Microchip, opportunità e sfide dell’industria dei semiconduttori americana

La Semiconductor Industry Association (Sia) ha diffuso di recente il suo ultimo rapporto sullo stato dell’industria dei semiconduttori americana, con un’attenzione alle più recenti dinamiche – tra pandemia e approfondirsi della competizione tecnologica tra Stati Uniti e Cina – che hanno coinvolto il settore. Il report prende in esamine le sfide correnti così come le opportunità di crescita e innovazione.

Nel 2022 l’importanza dei semiconduttori per l’economia globale ha continuato a crescere, con gli operatori del comparto che hanno aumentato il volume di produzione e gli investimenti in R&D per stare al passo della domanda e così allentare le difficoltà registrate nel corso dell’anno precedente. L’industria globale dei chip è infatti sulla traiettoria di registrare il più alto tasso di vendite della storia, nonostante un rallentamento nella seconda parte dell’anno e l’acuirsi delle tensioni lungo la supply chain per le sanzioni e il controllo sull’export operati dall’amministrazione Biden ai danni della Cina, che rimane comunque il più grande mercato di consumo dei semiconduttori.

Il 9 agosto 2022, dopo più di due anni di gestazione e confronto al Congresso tra i repubblicani, tradizionalmente scettici sui massicci interventi statali, e democratici il presidente Biden ha potuto convertire in legge il CHIPS and Science Act. Un provvedimento storico, da circa 52 miliardi di dollari complessivi, per supportare l’industria manifatturiera domestica e la leadership tecnologica statunitense. Di questi, circa 39 miliardi saranno amministrati dal Dipartimento del Commercio sotto forma di incentivi per rivitalizzare le fonderie e l’ecosistema di produzione dei chip, con un focus sulle prossime generazioni di semiconduttori. In parallelo, il Dipartimento del Tesoro implementerà uno schema di sgravio fiscale del 25% a complemento del supporto federale, con l’obiettivo di abbassare i costi d’investimento e il gap esistente tra gli Stati Uniti e l’Asia-Pacifico.

In questo lasso di tempo, l’urgenza di affrontare la carenza di chip oltre all’evidente corsa per la supremazia tecnologica nei settori emergenti (5G, automotive elettrica, IoT e Intelligenza Artificiale) hanno stimolato anche gli investimenti privati delle compagnie americane lungo la catena del valore. Ad oggi si contano 46 nuovi progetti nell’ecosistema americano, tra cui 15 nuove fonderie per la produzione di chip oltre ai materiali (wafer, gas e prodotti chimici) e alle attrezzature, per un totale di 180 miliardi di dollari.

I restanti 13 miliardi dell’intervento federale verranno allocati per stimolare la ricerca e l’innovazione (design), segmento della filiera nella quale gli Stati Uniti hanno costruito – e continuano a coltivare – la leadership sui semiconduttori. Un settore strategico che ha fornito un “effetto moltiplicatore dell’innovazione” nelle industrie a valle, nelle telecomunicazioni, nell’aerospazio, nell’energia e nell’automotive. Tuttavia, come evidenzia il rapporto, “una continua leadership statunitense nel design non è assicurata”. Senza interventi per assicurarne la competitività, la SIA prevede che la quota di mercato americana nel segmento design è destinata a passare dal 46% del 2021 al 36% del 2030, con una scalata poderosa della Cina nello stesso periodo dal 9 al 26%. Sono infatti i volumi di vendite di know-how e software specialistici americani che consentono di reinvestire gran parte degli introiti in R&D, in un circolo virtuoso che fino ad oggi ha perpetuato la leadership statunitense in questo segmento che rappresenta quello a più alto valore aggiunto.

Preoccupazioni anche alla luce della crescente competizione globale. Unione Europea, Corea del Sud, Giappone, Taiwan, India, Messico, Canada sono solo alcuni esempi di realtà che, attraverso i rispettivi governi, hanno introdotto strumenti fiscali e di monitoraggio a supporto della filiera. Secondo le stime di Accenture, gli stimoli fiscali pubblici arriverebbero a circa 912 miliardi di dollari a supporto dell’ecosistema dei semiconduttori da qui al 2030. In questo contesto, ricorda la SIA, sarà importante implementare queste misure in ossequio alle “agli accordi commerciali internazionali in sede WTO e del World Semiconductor Council (WSC)” per evitare distorsioni artificiali che mettano a repentaglio la “salute dell’ecosistema globale dei semiconduttori”. Il processo di ribilanciamento delle supply chain è comunque focalizzato sul dato più preoccupante, ovvero che il 75% delle attività produttive – inclusi la fabbricazione di wafer di silicio e le attività di assemblaggio, test e packaging – dei semiconduttori sotto i 7 nanometri sono concentrati in Asia. Negli Usa l’emorragia di fonderie è stata più pronunciata, seppur nel 2021 si contasse il 47% della capacità di produzione di wafer americana fosse localizzata sul suolo nazionale. “La realtà”, sottolinea la SIA, “è che la media dell’output manifatturiero di chip è cresciuto cinque volte più veloce all’estero di quanto avvenuto negli Stati Uniti nell’ultimo decennio”. Un declino che il CHIPS Act si propone di invertire su più livelli, per catturare la crescita del segmento manifatturiero per i chip all’avanguardia (sotto i 7 nm), fabbricabili solo con la tecnologia della litografia ultravioletta.

Un ecosistema globale che, nonostante la crisi pandemica e la carenza che continua a vessare i chip più maturi in settori come l’automotive, l’elettronica di consumo e l’industria robotica, ha registrato comunque numeri impressionanti. Nel solo 2021 sono state raggiunte gli 1.15 trilioni di vendite a livello globale, con le fonderie a un insolito regime di produzione, quasi sempre oltre l’80% della capacità, mantenuto anche nel corso di quest’anno. Per stare al passo della domanda, la capacità delle fab globali crescerà del 30% rispetto al 2020, con investimenti in spesa di capitale di oltre 166 miliardi. Le vendite al 2021 si sono attestate sui 555.9 miliardi di dollari, una cifra record che verrà probabilmente superata dopo la chiusura dell’ultimo trimestre 2022. La domanda di chip (in percentuale sul valore $ totale) è stata trainata principalmente da computer (31,5%), Ict (30,7%) e sorprendentemente dall’automotive (12,4%) che ha registrato il tasso di crescita più alto. Un dato che è parzialmente spiegabile con l’aumento delle vendite di veicoli elettrici (Ev), la cui produzione richiede una fornitura più elevata di chip rispetto alle auto tradizionali.

Una crescita costante, dal 1995, che ha beneficiato in particolare gli Usa. La quota di vendite delle aziende americane – l’export nazionale di semiconduttori è il quarto per valore – sul mercato globale oggi si attesta intorno al 46% e ha consentito un “circolo di innovazione virtuoso” per la leadership tecnologica, specialmente nei segmenti a più alta intensità di R&D come Eda, software IP, chip design e attrezzature per la fabbricazione. Le aziende statunitensi, infatti, spendono in R&D, in percentuale sulle vendite, più di tutte le altre concorrenti asiatiche ed europee, con circa 50.2 miliardi nel solo 2021. In aggiunta, l’ecosistema dei chip americano è volano economico e di occupazione importante, con 276.9 miliardi di peso sul Pil 1.84 milioni di posti di lavoro, tra diretti e indiretti, di cui 277.000 altamente specializzati.

L’equilibrio tra accesso ai mercati globali e le necessità di sicurezza nazionale – tra cui il contenimento tecnologico di Pechino, come dimostrano le sanzioni e la richiesta di allineamento agli alleati – sarà il vero leitmotiv dei prossimi anni per l’industria americana. In un contesto geopolitico globale che vedrà la corsa ai chip influenzare il mercato. Le stime presentate agli investitori di Asml, azienda olandese leader nella produzione di tecnologia litografica per l’incisione dei chip sui wafer di silicio e al centro delle tensioni sino-americane lungo la supply chain, fotografano i primi effetti del sovranismo tecnologico: entro il 2030 la sovra capacità di produzione di wafer sarà di 18 milioni, di cui il 50% di incremento per nodi più maturi (sopra i 28 nanometri). Ad oggi la sola Tsmc, principale produttore globale, ha una capacità di 16 milioni. In sostanza, l’industria globale sta mobilitando le risorse produttive per una “Tsmc” artificiale, ma certamente non ai livelli tecnologici della taiwanese. E non è sfuggita infine la notizia che Asml – che ad ottobre aveva deciso di stoppare le vendite del suo segmento business negli Usa di stoppare le vendite ai clienti cinesi – stia programmando un investimento sull’isola, in una mossa decisamente in controtendenza rispetto alle preoccupazioni americane e ai rischi geopolitici.