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La crisi dei semiconduttori e la guerra dei chip

Perché mancano le console? Ecco cosa sta succedendo nell'industria dei semiconduttori.

I circuiti integrati, spesso definiti impropriamente chip o microchip, sono circuiti elettronici miniaturizzati solitamente costruiti attorno a un "chip" di materiale semiconduttore. A seguito dell'esplosione dell'industria elettronica e dell'incedere delle tecnologie, si sono trasformati nel cuore pulsante di milioni e milioni di prodotti: computer, dispositivi smart, console per videogiochi, elettrodomestici, dispositivi medici, bancomat, persino tecnologie agrarie e centinaia di altre.

Per comprendere l'importanza e il peso dell'industria degli IC e di quella dei semiconduttori, che negli ultimi anni si è imposta come una delle più profittevoli e in maggior crescita al mondo, è sufficiente pensare al fatto che l'automobile moderna monta mediamente 1.400 chip di serie, e in certi casi raggiunge un massimo di 3.000, imputando di fatto il 15% della produzione globale proprio al segmento dell'automotive.

Di fatto tutti i moderni prodotti tecnologici richiedono circuiti integrati e di conseguenza semiconduttori, ormai divenuti la spina dorsale di settori ben distanti dalla consumer elecronics - pur responsabile del 50% della produzione globale - come ad esempio la sanità e l'agricoltura. Ciò significa che l'avvento di un periodo di crisi come quello che da due anni a questa parte sta impattando il mercato rappresenta un avvenimento in grado di interrompere i cicli di produzione di 169 differenti economie e di un numero incalcolabile di imprese in tutto il mondo.

Si tratta di un'industria particolare, sovente ricamata attorno al modello del Just in Time e capace di coinvolgere centinaia di imprese diverse in vaste reti di fornitura che fanno capo a pochissimi assemblatori: qualsiasi turbamento nel ciclo di produzione di quelle che sono dozzine di fabbriche iper-specializzate rischia di per sé di sospendere a tempo indeterminato anche le attività dei colossi del mercato.

Un'immagine che ancora per qualche tempo sarà appannaggio solamente degli "scalper" che rivendono le PS5.

E quali sono questi colossi? Intel, Samsung Electronics, SK Inyx Inc, e soprattutto due imprese che non solo stanno giocando un ruolo determinante nel perdurare del periodo di crisi, ma che l'hanno giocato al momento della formazione delle cause scatenanti della “guerra dei chip”, ovvero la cinese Semiconductor Manufactoring International Corporation (SMIC) - che è di proprietà del governo - e la taiwanese Taiwan Semiconductor Manufactoring Company Limited (TSMC).

È bene precisare che per la maggior parte, trattandosi di reti di fornitura, si tratta di imprese che si occupano dell'assemblaggio del prodotto finito e il cui lavoro, di conseguenza, è sotteso all'ottenimento di pezzi semilavorati e materie prime che fanno capo a tantissimi piccoli produttori e che devono spesso varcare diversi confini nazionali e continentali prima di giungere a destinazione.

Com'è possibile, dunque, che una fra le prime industrie al mondo, nonché quella che ha conosciuto la crescita più sostanziale nel corso dell'ultimo triennio, stia ora attraversando il peggior periodo di crisi della sua storia, un momento caratterizzato da un folle incremento dei prezzi, da una carenza di componenti senza precedenti e da un incremento smisurato delle code di fornitura?

Spesso, parlando della crisi dei semiconduttori e del perché, ad esempio, sia diventato quasi impossibile riuscire ad accaparrarsi una PlayStation 5, si finisce per discutere della pandemia di COVID-19. Ed è indubbiamente esatto: ci sono diverse conseguenze della pandemia globale che hanno impattato a vari livelli sui cicli di produzione, ma la genesi della guerra dei chip ha radici leggermente più antiche.

La SMIC cinese è fuori dai giochi a causa della trade-war che coinvolge USA e Cina.

Queste radici risalgono al 2018, quando l'allora presidente degli Stati Uniti Donald Trump ha avviato la cosiddetta “trade war” con la Cina, mutando all'improvviso i sistemi di tassazione e applicando pesanti sanzioni per “porre fine alle pratiche commerciali scorrette attuate dal paese”. Durante quella che è stata una vera e propria escalation di misure restrittive, si è giunti al 26 settembre del 2020, quando l'US Commerce Department ha vietato l'importazione dei semiconduttori prodotti dalla Semiconductor Manufactory International Corporation (che all'epoca era la prima al mondo per ricavi) affermando che l'atto di fornire materiale alla SMIC costituisse un “rischio inaccettabile” al fine della conservazione di tecnologica militare.

La trade-war nel suo complesso ha portato una lunga serie di conseguenze, su tutte l'esclusione dei produttori di chip cinesi dai libri paga delle società americane e il conseguente ripiego su imprese che già lavoravano alla massima capacità come TSMC e Samsung. Di converso alcuni paesi, come ad esempio la Malesia e Taiwan, hanno beneficiato enormemente delle misure statunitensi, conoscendo un netto aumento nel valore della valuta locale e soprattutto una sostanziale crescita delle esportazioni del settore tecnologico. Nintendo, per rimanere in tema di videogiochi, è stata la prima società che a seguito delle misure americane ha spostato la produzione di console Nintendo Switch dalla Cina al sud-est asiatico, ed è probabilmente in ragione di questo gesto lungimirante che il suo tasso di produzione è diminuito solamente del 20%.

Il 2020, d'altra parte, non sarà ricordato solamente a causa del raggiungimento del climax della trade-war ma anche e soprattutto per esser stato l'anno di maggior impatto della pandemia globale. Pandemia che, prima ancora di riflettersi sui cicli di produzione, ha portato ad un incremento nella domanda che sarebbe stato impossibile da prevedere: in concomitanza con i lockdown forzati le vendite dei soli computer tradizionali sono aumentate del 26% rispetto al quadrimestre precedente, quelle dei software gaming del 35% nel giro di un singolo trimestre, e la crescita si è impennata con l'introduzione del lavoro da casa. Nvidia e AMD hanno inoltre rilasciato i nuovi modelli di schede video in un momento storico in cui il mining di criptovalute stava toccando il suo apice, ed entrambe hanno esaurito gli stock nel giro di pochi giorni.

A margine, non bisogna dimenticare che chip e semiconduttori sono utilizzati per le principali tecnologie ICU adottate nella terapia intensiva, dai letti specifici fino a diversi tipi di ventilatori, il che ha portato ovviamente i governi mondiali a dare priorità all'adeguamento delle infrastrutture destinate alla sanità. Questa è una tematica oggi più che mai attuale, perché ora che ci troviamo nel pieno della crisi dei semiconduttori e l'allarme pandemico si è ridotto, l'industria sanitaria in certi casi ha visto lievitare i tempi di consegna fino a 52 settimane, e non sta ricevendo quella dovuta attenzione che ovviamente viene riservata al “miglior offerente”.

La TSMC di Taiwan, stando alle stime più recenti e a seguito degli ultimi eventi, risponde quasi al 60% del fabbisogno globale di semiconduttori.

Oltre ad aver praticamente raddoppiato la domanda dei chip, la pandemia globale ha costretto un incalcolabile numero di industrie a chiudere, e ciò ha avuto un impatto devastante nel settore proprio in ragione della tradizionale adozione del modello del Just in Time. In soldoni, quello del "JIT" è un modello di produzione che, mirando a ridurre le giacenze in magazzino e aumentare la qualità del prodotto, parte dall'ordine del cliente per poi realizzare la merce secondo il bisogno. Praticamente si produce sulla base delle ordinazioni in modo da ridurre o addirittura azzerare l'accumulo di merci e scorte.

Ed ecco che la chiusura forzata di queste reti di fornitura che coinvolgono centinaia di attori, che a loro volta fanno capo ad assemblatori legati al modello di produzione del JIT, che conseguentemente si interfacciano con 169 settori d'industria diversi, ha portato alla vera e propria esplosione della crisi: una lievitazione incontrollata dei tempi di attesa e un aumento sostanziale dei prezzi delle materie prime. Al contempo si sono venuti a creare meccanismi di concorrenza indiretta e per certi versi anche involontaria, nei quali l'automotive finisce per “pestare i piedi” alla consumer electronics, l'agricoltura si intreccia con il mercato delle console per videogiochi, la sanità finisce nel mezzo del conflitto, e gli effetti negativi si moltiplicano in tutti i settori impattati.

Come se non bastasse nel 2021 ci si è messo anche il destino: a febbraio una tempesta di neve scatenatasi su Austin, in Texas, ha lasciato senza corrente due dei maggiori impianti al mondo, tra l'altro legati proprio ad alcune componenti di Sony PlayStation 5, ovvero quelli di Samsung Electronics e di NXP Technologies, facendo ritardare tutti gli ordini di diversi mesi. Nel frattempo, a Taiwan, TSMC ha dovuto fare i conti con il peggior periodo di siccità mai conosciuto sull'isola; il che, a fronte delle 63.000 tonnellate di acqua purificata (il 10% della riserva locale) necessarie per pulire giornalmente gli impianti e i wafer, ha portato a una lunga interruzione dei lavori oltre che a molte polemiche dovute alla priorità garantita ai chip anziché alle coltivazioni locali.

A ottobre 2020 una fabbrica della mega-corporazione giapponese Asahi Kasei specializzata nella produzione di adattatori ADC e DAC, indispensabili in molti circuiti integrati, è stata distrutta da un incendio. A marzo del 2021 il medesimo destino è toccato a un immenso impianto di Renesas nel nord-est del Giappone: la compagnia solitamente risponde al 30% della domanda di microcontroller utilizzati nell'industria dell'automotive, e il responsabile Hidetoshi Shibata ha affermato che il danno avrebbe fatto ritardare l'intera catena di oltre cento giorni. Neanche l'Europa è stata risparmiata, perché un altro incendio ha distrutto la fabbrica di ASML a Berlino, colosso olandese leader del mercato della Litografia Ultravioletta Estrema, tecnologia imprescindibile per incidere sui wafer dei chip.

Joe Biden che firma il Chips Act statunitense: 280 miliardi per i chip.

Ma c'è un altro elemento che bisogna tenere in considerazione, e quell'elemento è il neon, gas nobile fondamentale per il funzionamento delle tecnologie laser utilizzate per incidere i wafer di silicio da cui produrre i chip. Ebbene, il prezzo del neon si è sestuplicato nel corso dell'ultimo anno, perché il 50% della produzione mondiale di neon ha luogo in Ucraina, paese che risponde di fatto al 90% della domanda proveniente dagli Stati Uniti; in seguito allo scoppio della guerra Russia Ucraina - che non a caso coinvolge la città di Mariupol in cui risiede la filiera produttiva - si è cercato di ripiegare sui fornitori cinesi, i secondi al mondo, ma ci vorranno almeno 9 mesi per raggiungere i medesimi livelli di output.

L'Ucraina è anche uno dei maggiori esportatori di krypton e xenon, che trovano il proprio utilizzo più comune proprio nei sistemi litografici utilizzati nell'industria dei semiconduttori. Inoltre la Russia, dal canto suo, è responsabile del 40% della produzione globale di palladio, anch'esso necessario per la manifattura, e le recenti sanzioni emesse nei confronti del paese rischiano di ritardare ulteriormente tutti i cicli di produzione.

In definitiva, la "crisi dei semiconduttori" si costituisce in realtà della somma delle conseguenze negative portate da un insieme di eventi che hanno influenzato irrimediabilmente ciascuno strato dell'economia e della politica nel corso degli ultimi quattro anni. Proprio per questa ragione è necessario frenare gli inevitabili ottimismi e prepararsi a un ulteriore aumento della domanda che, stando alle stime più recenti, potrebbe raddoppiare entro il 2028.

L'industria dell'automotive e quella della consumer electronics sono ovviamente le più colpite, ma lo sono se ragioniamo in termini di produzione e di fatturato, perché a margine ci sono attori – su tutti quelli che operano nel campo sanitario – le cui problematiche stanno passando in sordina. Secondo il CEO di Intel Pat Gelsinger ci vorranno ancora uno o due anni prima che le cose tornino alla normalità; Jensen Huang di Nvidia e Lisa Su di AMD sostengono che prima del 2023 non si conosceranno miglioramenti; più cauti, invece, Makoto Uchida di Nissan e Mary Barra di General Motors, che non vedono ancora l'orizzonte della crisi e che parlano più che altro della necessità di rivedere i cicli di produzione.

A Mariupol, in questo momento al centro della guerra in Ucraina, risiede la filiera di produzione del gas neon.

Anche i governi stanno tentando di rispondere alla crisi, con Joe Biden che ha appena firmato il “Chips Act” a seguito di diverse riunioni e di un ordine esecutivo, mettendo sul piatto 52 miliardi di sussidi e 280 miliardi complessivi per “porre un correttivo alla globalizzazione”. Alla fine dell'anno scorso anche la Von Der Leyen ha delineato i contorni dell'European Chips Act, poi annunciato a febbraio 2022, che immetterà ulteriori 15 miliardi di investimenti allo scopo di portare la quota di produzione globale di matrice europea dal 9% al 20%. Altro grande attore in campo è l'India, che tuttavia tenta da prima del 2020 di puntare sull'industria dei semiconduttori senza riuscire ad inserirsi efficacemente nel panorama internazionale.

Anche se senza disporre di una sfera di cristallo risulta molto difficile comprendere come la situazione geopolitica e l'auspicato potenziamento delle infrastrutture occidentali impatteranno sul mercato, vale la pena menzionare la prima apparente inversione di tendenza: a luglio del 2022 è emerso che la Micron Technology Inc dell'Idaho – che produce SSD, DRAM, memorie NAND e NOR, avrebbe ridotto la produzione a causa di un inaspettato surplus; ciò, in concomitanza con un leggero abbassamento dei prezzi e qualche oscillazione in borsa (ad esempio il crollo del 30% di PHLX Semiconductor Sector) ha fatto pensare alcuni esperti allo spettro di una recessione dovuta all'hoarding di componenti per timore della crisi, specialmente da parte dei produttori dell'automotive.

In ogni caso questa guerra dei chip, oltre ad essere la ragione per cui molti appassionati di videogiochi non riescono a mettere le mani su una console next-gen o su una scheda video di ultima generazione, rappresenta un'occasione per riflettere sul rapporto di dipendenza che esiste verso un'industria come quella dei semiconduttori, che in pochissimi anni ha raggiunto dimensioni immense pur rimanendo frazionata tra pochissimi attori.

E soprattutto rappresenta l'occasione perfetta per comprendere quanto sia vasto e profondo l'universo economico, politico e sociale che si nasconde dietro freddi pezzi di metallo, oltre quel lunghissimo viaggio che quotidianamente li porta all'interno di dispositivi che utilizziamo con noncuranza tutti i giorni.

A proposito dell'autore

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Lorenzo Mancosu

Contributor

Cresciuto a pane, cultura nerd e videogiochi, i suoi primi ricordi d'infanzia sono tutti legati al Super Nintendo. Dopo aver lavorato dentro e fuori dall'industry, è finalmente riuscito ad allontanarsi dalle scartoffie legali e mettere la sua penna al servizio di Eurogamer.it.

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