoftBank, con un’enorme presenza nell’Internet delle cose (IoT).
- Strumenti di Electronic Design Automation (EDA): nel 2021 l’EDA è stata valutata solo 10 miliardi di dollari, ossia una piccola parte del valore complessivo del mercato dei semiconduttori (595 miliardi di dollari), ma questa categoria di strumenti è indispensabile affinché i produttori di chip possano stabilire se un disegno sia realizzabile o meno prima di passare alla produzione. Cadence, Synopsys e Mentor Graphics sono i tre operatori principali in quest’ambito: insieme controllano circa il 70% del mercato globale.
Dietro ad ogni vertice di questo triangolo c’è tanta storia sotto forma di esperienza maturata ed è importante rendersene conto, poiché è questo aspetto a rendere particolarmente complicare un concorrente esterno (in questo caso la Cina).
L’esempio di ASML
Litografia è il termine utilizzato per indicare l’incisione sul silicio dei progetti che permettono il funzionamento efficace dei transistor. In parole povere, un maggior numero di transistor collocati a una minore distanza l’uno dall’altro aumenta l’efficienza e la capacità di un chip. Attualmente il chip di Apple M1 contiene 16 miliardi di transistor.
Il livello di ingegneria di precisione necessario per riuscire a inserire 16 miliardi di transistor in qualcosa che non abbia le dimensioni di interi edifici, o che addirittura possa stare all’interno di un computer portatile o di uno smartphone, è una delle conquiste più impressionanti dell’ingegno umano che il mondo abbia mai visto. In sintesi, nel primo decennio degli anni 2000 una società nei Paesi Bassi, ASML, si è assunta un grosso rischio: la ricerca nell’ambito della litografia ultravioletta estrema (EUV).
L’EUV era necessaria perché occorreva utilizzare lunghezze d’onda della luce più corte per rimuovere dal silicio quasi i singoli atomi, al fine di realizzare transistor sufficientemente piccoli (fondamentalmente a 5 nanometri). Questa luce viene generata proiettando un laser specifico 50.000 volte al secondo su stagno fuso.
Lo sviluppo dell’EUV è un’attività così capital intensive che soltanto una società vi si è cimentata con successo: ASML. I componenti per i macchinari impiegati per la litografia riempiono quattro Boeing 747 e vengono forniti da aziende specifiche in tutto il mondo. Il funzionamento dei macchinari su larga scala richiede un’esperienza incredibilmente profonda.
Considerando la rilevanza dell’argomento, avrete probabilmente già indovinato le sue implicazioni geopolitiche. Alcuni componenti delle macchine EUV provengono dagli Stati Uniti; c’è poi in ballo il rapporto tra il governo statunitense e quello dei Paesi Bassi. In seguito a tali dibattiti e alla situazione in cui ci troviamo attualmente, le macchine EUV non vengono inviate in Cina.
Il caso Nvidia
Nell’agosto 2022, gli USA hanno compiuto un ulteriore passo per limitare le ambizioni cinesi in materia di intelligenza artificiale (IA) aumentando ulteriormente le restrizioni all’esportazione di semiconduttori molto specifici[5]:
- Nvidia non potrà vendere l’unità di elaborazione grafica A100 in Cina, a Hong Kong e in Russia;
- Nvidia non potrà vendere in quegli stessi mercati la sua serie di chip grafici H100 di prossima commercializzazione;
- tra gli utenti dell’A100 figurano Alibaba, Tencent e Baidu, le aziende che costituiscono alcune delle maggiori infrastrutture cinesi di cloud computing.
Nvidia è l’azienda con la maggiore visibilità per quanto riguarda questi tipi di chip e, nel momento in cui scriviamo, vanta la maggiore capitalizzazione di mercato fra le società produttrici di semiconduttori. Non ci sorprenderemmo se in futuro emergessero altre aziende che realizzano chip con capacità analoghe.
La Cina può “farcela da sola”?
A questo punto potremmo fare un passo indietro e pensare sul fatto che la Cina possiede risorse immense. Perché non potrebbe semplicemente produrre i suoi chip? Non escludiamo che la Cina sia perfettamente in grado di realizzarli per conto proprio, ma si tratterebbe più che altro di stabilire quanto tempo impiegherebbe per riuscirci e quanto potrebbero essere avanzati questi chip. La litografia EUV è un processo che ha richiesto investimenti massicci e circa 20 anni di tempo. ASML è capace di produrre le macchine che fabbrica e di coadiuvare società come TSMC che operano su vasta scala perché ha il vantaggio di imparare da tutti gli errori commessi lungo il percorso. La Cina può certamente impegnarsi per recuperare, ma il mero dispendio di denaro non porterà a un processo EUV efficace che permetta di realizzare i chip più avanzati su larga scala, poiché la chiave consiste nel produrli “su vasta scala senza una percentuale di difetti elevata”.
Si prevede, che tra il 2021 e il 2024, la Cina avrà completato la realizzazione di 31 grandi fabbriche di semiconduttori, ed entro il 2025 dovrebbe rappresentare il 40% della capacità mondiale di produzione di chip con nodi da 28 nanometri. Se ne desume che la Cina sta effettuando grandi investimenti puntando su chip che non rappresentano l’avanguardia assoluta e dobbiamo ricordare che il mondo ha bisogno anche di quei chip.
Sarà molto difficile per qualsiasi singolo paese gestire pienamente tutti gli aspetti della catena di approvvigionamento dei semiconduttori, ma nel 2022 stiamo riscontrando sforzi considerevoli in tal senso che sono probabilmente destinati a proseguire.