Posted On 7 Settembre 2022 By In Supply Chain With 112 Views

La crisi dei semiconduttori – Parte I

La crisi dei semiconduttori continua ormai da due anni. L’industria da circa 550 miliardi di dollari sta diventando sempre più importante nell’ottica della transizione ecologica e digitale internazionale. In molti risentono di un’offerta che non riesce a stare al passo con la domanda: le fabbriche di automobili, quelle di videogiochi e computer, di telefonia e quelle produttrici di server e apparecchiature informatiche. Le aziende cercano giornalmente, disperatamente, soluzioni per uscire da questa impasse che sembra senza fine. Con questo approfondimento cercheremo di capire perché e quanto è importante questo mercato, i motivi della crisi, quali sono i settori che più ne hanno risentito, le contromisure adottate dai governi e cosa ci aspetta in futuro.

Chip, fulcro dell’economia globale

Quella dei chip è un’industria che vale miliardi di dollari, in forte crescita (+ 26% nel 2021 secondo Cassa Depositi e Prestiti) ora messa in ginocchio da una carenza a tutti i livelli. I materiali da cui sono composti i chip sono i semiconduttori – per questo viene chiamata anche crisi dei semiconduttori – che possono assumere una resistività superiore a quella dei conduttori e inferiore a quella degli isolanti, che è proprio quella che serve per molte tecnologie. Consentono applicazioni altamente avanzate nei settori a più alta intensità tecnologica quali le comunicazioni, l’informatica, la sanità e i trasporti. Per capire perché si presenta oggi questa crisi, bisogna cercare di immaginare le centinaia di tipologie di microchip che compongono l’intera industria. I semiconduttori permettono il funzionamento di televisori, pc, smartphone, auto, elettrodomestici e aeroplani. E la crisi è arrivata a colpire ultimamente persino le tessere sanitarie e le carte di credito.

La crescita esponenziale della domanda di prodotti elettronici prodotta dalla pandemia da Covid-19, aggiunta alla spinta verso la transizione digitale ed ecologica e a tensioni geopolitiche ha innescato la grave crisi nella catena di approvvigionamento. La carenza non riguarda solo i più importanti chip prodotti da Qualcomm e Intel ma anche i chip più economici.

Come ha affermato Bill Wiseman, senior partner di McKinsey, “Il mercato è in uno stato di disperazione. Se stai costruendo uno spettrometro di massa da 350mila dollari e non puoi spedirlo perché ti manca un chip da cinquanta centesimi, sei disposto a pagare qualsiasi cifra”. In molti casi, senza questa componente essenziale, per quanto economica, l’intera produzione di un prodotto si blocca.

Materiali necessari e produzione

L’azienda produttrice di chip ASML spiega che un microchip (chiamato anche chip, chip per computer, circuito integrato o IC) è un insieme di circuiti elettronici su un piccolo pezzo piatto di silicio. Sul chip, i transistor agiscono come interruttori elettrici in miniatura che possono attivare o disattivare una corrente. Il modello di minuscoli interruttori viene creato sul wafer di silicio aggiungendo e rimuovendo materiali per formare un reticolo multistrato di forme interconnesse.

Oggi i materiali semiconduttori più utilizzati nel settore elettronico sono il silicio, il germanio e l’arseniuro di gallio. Il silicio è il materiale principale nell’industria dei chip e a differenza dei metalli normalmente utilizzati per condurre correnti elettriche le sue proprietà conduttive possono essere aumentate mescolandolo con altri materiali come il fosforo o il boro. Ciò consente di attivare o disattivare una corrente elettrica. Il silicio è estremamente presente sulla crosta terrestre, essendo costituito dalla sabbia, ed è addirittura il secondo elemento più abbondante sulla terra dopo l’ossigeno. I wafer di silicio sono realizzati utilizzando un tipo di sabbia chiamata sabbia silicea, che è composta da biossido di silicio.

La Cina ne è il più grande produttore mondiale, con circa 4,600,000 tonnellate prodotte ogni anno e produce più della metà del silicio totale nel mondo. L’industria del silicio in Cina è cresciuta negli ultimi due decenni principalmente spinta dall’aumento del consumo nazionale e internazionale. Al secondo e terzo posto tra i principali produttori di questo importante materiale troviamo Russia e Stati Uniti.

Value chain, aziende e mercato 

Le società che operano in questa industria si suddividono in IDM (Integrated device manufacturer), fabless e foundry. Le IDM sono quelle aziende che progettano i propri circuiti integrati e li costruiscono in stabilimenti di proprietà. Le più note sono Intel, Texas Instruments e Micron. In alcuni casi, tuttavia, per aumentare la flessibilità o sopperire ai picchi di richieste, alcune IDM affidano la produzione di una parte dei propri circuiti integrati a fonderie estere. Le fabless invece si dedicano esclusivamente alla progettazione dei propri circuiti integrati e affidano la produzione a fonderie esterne (il modello fabless riguardava al 2020 circa il 30% della produzione di semiconduttori e secondo questo modello operano, ad esempio, Apple, Tesla, Alibaba e HiSilicon). Le foundry, infine, si occupano esclusivamente del processo manifatturiero, ovvero di produrre semiconduttori per conto terzi, tipicamente per le fabless. Leader tra le foundries è Tsmc. Come scrive il Global Times, in generale, le aziende statunitensi come Qualcomm e Intel sono leader nella progettazione di chip, aziende europee come ASML forniscono apparecchiature di produzione avanzate, il Giappone ha molti materiali a monte come il fotoresist, Samsung e SK Hynix della Corea del Sud sono produttori di chip di memoria giganti mentre l’isola di Taiwan domina il mercato delle foundries.

Il processo di produzione dei chip può essere sintetizzato in tre fasi: la progettazione (o design), la fabbricazione e l’assemblaggio. La fase di progettazione è legata al R&S e a un capitale umano altamente specializzato e secondo i dati del 2020-2021 del Parlamento europeo ripresi da un brief di Cassa Depositi e Prestiti, è dominata dagli Stati Uniti, che possiedono una quota di mercato del 65 per cento. Seguiti da Taiwan (17%) e dalla Cina (15%); l’Unione europea vale appena il 2%. La fase di fabbricazione, vale a dire la realizzazione concreta del chip, è invece caratterizzata da un’alta intensità di capitali (le fonderie sono estremamente costose) e controllata da Taiwan, con una quota di mercato del 65%. Seguono Corea del sud (17%), Stati Uniti (8%) e Cina (6%). L’ultima fase, quella di assemblaggio, imballaggio e testing dei chip, è caratterizzata da un’alta intensità di manodopera e ridotti margini di profitto. Leader del segmento è ancora Taiwan, con il 53% del mercato; a seguire Cina (19%) e Stati Uniti (13%). Del design, sono le aziende americane a essere leader del mercato, con Nvidia, AMD, Qualcomm, seguite da quelle taiwanesi, come Realtek o Mediatek. Ma le aziende più importanti, quasi monopoliste, sono Tsmc e Samsung, che superano anche il colosso americano Intel – queste tre sono quelle che ultimamente si intervallano alla guida del mercato. Come ha scritto Maurizio Mensi, Professore della Luiss Guido Carli e direttore esecutivo del Centro MENA-OCSE, nel 2021 Tsmc possedeva il 28% della quota di mercato, mentre Samsung si aggirava intorno al 10%. A conferma del grado di concentrazione del mercato dei semiconduttori, si rileva che le venti aziende leader nel settore a livello globale (escluse le foundries localizzate prevalentemente nei paesi asiatici) generano il 74% delle vendite, sempre secondo Cassa Depositi e Prestiti.

Come riporta l’Electronics Sector Outlook 2022 di Allianz Trade, per il 2022 il mercato dei semiconduttori chiuderà con un aumento delle vendite del 9%. Secondo le stime, nel 2023 tutte le economie attive nel settore cresceranno: Taiwan +3,0%, Cina e Hong Kong +5,0%, Giappone +1,6%, Singapore +3,3%.

Come detto, però, stiamo vivendo una delle peggiori crisi del settore, che sta compromettendo un vasto ed eterogeneo numero di aziende. Ma come ci siamo arrivati? Per capirne di più, non perdetevi la prossima puntata dello speciale sui semiconduttori.

 

Figura 1. Principali paesi leader nel settore. Elaborazione grafica truenumbers.it

 

 

Fonti:

La crisi dei semiconduttori. Cosa succede?, Cassa Depositi e Prestiti, 26 aprile 2022

M. Mensi, La supremazia strategica si gioca sui semiconduttori, LUISS Open 20 aprile 2021

M. Jingjing and X. JunUS’ chip sales ban further disrupts supply chain; insiders optimistic about China breaking US’ strangleholdGlobal Times, 1 Sep 2022

Companies Are Hacking Their Way Around the Chip Shortage. The supply chain issues have no end in sight, so manufacturers are being forced to improvise, Wired, 30 maggio 2022

Electronics Sector 2022 Outlook, Allianz, 2022

The basics of microchips. Everything you need to know about microchips – the foundation of the digital world, ASML, 2022

 

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