La crisi dei semiconduttori dura ormai da quattro anni. I consumatori soffrono della mancanza di console di gioco PlayStation 5 e schede grafiche di gioco e l’industria non può ottenere in tempo processori per la produzione di automobili, macchine utensili, ecc.
Cosa sono i semiconduttori e perché sono importanti?
La tecnologia principale degli anni 2020 non era blockchain o reti neurali, ma semiconduttori di silicio, grazie ai quali la moderna industria industriale sta avanzando.
Oggi i microcircuiti sono coinvolti in quasi tutte le sfere della vita umana, dall’industria pesante all’agricoltura.
Prendiamo ad esempio l’industria automobilistica. Secondo gli esperti, oltre il 40% del costo è proprio nell’elettronica e nel software. E tutto questo funziona solo grazie ai microprocessori. Quindi nel 2021, a causa della carenza di chip, le case automobilistiche sono state costrette a chiudere parzialmente o completamente le fabbriche.
L’industria automobilistica è solo una parte della catena. In generale, tutte le conquiste moderne, compresi i sistemi cloud, le reti neurali, le tecnologie 5G, in un modo o nell’altro dipendono dalla fornitura di microchip e dalla produzione di semiconduttori.
I semiconduttori sono una classe speciale di sostanze che agiscono come dielettrici a basse temperature e come conduttori ad alte temperature. Queste sostanze includono selenio, arsenico, germanio, ecc. ecc. Ma siamo principalmente interessati al silicio, che funge da materiale principale nella produzione di chip di memoria, microprocessori e altri microcircuiti.
Vale anche la pena ricordare qual è il nanometro dei microprocessori. Se semplifichiamo molto, meno nanometri, più produttivo e veloce è il microchip. D’altra parte, il costo di progettazione e produzione aumenta.
Ad oggi, i processori a 5 nm più avanzati possono essere prodotti solo da TSMC e Samsung, 10 nm (fase tecnologica precedente) – Intel, TSMC, Samsung.
Si noti che la moderna industria manifatturiera dei semiconduttori è divisa in due processi. Una parte delle aziende si occupa esclusivamente di progettazione, vendita di brevetti, ecc. Si chiamano aziende Fabless (aziende senza fabbrica). Un classico esempio di tali strutture è AMD e NVIDIA. Molto più importanti per noi sono le aziende di fonderia, che si concentrano solo sulla produzione.
Il processo di fabbricazione dei microcircuiti è molto complesso e si svolge in più fasi, il che rende la produzione piuttosto costosa. Inoltre, i principali impianti di produzione si trovano nella regione asiatica. I quattro grandi paesi produttori di microchip sono Taiwan, Cina, Giappone e Corea del Sud.
In effetti, l’unico leader tecnologico è l’azienda taiwanese TSMC. Alla fine del 2021, la sua quota di mercato globale era di circa il 53%. Per fare un confronto, il concorrente più vicino dei produttori taiwanesi, Samsung (Corea del Sud), occupa solo il 16% del mercato.
Quindi, vediamo che il mondo occidentale dipende effettivamente dalle capacità produttive della regione del Pacifico. Con le grandi aziende, un tale schema di produzione è sostanzialmente vantaggioso, ma crea anche vulnerabilità geopolitiche ed economiche negli Stati Uniti e in Europa.
Perché c’era una carenza di chip
La carenza di microcircuiti è causata da tutta una serie di motivi, che vanno dalla crisi economica alle catastrofi naturali.
Si noti che una situazione simile nel mercato dei microchip era stata prevista nel 2018-2019, quando iniziò a svolgersi attivamente lo scontro tra Stati Uniti e Cina, di cui parleremo di seguito.
Washington ha capito chiaramente che la produzione cinese stava crescendo a un ritmo rapido. E uno dei modi per fermare questo era limitare la fornitura di microchip e software per loro. In risposta, i cinesi hanno annunciato il boicottaggio dei prodotti Apple.
Tuttavia, il motivo principale è ancora la pandemia di Covid-19, le cui conseguenze sono ancora attuali.
In primo luogo, a causa del passaggio di lavoratori, scolari e studenti al formato online, la domanda di attrezzature è aumentata più volte: smartphone, tablet, laptop, ecc. Ad esempio, secondo VTB, all’inizio del 2021, i russi hanno speso il 70% in più in elettronica ed elettrodomestici rispetto al 2020.
In secondo luogo, la pressione sul settore sanitario ha aumentato la necessità di attrezzature mediche, comprese quelle dotate di chip per computer.
In terzo luogo, il blocco globale ha interrotto o rallentato la maggior parte delle catene di approvvigionamento. Ad esempio, nel 2021, c’è stata una congestione sul Canale di Suez a causa del fatto che la nave Ever Given si è arenata. Si può anche ricordare la parziale chiusura dei porti cinesi e un lungo periodo di quarantena per i vettori. Negli Stati Uniti la situazione non era migliore: si formò una grande congestione di navi nei porti americani.
Ha avuto effetto anche la più forte siccità a Taiwan in mezzo secolo. Si direbbe, cosa c’entra la siccità qui? Il fatto è che per la produzione di trucioli, in particolare per la pulizia del metallo, viene utilizzata acqua. Uno dei maggiori produttori di chip, l’azienda taiwanese TSMC, che produce più della metà dei prodotti mondiali, consuma più di 150.000 tonnellate di acqua al giorno.
Va inoltre notato che negli ultimi anni si sono verificati frequenti incidenti provocati dall’uomo. Così nel marzo 2021 è scoppiato un incendio in una delle imprese dell’azienda giapponese Renesas. I proprietari sono stati in grado di rimettere in funzione le cose solo tre mesi dopo. Ricordiamo che Renesas è il terzo più grande produttore di elettronica.
Nello stesso anno, l’impianto chimico della Xinjiang West Hesheng Silicon Industry Co., Ltd. ha preso fuoco nella città cinese di Shihezi. È impegnata nella produzione di polisilicio, utilizzato nella costruzione di pannelli solari.
Inoltre, nello stesso periodo, il settore minerario si stava attivamente sviluppando nel mondo. Per “minare” la criptovaluta, era necessaria non solo un’elevata potenza elettrica, ma anche un gran numero di processori e schede video ad alte prestazioni.
Iniziative UE
Come accennato in precedenza, la crisi dei semiconduttori ha colpito principalmente l’industria automobilistica. Nel 2021 la loro produzione è diminuita del 25%. In sofferenza anche il mercato dei dispositivi medici e del sistema energetico.
La leadership dell’UE ha deciso di sviluppare opzioni per risolvere questo problema. Già nel 2021 si affermava che la quota di chip europei prodotte in dieci anni dovrebbe essere il 20% del mercato globale. A quel tempo, questa quota non era superiore al 10%.
Nel 2022 è stato sviluppato un progetto strategico denominato “European Chip Law”. Si prevede di quadruplicare la produzione industriale di chip attraverso sussidi governativi, investimenti in piccole e medie imprese e alleanze internazionali con “partner che la pensano allo stesso modo”. Questi partner includono Stati Uniti, Giappone, Corea del Sud e Singapore. È già noto che le grandi aziende Intel (USA), STMicroelectronics (Svizzera) e GlobalFoundries (USA) hanno pianificato la costruzione di stabilimenti in Germania e Francia.
In totale, si prevede di stanziare circa 43 miliardi di euro per lo sviluppo della microelettronica. Del resto, la parte del leone di questi investimenti (17 miliardi di euro) dovrebbe spettare a Intel. Investimenti significativi verranno ricevuti anche da TSMC e Samsung.
Si può quindi parlare della formazione di un serio blocco economico anti-cinese.
Strategia USA
Sorprendentemente, l’Unione Europea ripete letteralmente la politica economica di Washington in questo settore.
Nel 2022, Biden ha firmato un disegno di legge per fornire $ 52 miliardi di sussidi ai produttori di semiconduttori. L’unica differenza tra i progetti europei e americani è che i sussidi americani riguardano solo il settore pubblico dell’economia.
La Casa Bianca ha osservato che la regione asiatica produce il 75% di tutti i microchip, mentre gli Stati Uniti solo il 10% (come l’Europa).
Alla cerimonia per la firma del disegno di legge sono arrivati anche i dirigenti delle società IT di Micron, Intel, Lockheed Martin, HP e Advanced Micro Devices.
Curiosamente, proprio in contemporanea, anche il settore tecnologico americano ha annunciato un aumento degli investimenti. Micron ha speso 40 miliardi di dollari per creare posti di lavoro negli Stati Uniti. E Qualcomm e GlobalFoundries hanno stipulato accordi di partnership in base ai quali verranno investiti 4,2 miliardi di dollari nella produzione di microchip e nell’espansione delle imprese esistenti.
Il gigante IT Intel, che in precedenza produceva chip solo per le proprie esigenze, si è detto pronto a collaborare con clienti esterni, anche nell’ambito dell’architettura del chip di qualcun altro. I nuovi ordini saranno gestiti dalla divisione di produzione di Intel Foundry Services. La direzione dell’azienda prevede inoltre di costruire nuovi stabilimenti in Europa e negli Stati Uniti.
Inoltre, le autorità americane stanno cercando di negoziare con TSMC sulla costruzione di due impianti in Arizona, stanziando per questo 15 miliardi di dollari. Tuttavia, i taiwanesi non hanno fretta di essere d’accordo.
«Alcune delle condizioni sono inaccettabili e ci impegniamo a ridurre al minimo qualsiasi impatto negativo e continueremo a negoziare con il governo degli Stati Uniti», ha affermato Mark Liu, presidente della società.
Sulla guerra commerciale e l’industria cinese
Ma con la legge americana sulle fiches non tutto è così semplice. Non solo ha ampliato le opportunità di investimento, ma ha introdotto restrizioni alla cooperazione con società cinesi e russe. Cioè, a quelle società (Intel, Qualcomm, ecc.) che ricevono sussidi è vietato interagire in qualsiasi modo con le imprese nella Cina continentale e nella Federazione Russa.
Ricordiamo che la guerra commerciale degli Stati Uniti con la Cina è iniziata intorno al 2018. Tutto è iniziato con l’arresto provocatorio da parte del governo canadese del CFO di Huawei Meng Wanzhou. È stata accusata di aver violato le sanzioni statunitensi contro l’Iran.
Il governo degli Stati Uniti ha un rapporto teso con Huawei. È accreditata sia di spionaggio che di furto di dati, ma soprattutto di cooperazione con l’esercito cinese. È vero, nessuno ha fornito prove concrete.
Nel 2019, alla società britannica ARM, su richiesta del governo degli Stati Uniti, è stato vietato di lavorare con Huawei. Ciò limitava la capacità di produrre processori Kirin cinesi. Poco dopo, per gli stessi motivi, la collaborazione è stata sospesa da Google, chiudendo l’accesso a software e servizi.
Nel 2020, il governo di Washington ha effettivamente costretto TSMC a interrompere la fornitura del chip a Huawei.
Poco dopo, l’amministrazione Trump ha anche imposto sanzioni alla più grande azienda di microelettronica della Cina continentale, Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC). Agli investitori americani era vietato negoziare le azioni della società. Dopo tale decisione, il valore delle azioni sul mercato è immediatamente diminuito, causando gravi danni ai produttori.
Pertanto, come possiamo vedere, la Cina è il principale avversario degli Stati Uniti e dell’UE nel campo della tecnologia.
Ad esempio, la Semiconductor Industry Association (un’associazione di categoria statunitense che rappresenta l’industria dei semiconduttori) stima che la Cina abbia investito oltre 150 miliardi di dollari in semiconduttori dal 2014 al 2030. E gli investimenti in ricerca e sviluppo sono cresciuti da 106 miliardi di dollari nel 2010 a 463 miliardi di dollari nel 2022.
Inoltre, nel 2015, il governo cinese ha adottato il programma di sviluppo tecnologico Made in China 2025 (MIC2025). Secondo il progetto, si prevede di raggiungere l’indipendenza nella fornitura di semiconduttori del 70%.
Tuttavia, ci sono stati problemi nell’attuazione del programma e il livello di fornitura della PRC con i conduttori al momento è leggermente superiore al 15%. Questa cifra è stata influenzata anche dalla pandemia di Covid-19 e dalle sanzioni statunitensi.
Notiamo inoltre che la Cina è ancora in ritardo rispetto a Taiwan in termini di produzione di processori. Ad esempio, la più grande azienda Semiconductor Manufacturing International Corp è 6 anni indietro rispetto a TSMC.
Tuttavia, non si può dire che la Cina stia perdendo la corsa alla tecnologia.
Pertanto, nel 2022, la spesa per le nuove tecnologie è aumentata a 378 miliardi di dollari, mentre la spesa per ricerca e sviluppo cresce ogni anno del 7%. Inoltre, per non dipendere da ARM, le più grandi aziende cinesi, come Alibaba e Tencent, si sono unite in un consorzio per sviluppare congiuntamente nuovi chip.
Secondo gli sviluppatori cinesi, usano l’architettura aperta del processore RISC-V, che è un’alternativa al sistema ARM.
La situazione con la microelettronica in Russia
Nel febbraio 2022, in connessione con l’inizio dell’Operazione Militare Speciale, sono state imposte alla Russia una serie di sanzioni, anche nella produzione di processori. Quindi TSMC ha interrotto la produzione di processori Baikal, Elbrus e altri chip progettati in Russia.
«Tutti i microprocessori ad alte prestazioni progettati in Russia sono stati prodotti presso TSMC», ha affermato il direttore esecutivo dell’Associazione degli sviluppatori e dei produttori di elettronica.
