Dove viene costruita la nuova capacità di fabbricazione di semiconduttori?

Ci sono diversi fattori da considerare quando si analizza la crescita dell'industria dei semiconduttori. Nuovi elettronici e funzioni digitali migliorate si affidano anche a una maggiore potenza di elaborazione da componenti molto più piccoli, risultando in prodotti più capaci in confezioni compatte—l'arte della digitalizzazione al suo meglio.

Negli ultimi anni, le industrie hanno visto le loro più grandi imprese di digitalizzazione e sviluppo ostacolate dalla perturbazione di questo mercato e, nonostante una necessaria ripresa, ci sono ancora grandi cambiamenti in corso poiché le vendite aumentano fino al 15,2% su base annua.

Ora in "grave surplus", l'applicazione è la chiave per il settore, e coloro che sono in grado di spostare i loro sforzi e fornire soluzioni più compatibili con l'intelligenza artificiale continueranno a raccogliere la loro quota di mercato. Per molti anni, il compito è stato affidato alla regione Asia-Pacifico (APAC) per fornire a livello globale, rappresentando una quota del 60% del mercato globale.

Con più componenti sul mercato, la vera competizione combina prezzo con funzionalità, e aziende come NVIDIA e Advanced Micro Devices (AMD) si affidano a chip più potenti per costruire hardware sempre più intelligente per alcune delle principali aziende tecnologiche mondiali.

Trend: L'IA Guida l'Innovazione nei Semiconduttori

Con l'IA che diventa un componente fondamentale nei dispositivi digitali e nei servizi cloud, l'operazione di tali funzioni richiede l'accesso a vasti bacini di dati così come la capacità di incorporare più informazioni man mano che le cose si sviluppano. La realtà è che gli operatori cloud richiedono un maggiore supporto dai fornitori di data center per abilitare significativamente più potenza computazionale per i loro sviluppi.

Questo risuona lungo la catena fino a aziende come NVIDIA, che produce unità di elaborazione grafica di nuova generazione (GPU) capaci di supportare funzioni IA, e più su nella catena c'è la produzione di chip—in questo caso, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) supporta direttamente le vendite globali dello sviluppatore hardware con sede negli Stati Uniti.

Ora che l'industria dei semiconduttori è entrata in uno stato di ripresa—un stato sano, infatti—l'attenzione è su dove sorgerà la nuova capacità di fabbricazione, e la corsa per sfruttare l'IA potrebbe essere un fattore importante.

I Fornitori Cloud degli Stati Uniti Condividono la Domanda di Chip

Secondo i dati di TrendForce, l'alta domanda sempre crescente per i popolari server IA sarà influenzata dai fornitori cloud nordamericani, come Google, Microsoft e Amazon Web Services (AWS)—clienti chiave di NVIDIA e AMD.

Questo porterà a una maggiore collaborazione tra aziende come NVIDIA e AMD, fornitori di GPU, e i giganti tecnologici che guidano la strada nell'ambiente digitale. Di conseguenza, si prevede che il 60% della domanda globale provenga dai principali attori—Meta essendo un altro di questi—e Microsoft acquisirà la maggior parte.

Quindi, qual è il risultato di ciò? È probabile che vedremo i giganti tecnologici statunitensi collaborare per costruire una partecipazione elevata nel mondo guidato dall'IA, in parte a causa del principale produttore di semiconduttori dell'Asia.

In termini di fabbricazione di GPU e altri hardware, però, al fine di fornire le funzioni AI che le grandi imprese anticipano, la capacità per tali componenti avrà luogo negli Stati Uniti come risultato delle sue partnership interne tra le principali aziende hardware e software.

Probabilità tra gli Stati Uniti e la Cina per la fabbricazione globale di semiconduttori

La realtà che si profila nell'industria tecnologica è la partecipazione schiacciante dell'Asia nelle innovazioni tecnologiche mondiali. Un esempio di ciò può essere trovato nell'impianto di fabbricazione di wafer di Newport nel Regno Unito, che ora condivide la maggioranza della proprietà con Nexperia—un'azienda con sede nei Paesi Bassi ma di proprietà di Shanghai sotto Wingtech.

L'azienda statunitense Vishay ha annunciato nel novembre 2023 che avrebbe acquistato Newport Wafer Fab per 177 milioni di dollari USA, il che rappresenta in qualche modo il passaggio di poteri da un estremo all'altro—tra gli Stati Uniti e la Cina. Tuttavia, sembra che non si possa discutere in questo settore senza la partecipazione dell'Asia—come discuteremo in seguito.

L'Europa per riconquistare la capacità di fabbricazione di chip

Nel settembre 2023, l'European Chips Act dell'Unione Europea è entrato in vigore nel tentativo di riconquistare il controllo delle vendite locali di semiconduttori e migliorare la resilienza in un mercato fluttuante, rafforzando la leadership tecnologica della regione. Ciò permetterà maggiori investimenti nel mercato dei semiconduttori dell'UE per un impressionante valore di 45 miliardi di dollari USA (circa 41 miliardi di euro), con 11,7 miliardi di dollari USA (10,7 miliardi di euro) iniettati in nuove ricerche e sviluppo (R&D) e capacità produttiva.

È importante notare che questi fondi sono destinati ad attrarre investimenti dai principali produttori di chip come Intel—il più grande investitore nel suo blocco commerciale—e TSMC, ma soprattutto per attrarre più sviluppo della capacità di fabbricazione europea.

Sebbene i piani dell'Europa siano molto ambiziosi, i suoi vasti impegni climatici pongono anche delle sfide poiché viene posta maggiore enfasi sulla riduzione delle emissioni industriali, il che, a sua volta, pone dei vincoli poiché l'efficienza energetica è anche un fattore critico nei suoi crescenti sforzi produttivi.

Sfide attuali nella fabbricazione di semiconduttori

Alcune delle sfide specifiche per l'industria dei semiconduttori devono essere considerate dalle principali aziende tecnologiche che desiderano acquisire più potenza in pacchetti più piccoli.

Vincoli di litografia: La tradizionale litografia ottica ha servito bene l'industria poiché la dimensione dei composti si è ridotta significativamente nel corso degli anni. Ora, tale tecnologia di stampa raggiunge un limite, sperimentando problemi più complessi con micro-componenti. Lo sviluppo della litografia ultravioletta estrema (EUVL) spera di superare questi limiti, ma può anche essere costoso e difettoso.

Riduzione dei Nodi di Processo: Nella vera natura del digitale, le aziende richiedono più potenza in pacchetti sempre più piccoli. Man mano che i semiconduttori aumentano in densità e prestazioni, i produttori si trovano a fronteggiare problemi come maggiori perdite di corrente, variabilità e persino più difetti in produzione.

Approvvigionamento dei Materiali: La riduzione delle dimensioni dei semiconduttori richiede nuove composizioni e materiali più difficili da reperire. Le unità sempre più compatte tendono ad incorporare nuovi composti metallici e materiali con una maggiore capacità di immagazzinare energia rispetto al biossido di silicio.

Costo: I paesi che aumentano la loro capacità possono aspettarsi un costo di costruzione di una struttura di fabbricazione adeguata tra i 15 miliardi di dollari e i 20 miliardi di dollari. Per competere ad alti volumi, le aziende richiedono sistemi più complessi per garantire l'efficienza della produzione e la qualità dei componenti. Ad esempio, si prevede che le soluzioni EUVL necessarie per soddisfare ciò raddoppieranno rispetto al loro costo individuale attuale di 150 milioni di dollari.

Carenza di Competenze: Nonostante il recupero della carenza di materiali e componenti e lo stato avanzato delle tecnologie, l'industria sperimenta ancora una carenza di lavoratori qualificati per affrontare una produzione più elevata.

Gli Aspetti Ambientali dell'Aumento della Capacità di Fabbricazione

I mercati devono anche prestare attenzione alle tendenze in corso nel settore energetico. Poiché l'approvvigionamento energetico e la decarbonizzazione entrano in gioco in tutte le attività industriali, l'aumento della capacità di fabbricazione avviene mentre le organizzazioni si aspettano anche di ridurre il loro consumo energetico—un processo ad alta intensità energetica per costruire tecnologie a basse emissioni del futuro sposterebbe solo gli impatti dell'industria più in alto nella catena di approvvigionamento.

La Capacità di Fabbricazione dei Semiconduttori Dipende dal Capitale

Tutto considerato, mantenere l'attuale traiettoria di crescita richiede investimenti significativi in competenze e innovazione. I paesi emergenti in questo settore—come nel caso dell'Europa—contano sul supporto dei leader dell'industria per fornire i fondi necessari ad acquisire quote maggiori dei loro mercati locali.

Sembra che tutte le strade portino di nuovo all'Est, dove i leader ben consolidati continuano ad attirare l'attenzione di altre regioni per sostenere in qualche modo l'aumento della loro capacità.