L’era dei semiconduttori: dinamiche, scenario globale e il ruolo strategico dell’Italia

Il mercato dei semiconduttori è notevolmente complesso e in rapida evoluzione. Ad oggi, bisogna aggiungere anche che lo scenario del conflitto nell’Europa Orientale impatta sugli equilibri e sulla stabilità del mercato dei semiconduttori. A sua volta, il mercato dei semiconduttori e della distribuzione elettronica in generale non può più essere considerato un ambito a sé stante e separato dal mercato energetico. Analisti del settore sono al lavoro da mesi per analizzare lo scenario globale del mercato dei semiconduttori e tracciarne i progressivi cambiamenti sulla base di dati, statistiche e report con l’obiettivo sia di studiare questo settore in modo dettagliato sia di fare previsioni sul medio-lungo periodo. Le attuali difficoltà produttive e la scarsità dei chip determinano uno scenario di crisi a livello globale che limita l’offerta di prodotti costruiti con i semiconduttori. Ciò si ripercuote inevitabilmente sull’offerta che risulta più che mai disallineata con la crescente domanda dei consumatori.

Introduzione

Recenti studi evidenziano che la crisi dei semiconduttori sta investendo soprattutto i componenti che si inseriscono in una fascia di mercato che potremmo definire più obsoleta, seppure questi componenti siano ancora necessari per una vasta gamma di applicazioni utili a soddisfare la domanda dei consumatori. Nello specifico, si tratta di chip a basso costo che vengono prodotti con processi di produzione superiori ai 40nm. A tale categoria appartengono, ad esempio, i circuiti integrati che vengono utilizzati in ambito automotive nelle centraline delle automobili, per i controller degli schermi LCD, oppure per realizzare altre macro componenti elettroniche dei veicoli. D’altra parte, i chip realizzati con tecnologie più recenti, ovvero quelli miniaturizzati e più evoluti, e che vengono prodotti con processi inferiori ai 16nm, rappresentano solo il 15% della produzione mondiale di semiconduttori. Le componenti più obsolete realizzate con chip a basso costo sono però ancora necessarie per un’ampia gamma di applicazioni. Osservando invece lo scenario dal punto di vista commerciale e del fatturato, il trend della proporzione si inverte poiché si nota che gran parte degli utili delle aziende di tutto il mondo si concentra proprio in questo segmento specifico di chip miniaturizzati e più evoluti, creando un ribaltamento totale dello scenario. I grandi players dei semiconduttori, negli ultimi anni, hanno infatti investito sempre meno nel segmento di chip low cost, preferendo concentrare le proprie risorse sui componenti a più alto margine di guadagno. Poiché diverse aziende produttrici concentrano le proprie risorse su questa tipologia di semiconduttori investendo molto di più in questo segmento, perché ritenuto più remunerativo, si è venuto a creare un vuoto nelle linee di produzione di chip a basso costo, ovvero quelli più vecchi dal punto di vista tecnologico, con processi meno miniaturizzati, dunque meno evoluti tecnologicamente, e sulla cui produzione non si è ancora investito abbastanza. Le stime di mercato prevedono che nel 2022 gli investimenti delle aziende di semiconduttori in impianti produttivi raggiungeranno i 190 miliardi di dollari, con un incremento percentuale del 24%.

Figura 1

Il ruolo dell’Italia nel mercato dei semiconduttori: tecnologie e trend

In questo complesso scenario caratterizzato da difficoltà produttive legate alla crisi dei chip, con carenza di fabbriche e linee produttive per realizzare i chip più richiesti dal mercato, l’Italia ha registrato durante il biennio 2020-2021 un trend in crescita nel settore del power, in particolare nei semiconduttori di potenza. Questo periodo, infatti, è stato caratterizzato da ottime prestazioni in Italia rispetto allo scenario internazionale nell’ambito dei dispositivi e moduli per applicazioni di potenza e di power management. Tecnicamente, ci riferiamo, in termini di tipologie di prodotto, ai componenti discreti quali IGBT, MOSFET, tipicamente in silicio ma soprattutto con la presenza ormai consolidata di tecnologia al carburo di silicio (SiC) o al nitruro di gallio (GaN), diodi e IC di potenza. All’interno del mercato italiano della distribuzione elettronica, la quota dei semiconduttori coperta dai dispositivi di potenza è aumentata di alcuni punti percentuali. Nel complesso, il comparto dei semiconduttori di potenza nel mercato elettronico italiano ha avuto un andamento in crescita e ha goduto di prestazioni decisamente migliori sia rispetto agli anni precedenti sia rispetto ai dati a livello europeo e internazionale dello stesso periodo. Negli ultimi anni il focus sulla potenza è stato al centro di ricerche e studi acquisendo una importanza rilevante in molti settori applicativi dell’elettronica, e questo è avvenuto sulla spinta del risparmio energetico e della riduzione delle emissioni di anidride carbonica.

Figura 2: Il mercato dell’industria dei semiconduttori (Fonte: www.semi.org)

Quindi, quali progetti per l’Italia?

L’Italia sarà anche uno dei principali protagonisti della futura ripresa grazie a nuovi investimenti e alla costruzione di nuove fabbriche, che porteranno ad un generale ampliamento della produzione in grado di creare un aumento significativo della capacità produttiva entro il 2025. Un indotto in grado di creare le condizioni anche per inevitabili risvolti a livello occupazionale e di crescita dell’economia territoriale. Il costante lavoro nella ricerca, sviluppo e produzione in Europa di prodotti tecnologicamente avanzati realizzati su fette di silicio da 300 millimetri, sino ad oggi creati principalmente in Asia, ha generato le condizioni favorevoli per spostare l’attenzione dei semiconduttori anche in Europa e, in particolare, in Italia. L’obiettivo è quello di rafforzare la presenza in Italia della filiera microelettronica, anche attraverso iniziative coordinate dai Governi e dall’Unione Europea, per porre le basi di un solido futuro nel quale l’Italia possa avere un ruolo centrale nella produzione dei semiconduttori. A tal proposito, l’Unione Europea, con l’obiettivo di potenziare il ruolo europeo nella produzione di chip, ha varato l’European Chips Act, un piano da 45 miliardi di euro che permetterà all’Europa e all’Italia di emanciparsi rispetto ai grandi produttori asiatici di chip in silicio e di ritagliarsi una fetta del mercato mondiale. Il colosso statunitense Intel investirà 4,5 miliardi di euro in Italia per abilitare un impianto di produzione all'avanguardia finalizzato alla fase di back-end del processo di fabbricazione di chip. Il nuovo stabilimento italiano produrrà chip che si basano sulle più innovative tecnologie per i transistor di Intel. Ma non è tutto. La nuova fabbrica sarà in grado di creare circa 1.500 posti di lavoro diretti in Intel e altamente specializzati, più altri 3.500 posti di lavoro tra fornitori e partners. Le attività dovrebbero iniziare tra il 2025 e il 2027. L’impianto diventerà un’eccellenza nell’Unione Europea con tecnologie inedite e innovative. Dunque, c’è anche l’Italia in questo ambizioso progetto di investimento per lo sviluppo della filiera europea dei semiconduttori, che riuscirà in tal modo a soddisfare sia le richieste dei clienti europei sia di quelli globali.

Figura 3

Con questo importante programma di investimento, Intel prevede di portare la sua innovativa tecnologia in Italia per dare vita alla generazione futura di chip europei, rispondendo alle necessità di una filiera globale di semiconduttori più bilanciata dal punto di vista geografico e più resiliente in caso di cambiamenti repentini che potrebbero impattare sulla capacità produttiva mondiale, per migliorare la catena del valore dei semiconduttori, ma anche per rafforzare il potenziamento della capacità produttiva di Intel proprio nell’area europea. L’investimento pianificato da Intel in Italia potenzierà tutta la filiera dei semiconduttori europei, con una evidente espansione della capacità produttiva d’avanguardia per i chip “Made in Italy”. Rilevante anche l’aspetto ambientale, in quanto Intel ha programmato di utilizzare il 100% di energia rinnovabile e di raggiungere il livello “zero rifiuti” in discarica. Intel e l'Italia puntano a rendere questa struttura industriale la prima del suo genere in Europa con tecnologie nuove e innovative. Questa iniziativa fa parte di un programma di investimento più ampio ed esteso con il quale Intel mira ad ampliare le attività di ricerca, sviluppo e produzione di semiconduttori in tutta l’Europa. Un progetto innovativo che prevede una spesa complessiva di circa 80 miliardi di euro nei prossimi dieci anni.
La Banca Europea degli Investimenti (BEI) sostiene il potenziamento e rafforzamento dell'industria europea dei semiconduttori con un prestito di 600 milioni di euro a STMicroelectronics, una delle principali società di semiconduttori al mondo, per lo sviluppo di chip. L'operazione riguarda investimenti in attività di R&S per le tecnologie all’avanguardia ed i componenti innovativi, così come anche linee di produzione pilota per semiconduttori di livello avanzato. Nello specifico, si tratta di investimenti che saranno realizzati negli impianti esistenti della STMicroelectronics in Italia, nelle sedi di Agrate e Catania, oltre che in Francia. L’investimento contribuirà allo sviluppo di tecnologie e prodotti per essere al passo con le grandi sfide della transizione energetica e della trasformazione digitale in diversi settori emergenti. Anche il colosso taiwanese GWC Memc, che al momento detiene il 17% del mercato mondiale del silicio per semiconduttori, non si è fatto trovare impreparato a questa sfida e ha deciso di investire oltre 300 milioni a Novara puntando sui wafer di silicio da 300 mm. Un ingente investimento che sarà in grado di generare un centinaio di nuovi posti di lavoro e il consolidamento dei 750 esistenti. L’investimento consentirà di realizzare a Novara, ampliando lo stabilimento già esistente, il più grande complesso in Europa per la produzione di fette di silicio da 300 millimetri, il cuore della produzione di smartphone e dispositivi tecnologici di nuova generazione. L’obiettivo è rendere il nuovo sito produttivo di Novara operativo entro il giugno del 2023.

Conclusioni e prospettive future

Nel 2022, l’industria dei semiconduttori risente della crescente volatilità nei mercati finanziari. Nonostante ciò, le prospettive di crescita su base annua (CAGR) sono abbastanza ottimistiche. Infatti, il mercato globale dei semiconduttori ad oggi vale oltre 500 miliardi di euro e si prevede che raddoppierà il suo valore entro il 2030. L’Italia avrà un ruolo centrale nella produzione di semiconduttori in termini di innovazione e opportunità di crescita, grazie a nuovi investimenti e ad un generale ampliamento della sua capacità produttiva. Questo importante risultato si otterrà proprio grazie alle competenze tecniche degli operatori del settore tecnologico e all’impegno del settore management italiano, per una nuova crescita della manifattura di eccellenza con una ricaduta positiva per tutti gli stati membri dell’Unione Europea, creando un vero e proprio circolo virtuoso di innovazione a livello europeo e una filiera di chip più forte per tutta l’industria europea. L’attrattività dell’Italia verso gli investimenti nel mercato dei semiconduttori, da una parte ha il suo nucleo centrale nell’intento di bilanciare la catena di fornitura globale dei semiconduttori ma, parallelamente, favorirà un'importante espansione della capacità produttiva europea che avrà sicuramente un maggiore impatto sul mercato dell’elettronica mondiale. Gli investimenti dei grandi players in Italia accelereranno le capacità di progettazione di chip tecnologicamente avanzati e soddisferanno l’importante base di clienti di tutti i settori europei, rafforzando le capacità di innovazione di livello mondiale dell’Europa. Non solo però stabilimenti produttivi: l’Italia è anche la sede di università di primaria qualità e istituti di ricerca, per cui possiamo immaginare quanto sia fondamentale per le aziende tecnologiche stabilire anche partnership nel settore Ricerca e Sviluppo, aspetti fondamentali per la progettazione innovativa. Supportare ulteriormente l’innovazione con investimenti in R&S per creare collaborazioni tra aziende di semiconduttori, università e istituti di ricerca, avrà un effetto estremamente positivo, offrendo un migliore accesso alle tecnologie innovative per tutte le piccole e medie imprese che rappresentano il tessuto produttivo dell’economia industriale. La presenza di stabilimenti di produzione di chip in Italia funge anche da effetto calamita per tantissimi progettisti, ingegneri e tecnici, contribuendo così a far crescere il numero di innovatori e imprenditori che potranno apportare progresso nel futuro digitale e green dell’Europa. Gli investimenti e la costruzione di nuove fabbriche e linee di produzione in Italia, con l’obiettivo condiviso di incrementare la capacità produttiva italiana di chip e semiconduttori, richiederanno sicuramente del tempo.

Riuscirà quindi l’Italia a diventare una piccola Silicon Valley dei semiconduttori, centro nevralgico per la produzione e l’innovazione con fabbriche, linee produttive e hub di ricerca e sviluppo?

Le previsioni degli analisti del settore sui livelli futuri di fornitura italiana di chip sono più che ottimistiche e fanno ben sperare per il lungo periodo, grazie soprattutto al robusto ecosistema italiano di partners, fornitori e clienti provenienti da tutto il mondo. Inoltre, va anche tenuto in considerazione che la progettazione di chip più efficienti è in grado di ridurre il consumo energetico dei futuri prodotti digitali, garantendo al contempo l’implementazione di funzionalità computazionali avanzate per il supercalcolo e gli algoritmi di Intelligenza Artificiale, senza penalizzare i consumi energetici.

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