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Siamo nel pieno di quella che alcuni esperti hanno iniziato a definire il decennio dei semiconduttori.
Sulla scia della pandemia di COVID-19, consumatori e imprese sono oggi più consapevoli che mai dell’importanza della tecnologia. Dalle automobili agli smartphone, dai computer agli elettrodomestici, la tecnologia svolge un ruolo cruciale in ogni aspetto della vita moderna, e la sua importanza è destinata a crescere.
Non sorprende quindi che il settore dei semiconduttori sia atteso a una crescita significativa nel prossimo decennio. Dopo aver raggiunto un fatturato record di 570 miliardi di dollari nel 2022, si prevede per l’industria dei semiconduttori un tasso di crescita annuale composto (CAGR) di circa l’8% per il resto del decennio, posizionandola verso l’obiettivo di diventare un settore da mille miliardi di dollari entro il 2030.
Spinta occidentale: espansione del panorama dei semiconduttori
Per anni, la maggior parte del settore – inclusi la fabbricazione, l’assemblaggio di circuiti integrati (IC) e il packaging – è stata concentrata nell’Asia orientale, con Paesi come Taiwan, Corea del Sud, Cina e Giappone a ricoprire un ruolo sproporzionato nella produzione di semiconduttori. Negli ultimi due anni, tuttavia, i Paesi occidentali hanno adottato misure aggressive per incrementare la propria partecipazione nel settore, e i governi di Stati Uniti ed Unione Europea hanno emanato pacchetti legislativi ambiziosi per offrire incentivi volti ad attrarre i maggiori produttori mondiali di chip.
Il CHIPS and Science Act, la scommessa degli Stati Uniti da 54 miliardi di dollari per espandere la quota di mercato nazionale e garantire che la prossima generazione di posti di lavoro nella produzione redditizia non venga persa a favore della Cina, sta già dando risultati: negli Stati Uniti sono in costruzione 21 nuovi impianti di produzione di semiconduttori (fab), mentre altri sei siti sono oggetto di importanti ampliamenti. Tuttavia, è importante sottolineare che solo tre di queste fabbriche hanno confermato la produzione di semiconduttori con nodi tecnologici pari o inferiori a 10 nanometri – soglia spesso considerata come limite per i chip avanzati o “leading-edge”. (Diversi progetti di nuove fab negli Stati Uniti non hanno ancora comunicato le dimensioni dei nodi tecnologici.)
Nonostante questa nuova stagione di ingenti sussidi in Occidente, il baricentro delle fabbriche più avanzate al mondo rimane saldo nell’Asia orientale. Diversi Paesi della regione con forte competenza tecnologica ospitano ancora siti produttivi di alto livello di Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), Samsung, Micron Technology e altri leader del settore. I concorrenti emergenti del resto del mondo, nel frattempo, devono ancora colmare un notevole divario nei livelli più avanzati della produzione di semiconduttori. Mappare le fab leading-edge annunciate o già in costruzione conferma un asse geografico che non si è ancora spostato in modo significativo dal cluster storico di nazioni.
Dove stanno quindi sorgendo le fabbriche di semiconduttori più avanzate? Ecco una panoramica:
Giappone – Fabbriche di semiconduttori avanzate: 4
Hiroshima Fab
Proprietario: Micron Technology
Località: Prefettura di Hiroshima
Inizio costruzione: 2022
Avvio produzione: 2025
Nodo tecnologico: 10nm
IIM-1 Fab
Proprietario: Rapidus Corporation
Località: Hokkaido
Inizio costruzione: 2023
Avvio produzione: 2027
Nodo tecnologico: 2nm
IIM-2 Fab
Proprietario: Rapidus Corporation
Località: Hokkaido
Inizio costruzione: 2025
Avvio produzione: 2027
Nodo tecnologico: 1nm
Fab-23 Fase 3
Proprietario: Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC)
Località: Kumamoto (proposta)
Inizio costruzione: sconosciuto
Avvio produzione: sconosciuto
Nodo tecnologico: 2nm
Nonostante l’ampio interesse mediatico sulle iniziative dei Paesi occidentali per stimolare la catena di approvvigionamento nazionale dei semiconduttori, alcuni Paesi dell’Asia orientale stanno portando avanti interventi meno visibili ma altrettanto ambiziosi. Il Giappone è uno di questi. L’esempio più significativo delle sue ambizioni è rappresentato dalla Rapidus Corporation, società di produzione di semiconduttori fondata a Tokyo nell’agosto 2022.
Istituita con un finanziamento seed di circa 50 milioni di dollari proveniente da un gruppo di aziende giapponesi tra cui Sony e Toyota, Rapidus Corporation mira a guidare una rinascita del settore dei semiconduttori giapponese. Nel suo momento di massimo splendore, negli anni ’80, il Giappone deteneva una quota del 50% del mercato globale dei chip, e governo e aziende nazionali intendono riportare il Paese ai fasti di quell’epoca di prestigio industriale.
I piani ambiziosi di Rapidus per lo sviluppo dei semiconduttori
In questa direzione, Rapidus prevede di completare la costruzione dell’impianto IIM-1 entro il 2025, con l’obiettivo di iniziare la produzione di serie di wafer a 2nm nel 2027. Il cronoprogramma accelerato dell’azienda ha generato scetticismo tra gli operatori del settore, come riportato da Reuters, secondo cui i piani "sono stati accolti con scetticismo da parte degli addetti ai lavori, che si chiedono se l’azienda riuscirà a raggiungere la produzione di massa e ad assicurarsi una sufficiente base clienti”. Il CEO Atsuyoshi Koike ha risposto alle critiche in una dichiarazione rilasciata nell’autunno scorso, dichiarando che “Completeremo lo stabilimento a una velocità senza precedenti, come suggerisce il nome Rapidus”.
Oltre alla rapida crescita del produttore nazionale, il Giappone ha messo a disposizione miliardi di dollari in incentivi a favore di Micron Technology e TSMC per i rispettivi impianti a Hiroshima e Kumamoto. TSMC è quasi arrivata al termine della costruzione della Fase 1 della Fab-23, la cui Fase 2 dovrebbe avviare la produzione di serie entro il 2027; la Fase 3 non è stata ancora formalmente annunciata.
Taiwan – Fabbriche di semiconduttori avanzate: 4
Fab 22
Proprietario: TSMC
Località: Kaohsiung
Inizio costruzione: 2023
Avvio produzione: 2025
Nodo tecnologico: 2nm
Fab 20
Proprietario: TSMC
Località: Baoshan
Inizio costruzione: 2022
Avvio produzione: 2025
Nodo tecnologico: 2nm
Taichung Fab
Proprietario: TSMC
Località: Taichung
Inizio costruzione: 2024
Avvio produzione: 2027
Nodo tecnologico: 1,4nm
New Tapai Fab
Proprietario: Nanya Technology
Località: New Tapai
Inizio costruzione: 2022
Avvio produzione: 2026
Nodo tecnologico: 10nm
Non sorprende che le imminenti nuove fabbriche avanzate di semiconduttori di Taiwan vedano TSMC in primo piano, la fonderia e gigante locale che produce oltre la metà dei semiconduttori mondiali. I prossimi due stabilimenti a entrare in produzione, Fab 20 e Fab 22, saranno dotati del nodo tecnologico N2 di TSMC, una tecnologia di processo rivoluzionaria che utilizza litografia ultravioletta estrema (EUV) e transistor gate-all-around (GAAFETs).
TSMC e la corsa alla tecnologia a 2nm
Queste due fab non rappresentano solo uno sforzo per aumentare la capacità produttiva e soddisfare la domanda in crescita. Sono al centro di una corsa per essere la prima fonderia a rilasciare la nuova tecnologia decisiva a 2nm. Concorrenti come Intel e Samsung – la cui quota di mercato, seppure significativa, è lontana da quella di TSMC – vedono nel salto generazionale verso il nodo a 2nm un’occasione irripetibile per colmare il gap competitivo e conquistare alcuni dei clienti più prestigiosi della rivale.
A quanto pare, i primi segnali su come si evolverà questa gara sembrano però favorire TSMC. Secondo recenti notizie, la fonderia ha già presentato la tecnologia N2 a clienti di primo piano come Apple e Nvidia.
Stati Uniti – Fabbriche di semiconduttori avanzate: 3
Fab 52 e 62
Proprietario: Intel
Località: Arizona
Inizio costruzione: 2022
Avvio produzione: 2024
Nodo tecnologico: 7nm
Ohio Fab
Proprietario: Intel
Località: Ohio
Inizio costruzione: 2022
Avvio produzione: 2026
Nodo tecnologico: 10nm
Fab 21
Proprietario: TSMC
Località: Arizona (espansione di una fab esistente)
Inizio costruzione: 2023
Avvio produzione: 2026
Nodo tecnologico: 3nm
Nel cuore del Silicon Desert dell’Arizona, presso il noto Ocotillo Campus nella città di Chandler, il produttore californiano Intel sta completando un progetto da 20 miliardi di dollari che porterà alla realizzazione di due nuovi stabilimenti di produzione con nodi tecnologici a 7nm. L’azienda ha inoltre avviato nel 2022 uno stabilimento di grandi dimensioni in Ohio, la cui produzione inizierà tra circa due anni.
Gli ultimi sviluppi relativi al CHIPS and Science Act indicano che Intel si sta posizionando per essere il principale beneficiario della riforma. Il 20 marzo, l’amministrazione Biden ha annunciato un accordo preliminare per mettere a disposizione dell’azienda 8,5 miliardi di dollari in finanziamenti diretti, più altri 11 miliardi in prestiti. In un comunicato della Casa Bianca si sottolineava il sostegno ai progetti di Intel in Arizona e Ohio, affermando che l’investimento "sosterrà la costruzione e l’espansione delle strutture Intel", creando “quasi 30.000 posti di lavoro diretti e decine di migliaia di posti di lavoro indiretti”. Anche il CEO di Intel, Pat Gelsinger, ha ripreso questa retorica patriottica, definendo la giornata “un momento di svolta per gli Stati Uniti e Intel, mentre ci prepariamo a scrivere il prossimo grande capitolo dell’innovazione americana nei semiconduttori”.
Corea del Sud – Fabbriche di semiconduttori avanzate: 1
Pyeongtaek Fab
Proprietario: Samsung
Località: Pyeongtaek (espansione di una fab esistente)
Inizio costruzione: 2020
Avvio produzione: 2024
Nodo tecnologico: 4/5nm
Samsung, leader globale dell’elettronica con sede in Corea del Sud, si conferma il più grande produttore mondiale di chip di memoria. Nel quarto trimestre del 2023, l’azienda deteneva quasi il 46% del mercato globale dei chip DRAM, consolidando la sua leadership nei moduli critici e la supremazia nelle tecnologie di memoria.
Il mega-impianto di Pyeongtaek, che si estende su quasi tre milioni di metri quadrati nella città in rapida crescita a 40 miglia a sud di Seul, rappresenta probabilmente il fulcro della strategia decennale della multinazionale. Samsung sta ampliando le linee produttive del sito almeno dal 2020, quando ha avviato la fabbricazione dell’impianto P3. Dal 2022 la fab produce memoria flash NAND in serie, e la fase successiva della costruzione è incentrata su linee DRAM e foundry. Secondo vari rapporti, però, il progetto ha subito ritardi e ora il completamento è previsto per la fine di quest’anno.
Oltre agli ampliamenti presso la struttura P3, Samsung sta sviluppando anche un quarto impianto, chiamato P4, con una cleanroom dedicata alla produzione di chip su commessa. La costruzione del quinto impianto, P5, a Pyeongtaek, è stata recentemente sospesa.
La competizione sulla tecnologia leading-edge dei semiconduttori si fa accesa
Comprendere dove vengono costruite le fabbriche più avanzate e da chi permette di individuare trend emergenti e cambiamenti di paradigma in un settore dinamico, complesso e altamente competitivo. Lo scenario attuale delle nuove fab leading-edge o degli ampliamenti più avanzati offre diversi spunti di interesse, inclusi i primi risultati del tentativo statunitense di orientare in modo radicale la catena di approvvigionamento dei semiconduttori e le grandi ambizioni della giovane Rapidus Corporation in Giappone. E se una panoramica degli impianti che producono a nodi tecnologici di 10nm o inferiori non restituisce l’intero quadro dei progetti globali di fabbricazione – la Cina, ad esempio, sta costruendo numerose fabbriche di semiconduttori su tecnologie meno avanzate – fornisce certamente un ritratto fedele della frontiera più competitiva del settore. E se l’afflusso senza precedenti di fondi pubblici a livello mondiale è un indicatore, questa frontiera rappresenta oggi una risorsa ambita e di grandissimo valore.
