La crisi dei chip ora riguarda tutti: quali strategie per l'Ue - Agenda Digitale

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La crisi dei chip ora riguarda tutti: quali strategie per l’Ue

Le tensioni fra Cina e Stati Uniti e la pandemia di Covid hanno prodotto frizioni e disturbi che contribuiscono a creare scarsità di chip a ivello globale. L’Europa deve potenziare ricerca e produzione nel settore, aumentando la diversificazione dell’offerta. Ecco perché si tratta di una sfida cruciale

16 Set 2021
Mario Dal Co

Economista e manager, già direttore dell’Agenzia per l’innovazione

Il settore dei semiconduttori è forse l’esempio più chiaro di globalizzazione di una supply chain. Le conseguenze di un ciclo di progettazione e produzione così complesso sono sotto gli occhi di tutti, esacerbate dalle tensioni geopolitiche tra Usa e Cina e dall’esplosione globale della pandemia da Covid-19.

Per comprendere di cosa parliamo, e dei riflessi che la “crisi dei chip” ha anche a casa nostra, proviamo ad analizzare come è strutturato il settore e che cosa sta cambiando in questi mesi di grandi tensioni, con un mercato “dominato dall’offerta”.

Crisi dei semiconduttori, all’Europa non basta potenziare la ricerca: ecco perché

Le ripercussioni della crisi sull’industria delle auto

Stellantis ha annunciato a marzo l’intenzione di fermare cinque stabilimenti nord-americani di produzione di veicoli per carenza di microprocessori[1]. A fine agosto ha annunciato che, dopo lo stop di Pomigliano, avrebbe sospeso l’attività a Sevel, dove costruisce veicoli commerciali leggeri per Fiat, Peugeot e Citroen e dove dà lavoro a 6.500 addetti. “Credo che la crisi dei semiconduttori” aveva detto a luglio Carlos Tavares, amministratore delegato della società, “si protrarrà nel 2022 perché non vedo abbastanza segnali che dai fornitori asiatici verrà una produzione addizionale verso Ovest nel prossimo futuro”[2].

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L’amministratore delegato di Volkswagen, Herbert Diess, ha dichiarato al recente Motor Show di Monaco che nella generale carenza di semiconduttori “siamo più colpiti in Cina che nel resto del mondo, ed è per questo che stiamo perdendo quote di mercato”[3]

Abbiamo seguito la vicenda dei semiconduttori, ricordando come il settore auto sia stato marginalizzato da un mercato che si è spostato verso la produzione di processori a più alto valore aggiunto[4]. Ciò è stato determinato, nei primi mesi della pandemia, dal fatto che gli acquisti di auto, stante il blocco della mobilità, si sono fermati e le aziende hanno sospeso gli acquisti e liquidato le scorte, mentre la domanda dei prodotti come tablet, telefonici lap top, play station, televisori etc, esplodeva per effetto della permanenza obbligata a casa sia nel tempo libero, sia nel tempo di studio e di lavoro.

Al momento della ripartenza, quando la domanda di auto recuperava anche parte dell’arresto forzato del 2020, la produzione dei processori si era ormai spostata verso quelli ad alto valore aggiunto. Non mancano tensioni neppure nel settore delle play station più sofisticate, come la PS5, o come gli iPhone 12, ma è soprattutto la filiera dei chip a basso valore aggiunto dell’auto, che ha caratterizzato la crisi di offerta.

L’auto è un settore maturo: le linee di produzione e di montaggio richiedono investimenti colossali per mantenere il passo con una concorrenza sempre più accesa a livello globale. Mantenere fermi gli impianti costa un’enormità. Ford ha pensato di mandare avanti linee di produzione che mancavano dei chip per completare i prodotti, creando stock di prodotti invendibili, su cui, ove venissero disponibili i chip, si doveva reintervenire con elevati costi aggiuntivi: un inferno.

Oggi, sul lato della produzione, l’espansione della capacità produttiva in atto avrà effetto solo tra due o tre anni, per ora bisogna accontentarsi di razionalizzare i processi e di gestire le scorte. Su quest’ultimo punto vi sono segni di un atteggiamento diverso da parte dei maggiori utilizzatori, che stanno abbandonando il just in time a favore di un gestione tradizionale dei magazzini, in grado di ammortizzare le fluttuazioni dell’offerta. Questo rappresenta un ulteriore fattore di fluttuazione del mercato, crea ulteriori tensioni sui prezzi e imprevedibili effetti sulla domanda futura.

La complessità della supply chain

Ma che cosa determina questa rigidità dell’offerta di processori?

Nella figura 1 abbiamo lo schema generale: dalla ricerca pura (precompetitiva) al progetto (EDA e Progetto logico), alle materie prime e macchinari, alla produzione.

Queste diverse fasi della supply chain si svolgono in aree diverse del mondo, che sono rappresentate nella figura 2.

Come si vede la parte del leone nella progettazione la fanno gli Stati Uniti, che hanno ancora una posizione di rilievo nella produzione delle attrezzature (sensori e macchinari), mentre materie prime, produzione dei wafer, montaggio e testing vedono protagonista il Sud Est asiatico, con al centro Taiwan e dove si sta affacciando la Cina.

Tensioni internazionali e pandemia creano discontinuità nella divisione internazionale del lavoro

Le tensioni tra Stati Uniti e Cina portano ad una insicurezza del mercato, che si aggiunge a quella derivante dall’impatto della pandemia. Gli Stati Uniti negano alla Cina l’accesso ai semiconduttori progettati negli Stati Uniti che risultino di importanza strategica, ossia che possono essere usati per compromettere la sicurezza americana. Dall’altro lato, la Cina punta a sviluppare la propria capacità di progettazione per svincolarsi dalla dipendenza dagli Stati Uniti e rallenta l’export privilegiando i clienti interni.

Ma la strada di una ri-nazionalizzazione delle fasi della value chain non è affatto facile da percorrere e comporterebbe elevati costi.

Spesso si crede che nel proprio smartphone ci sia un solo chip: ce ne sono dozzine, mentre nell’auto ce ne sono centinaia. I chip sono molto diversi tra loro, i più semplici oggi hanno centinaia o migliaia di transistor, quelli più complessi fino a due miliardi. Non è possibile disegnare un chip del genere senza dotarsi di blocchi predisegnati, che hanno diritti di proprietà associati, cioè sono come pezzi di lego proprietari da montare in un progetto più ampio.

La fase di produzione

Poi si passa alla produzione.

La prima fase è la produzione di un cilindro di cristallo di silicio fino a 30 cm di diametro che viene fatto a fette sottilissime: i wafer. Questi wafer vengono inviati a fabbriche gigantesche dove vengono realizzati gli schemi dei circuiti multistrato con litografie, incisioni e depositi di atomi e su cui vengono stampati anche i fili in rame che connettono tutti i transistor. I macchinari più complessi di questa fas valgono fino a 150 milioni di dollari l’uno: un investimento che poche aziende, come la taiwanese TSMC, possono affrontare). Il processo poteva durare fino a 60 giorni per i vecchi chip che prevedono fino a 350 step. Ma oggi si arriva a più di 700 step, per i processori più avanzati dei desktop o degli iPhone.

E ognuno di questi step deve avere un livello di precisione elevato. Qui si entra nel cuore della catena del valore. Il 99% di precisione può essere considerato elevato per prodotti tradizionali, ma non per un prodotto che prevede 700 step. Se ogni step ha una affidabilità del 99% alla fine del processo non uscirà neppure un prodotto affidabile ogni 1000. Quindi la qualità dei chip può essere raggiunta se ogni step ha almeno il 99,99% di affidabilità, perché in questo caso lo scarto sarà solo del 7%.

Su un wafer possono essere incisi fino a 500 chip. A questo punto non si può installare i chip senza averne controllato, uno ad uno, la qualità finale. I chip vengono allora inviati nel Sud est asiatico, dove ci sono aziende che assemblano i chip e li testano, con sistemi computerizzati per memorizzare i risultati e selezionare i prodotti validi. E poi vengono inviati i singoli chip ad altre aziende che li “ricamano” su schede madre e li assemblano configurati per le esigenze della produzione finale.

Un ciclo così complesso e integrato è soggetto a disturbi che possono rifrangersi tra un anello e l’altro della catena: nei paesi del Sud Est asiatico, come Vietnam e Malaysia, le fasi dell’assemblaggio e del testing sono state rallentate dal Covid che sta ripresentandosi in carenza di vaccinazioni, e tutto il ciclo ne risulta rallentato[5].

Una strategia europea

Il problema fondamentale per l’Italia, all’interno dell’Unione Europea, è quello di mantenere la massima diversificazione dei produttori e fornitori di semiconduttori.

Il confronto Cina-Stati Uniti ha introdotto frizioni e disturbi che contribuiscono a creare scarsità. L’Europa deve potenziare ricerca e produzione dei semiconduttori, aumentando la diversificazione dell’offerta a livello globale; come hanno sottolineato gli imprenditori italiani e tedeschi nel recente incontro a Roma.

Ma deve anche cooperare con Stati Uniti e Cina, cercando di ricucire gli strappi nella value chain dovuti alle regole del gioco reciprocamente aggressivo innescato dai due contendenti.

Come dimostrano i colloqui in corso tra le “fonderie” dei chip, TSMC risulta sempre al centro: la dimensione degli investimenti richiesti per la produzione crea una forza centripeta nel mercato, con il rischio concreto di ridurre il livello di competizione di un mercato cruciale per lo sviluppo economico e tecnologico dei prossimi anni.

Note

  1. ) France Press, Chip Shortage Hits 5 Stellantis Palnts in North America, March 28, 2021.
  2. ) Ben Klayman, Global chip shortage will easily drag into 2022-Stellantis CEO, Reuters July 21, 2021.
  3. ) Sam Shead, Major automakers fear the global chip shortage could persist for some time, CNBC, September 6, 2021.
  4. ) (https://www.agendadigitale.eu/mercati-digitali/crisi-dei-semiconduttori-alleuropa-non-basta-potenziare-la-ricerca-ecco-perche/).
  5. ) Nilay Patel, Why the global chip shortage is making it so hard to buy a PS5. Harvard professor Willy Shih explains the existential problem affecting cars, phones, computers, and more, The Verge, August 31, 2021.
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