Industria 4.0

IOT e 6G: l’impatto del Chips Act in Europa



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Solo TSMC a Taiwan e Samsung in Corea del Sud possono produrre i semiconduttori più avanzati a 5 nm di dimensione. Ciò ipoteca l’approvvigionamento di microchip in un contesto geopolitico turbolento. Ecco l’effetto di IoT e 6G in questo panorama

Pubblicato il 2 ott 2023

Giovanni Gasbarrone

Ingegnere Membro Advisory Group IOTHINGS World https://iothings.world/advisory-board/



IOT e 6G: l’impatto del Chips Act in Europa

I semiconduttori vivono una stagione eccezionale, per la loro importanza in tutti i
settori produttivi e per le condizioni di mercato influenzate da un gruppo limitato di
industrie fornitrici dei microchip che condizionano l’approvvigionamento in un contesto geopolitico turbolento.

In questo scenario che mette a rischio la sovranità tecnologica, la Commissione europea continua ad approvare piani di sviluppo e sostegni economici per colmare le potenziali carenze di microchips di nuova generazione, in particolare stimolando sia l’apertura di nuovi impianti industriali europei nell’ecosistema dei semiconduttori, sia lasciando liberi gli stati membri nel definire accordi con aziende leader di Taiwan e della Silicon Valley.

L’EU Chips Act, che fu annunciato per la prima volta dalla presidente della Commissione, Ursula von der Leyen, durante il suo discorso sullo stato dell’unione, si prefigge l’obiettivo di far diventare l’UE uno dei principali attori nella produzione di semiconduttori ed a rilanciare la leadership tecnologica europea nei settori strategici della transizione digitale nell’ industria e nella PA (Digital Compact).
In ambito EU si lavora da tempo ad una strategia di potenziamento delle aree ICT che
impattano sulla transizione digitale come lo sviluppo dei microchip di nuova generazione vitali, ad esempio, per le piattaforme dell’Industria 4.0 e nelle architetture IOT e di intelligenza artificiale. Facciamo una premessa.

La visione europea

L’Europa ha la sua forza nel mercato unico, specie in questa fase critica della transizione digitale ed ecologica in cui l’economia del vecchio Continente viene insidiata sempre più dai Paesi del Far East come Taiwan e la Cina dove sono concentrate anche le maggiori produzione dei semiconduttori, il vero petrolio di tutti i processi produttivi nell’industria e dei servizi degli operatori telco e Cloud che abilitano tutti i mercati ICT verticali.
In particolare, Margrethe Vestager, vicepresidente esecutiva responsabile della politica della Concorrenza, ha dichiarato: “Un’applicazione rigorosa della normativa in materia di concorrenza è fondamentale affinché le imprese e i consumatori possano sfruttare
appieno i vantaggi del mercato unico”.
Una strategia che viene da lontano perché già durante le visite a fine 2021 di esponenti
dell’EU, nella regione industriale tedesca Silicon Saxony, dove si trovano la maggior parte degli impianti di produzione di chip tedeschi, il commissario per il mercato interno Thierry Breton aveva affermato che la regione della Sassonia sarebbe diventata uno delle principali aree industriali per riportare gli insediamenti per la produzione di semiconduttori di ultima generazione in Europa.
Thierry Breton partecipò in tale contesto a riunioni con i principali rappresentanti dell’industria tedesca dei semiconduttori per discutere le basi di quello che poi sarebbe
diventato il Chips Act.
La Commissione europea ha così promosso due nuove alleanze industriali: l’Alleanza
per le tecnologie dei processori e dei semiconduttori e l’Alleanza europea per i dati industriali, Edge e Cloud.

Le due nuove alleanze

Le due nuove alleanze avranno lo scopo di rafforzare la leadership europea nella prossima generazione di microchip e tecnologie di “cloud computing/edge computing”
industriali, vitali per le filiere dei processi produttivi e dei servizi del Digital single market (DSA) al fine di rafforzare le infrastrutture ed i servizi digitali critici non ultimo il Quantum computing. Le alleanze intendono così creare cluster di imprese, università, e centri di ricerca su cui indirizzare gli investimenti ed i piani di ricerca e sviluppo. Un
approfondimento è disponibile nell’articolo.

In totale oltre 43 miliardi di euro di investimenti strategici andranno a sostegno della legge sui semiconduttori che traguarda il 2030, e saranno accompagnati da investimenti privati a lungo termine.

La legge sui semiconduttori propone un piano integrato di azioni economiche e industriali delineato nel dettaglio nel sito dedicato sulle line guidas della Commissione europea.

In particolare, si tracciano le line guida per:

  • investimenti in tecnologie di prossima generazione;
  • accesso in tutta Europa a strumenti di progettazione e linee pilota per la prototipazione, i test e la sperimentazione di chip all’avanguardia;
  • procedure di certificazione per chip affidabili ed efficienti sotto il profilo energetico al fine di garantire la qualità e la sicurezza per le applicazioni critiche.

Nuove figure di ricercatori

Uno degli aspetti più critici è la creazione delle nuove figure di ricercatori nella fisica dei
semiconduttori e di ingegneri specializzati nei processi produttivi delle industrie dei microchip. Pertanto, il piano si propone come prioritaria la promozione di competenze, talenti e innovazione nel settore della microelettronica.
Il futuro dell’Europa dipende infatti sempre di più dal capitale umano delle alte professionalità e quindi dalla sua capacità di sviluppare una “forza lavoro con le giuste
competenze”, come ha dichiarato la presidente della Commissione europea Ursula von der Leyen nel suo discorso sullo stato dell’Unione nel settembre del 2022. La presidente ha indicato come massima priorità il superamento dello “skill shortage” con la creazione di percorsi universitari e di formazione nella ricerca in Europa e in parallel
dall’estero “dobbiamo attrarre le giuste competenze nel nostro continente, competenze che aiutino le imprese e rafforzino la crescita dell’Europa”.

L’evoluzione del mercato mondiale dei microchip

Tutti i media internazionali mettono in risalto da tempo il ruolo preminente delle industrie di Taiwan nei mercato dei microchips. In particolare la TSMC di Taiwan ha una quota del 53% del mercato globale dei microchip, se si considerano anche le fabbriche delocalizzate, per produrre chip in altri Paesi. Altri produttori con sede a Taiwan contribuiscono con un ulteriore 10% alla quota di mercato, portando così al 63% la quota di mercato globale di Taiwan.
In questo scenario, negli USA l’amministrazione Biden è ben cosciente di come “gli
Stati Uniti siano fortemente dipendenti da una singola azienda – TSMC – per la produzione dei suoi chip di ultima generazione”. Il fatto che solo TSMC e Samsung (Corea del Sud) possano produrre i semiconduttori più avanzati (cinque nanometri di dimensione) “mette a rischio la capacità di soddisfare le esigenze attuali e future [degli Stati Uniti] per le questioni di sicurezza nazionale e di protezione delle infrastrutture critiche”.
Pertanto, in modo speculare alle strategie del Chips Act della Comunità Europea, il
Congresso degli Stati Uniti ha approvato il Chips and Science Act
, che fornisce 52 miliardi di dollari in sussidi per sostenere la produzione di semiconduttori negli Stati Uniti. Ma le aziende riceveranno finanziamenti dal Chips Act solo se accetteranno di non produrre semiconduttori avanzati per le aziende cinesi.
Gli Stati Uniti inoltre già ora grazie agli investimenti nella società statunitense Global
Foundries
, si aggiudicano la quarta posizione tra i principali produttori mondiali di
semiconduttori
.

Global Foundries

Global Foundries dispone infatti di 14 stabilimenti in tutto il mondo Come anticipato,
a questo va aggiunto l’investimento del governo USA nell’industria dei semiconduttori con la firma il Chips and Science Act nel 2022 da parte del presidente Biden. Obiettivo: far così salire in prospettiva il ranking mondiale al terzo posto, potendo poi aspirare, nel lunghissimo periodo, al secondo posta (attualmente appannaggio della Samsung) .
In termini di quote di mercato mondiale, infatti l’unica azienda produttrice di microchip
e che segue a ruota TSMC è al momento la sudcoreana Samsung
. Il divario appare ancora incolmabile tra TSMC e Samsung, se si confrontano solo le quote di mercato con TSMC che detiene circa il 54% mentre Samsung ha il 17%. Tuttavia la competizione è nello sviluppo delle nuove tecnologie a 5 nanometri dove i tassi di crescita sono più alti.

Beyond 5G, industrial IOT e 6G: il mercato dei microchip di nuova generazione

Oggi si parla sempre più di Industrial IoT che nel 5G trova un sistema di connettività e affidabilità e bassa latenza. Si tratta di soluzioni che sono ultra affidabili per applicazioni mission critical.

Come componente dell’Advisory Group IOTHINGS, durante l’evento romano di IoThings lo scorso aprile, ho delineato uno scenario con un’accelerazione verso un concetto di industria 5.0 verso il 6G che si intravede dopo il 2030 e che richiede microchip e soluzioni IOT a basso consumo energetico.

Digital transformation e IoT sono valori chiave nell’industria moderna

Il mercato delle comunicazioni 5G “Ultra-Reliable Low-Latency Communications” a bassa latenza è stimato in oltre 25 miliardi di euro a livello mondiale per il 2030. La domanda di microchip di nuova generazione per IOT è prevista in forte crescita aumentando il divario della capacità di produzione tra le foundery di Taiwan ed il
resto del mondo.
La loro crescente penetrazione è prevista soprattutto nell’Industria 4.0 dove l’integrazione nella tecnologia 5G delle architetture di network slicing e Ultra-Reliable
Low-Latency Communications intravede anche l’utilizzo della blockchain per le potenziali applicazioni della tecnologia abbinata alle piattaforme IoT.

Casi tipici d’uso

Casi d’uso tipici sono relativi alla trasmissione dati tra dispositivi intelligenti IoT connessi per il controllo di qualità in tempo reale delle applicazioni mission-critical nella Smart Factory. Le comunicazioni 5G ultra affidabile e a bassa latenza forniscono connettività wireless per soddisfare la domanda di comunicazioni M2M (da macchina a macchina) ad alta velocità nelle fabbrica intelligente, accelerandone così l’adozione per applicazioni quali l’automazione industriale (automazione di processo), la diagnosi remota, la gestione di mobilità nella logistica interna alla smart factory, i robot e la gestione del traffico, le smart grid, ed edifici iperconnessi per gli uffici intelligenti.

Internet tattile trasforma IoT

La Tactile Internet (TI) è una nuova tecnologia che trasforma l’Internet of Things (IoT)
che influenzerà il nostro modo di vivere: dalla guida autonoma al controllo industriale
virtuale con la realtà aumentato e il metaverso nella fabbrica intelligente. La caratteristica distintiva dell’internet tattile TI è principalmente la latenza end-to-end estremamente bassa (tipicamente, ~1ms) in combinazione con un’elevata affidabilità (99,999%).
Per realizzare le enormi potenzialità della Tactile Internet è indispensabile pertanto
un’infrastruttura di comunicazione in grado di fornire una bassa latenza (URLL) ultra
affidabile, end-to-end (e2e). Riguardo il cyber risk le piattaforme IoT come quelle di
industrial control systems (ICS), ed i sistemi SCADA (supervisory control and data
acquisition) sono frequentemente sotto attacco cyber che mira sia all’ integrità dei dispostivi, che irraggiungibilità delle piattaforme dovuto ad attacchi che saturano la capacità di rete (distributed denial of service – DDoS). Su questi punti ETSI ha definite alcuni standard sulla sicurezza 5G URLLC: ETSI -Study on the security of Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC) for the 5G System (5GS).

Beyond 5G e IoT: verso il 6G

Su questa scia con lo sviluppo di sistemi Beyond 5G, si giungerà alla rete 6G che gestirà miliardi di dispositivi, grazie alle piattaforme di intelligenza artificiale. Le tecnologie digitali che così si svilupperanno diventano anche un mezzo fondamentale ed essenziale per garantire la sovranità dei Paesi.

Lo sviluppo di infrastrutture e soluzioni 6G basate in Europa è una delle chiavi per garantire la sovranità europea nelle tecnologie e nei sistemi critici.
Per questo obiettivo strategico e vitale per la sopravvivenza dell’Industria, l’UE ha avviato un primo programma di ricerca da 240 milioni di euro per il 6G, sperando così di mantenere la sovranità tecnologica dopo il 5G anche nel 6G.
Lo sviluppo del 6G e della microelettronica in Europa sono pertanto mezzi essenziali
per garantire la sovranità dei paesi che ne fanno parte.

L’Unione europea prevede pertanto di raddoppiare la produzione di microchip nell’ambito dei 27 paesi membri traguardando il 20% del mercato globale entro il 2030.
L’ambizioso piano “Digital Compass” si basa su un investimento si basa su un investimento di 140 euro miliardi (166 miliardi di dollari) nel settore digitale nei prossimi due o tre anni.

Decennio digitale europeo: obiettivi digitali per il 2030

L’obiettivo delle imprese dell’UE è quello di concentrarsi nel più avanzato mercato di produzione di chip a due nanometri in controtendenza quindi rispetto alle politiche di
esternalizzazione degli ultimi anni verso i paesi asiatici.
Occorre sottolineare come finanziare la rinascita tecnologica passi anche da consistenti investimenti di lungo periodo nelle alte professionalità nell’ingegneria dei processi produttivi dei microchip fino a 5 nanometri e nella fisica dei semiconduttori.
Attualmente dopo i passati tentativi di attrarre insediamenti di colossi della microelettronica in Italia, assistiamo ad una razionalizzazione degli interventi con un primo piano organico che ha portato al Chips Act italiano grazie al team della Presidenza del Consiglio dei Ministri guidato dal sottosegretario di Stato alla Presidenza del Consiglio, Alessio Butti, con delega all’Innovazione Tecnologica e Transizione Digitale.

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