Viviamo in un mondo iperconnesso in cui sempre più oggetti sono dotati della tecnologia necessaria per interagire con il loro ambiente nella cosiddetta internet delle cose. La miniaturizzazione dei sistemi elettronici consente di posizionare i chip in una moltitudine di spazi, aggiungendovi uno strato di digitalizzazione.
Questi sono componenti essenziali nell’elettronica di consumo come computer, telefoni cellulari, tablet e console per videogiochi. Li troviamo anche in molti altri dispositivi e applicazioni come elettrodomestici, macchinari industriali, automobili, aerei, satelliti, comunicazioni, impianti biomedici e molto altro. Oggi ci sono chip in luoghi impensabili, come porte, finestre, prese e illuminazione.
Un’offerta limitata per una domanda in crescita
La crescente domanda di chip sta causando seri problemi di approvvigionamento in vari settori dell’industria. Ad esempio, sempre più stabilimenti di produzione automobilistica hanno dovuto interrompere la produzione a causa della mancanza di semiconduttori, che costituiscono una percentuale crescente dell’elenco dei componenti di un’auto.
Un altro esempio sono i chip GPU (di Graphics Processing Unit), che sono stati tradizionalmente utilizzati nelle schede grafiche per computer. Questi vengono utilizzati sempre di più nell’informatica, data la loro maggiore efficienza per la simulazione di reti neurali artificiali, elaborazione di dati massiva e calcolo parallelo. Sono inoltre necessarie per lo sviluppo di tecnologie come i big data, il cloud computing o l’intelligenza artificiale.
Ma perché questa grande necessità di chip non può essere fornita su scala globale?
La risposta a questa domanda si trova nell’alto costo e nella sofisticatezza delle tecnologie e dei processi di produzione dei chip.
Servono tra i $10 e i $20 miliardi per costruire un impianto di produzione di circuiti integrati e richiede anni per l’installazione. A questo va aggiunto il costo in R+S+i investimento che comporta la manutenzione e il miglioramento degli impianti, oltre che la formazione dei propri dipendenti.
Il modello fabless: progettare chip ma non realizzarli
La maggior parte delle aziende del settore ha scelto da anni di progettare i propri chip, ma non di produrli. Viene invece addebitato ad altre società, dette fonderie (smelter).
Questo modello di business, noto come fabless, è iniziato a metà degli anni ’80.
Da allora, i produttori di chip hanno ridotto la loro presenza nella Silicon Valley e la maggior parte degli impianti di produzione si trova ora nel sud-est asiatico, principalmente Taiwan e Corea del Sud, con un lavoro a basso costo e altamente qualificato.
L’attuale mercato dei chipmaker è dominato dalla società taiwanese TSMC, con una quota del 54%, seguita dalla sudcoreana Samsung, con il 17%, secondo uno studio TrendForce.
I giganti della tecnologia come Apple, Google, Tesla, Amazon e Facebook progettano i propri chip ma non li producono (ancora). Alcuni esempi sono il chip M1, progettato da Apple, ma prodotto da TSMC in tecnologia 5nm. Tesla produce già auto che includono il suo chip D1, dotato di moduli AI per assistere nella guida del veicolo.
Google si sta avvicinando sempre di più al lancio delle proprie unità CPU (Central Processing Unit) per i suoi laptop Chromebook, che prevede di avere sul mercato entro il 2023. Sebbene tutte queste aziende seguano ancora un modello fabless, non è fuori discussione che considerano di fabbricare in futuro i propri chip in modo da non dipendere da terzi nelle loro strategie di business.
Non possiamo perdere (di nuovo) questo treno
In questo scenario geoeconomico, il ruolo dell’Europa è, purtroppo, marginale. La mancanza di investimenti in un settore così importante come la micro e la nanoelettronica sta causando sempre meno attività legate all’industria dei semiconduttori, a parte alcune aziende come Infineon (Germania), ST Microelectronics (Francia) e AMS AG (Austria).
C’è il paradosso che i chip che vengono attualmente utilizzati per realizzare chip come l’Apple M1 (e altri) si basano sull’architettura ARM ( Advanced RISC Machines ), che è stata sviluppata da un’azienda con sede a Cambridge, nel Regno Unito, e che è in fase di acquisizione da parte della società statunitense NVIDA.
La perdita di competitività che questo comporta rispetto a potenze tecnologiche come la Cina, ha portato sia l’Europa che gli Stati Uniti a iniziare a promuovere strategie per intensificare la produzione di chip e aziende storiche nel settore dei semiconduttori come Intel intendono costruire manifatture stabilimenti in Europa e persino produttori di processori per altre società statunitensi come Apple.
Siamo di fronte a una nuova rivoluzione tecnologica nella storia dell’umanità. La domanda è se vogliamo continuare ad essere protagonisti o limitarci ad essere semplici testimoni.
È importante riflettere su quanto dipendiamo quotidianamente dalla tecnologia, su come il nostro spazio vitale sia sempre più afflitto dai chip e su come stiamo smettendo di essere i creatori di quegli spazi vitali per diventare semplici utenti. O meglio, consumatori sempre più dipendenti da ciò che viene progettato e prodotto a migliaia di chilometri dall’Europa.
Questo treno tecnologico viaggia molto veloce e accelera a un ritmo vertiginoso. Ci sfuggirà (di nuovo) se non si rimedia con politiche che promuovono la ricerca e lo sviluppo nella micro e nanoelettronica, senza le quali una trasformazione digitale sostenibile è impensabile.
Autore
Jose M. de la Rosa, Professor of Electronics, Sevilla University
