Semiconduttori: la ricerca della sovranità (1/5), di Gavekal

I semiconduttori rappresentano la principale sfida tecnologica per gli anni a venire. Sono essenziali per lo sviluppo della tecnologia e dell’industria digitali, e quindi dell’economia. La Cina è in ritardo rispetto a Stati Uniti e Taiwan. La conquista del mercato dei semiconduttori è quindi una sfida importante per la sovranità dei paesi. 

 

Traduzione dell’articolo su conflitti di Dan Wang originariamente pubblicato sul sito di Gavekal

 

Dal 2014, la Cina si è posta l’obiettivo di costruire un’industria dei semiconduttori ampia e competitiva a livello globale e ha perseguito questo obiettivo con il programma industriale più ricco della storia. Sebbene i risultati di questo sforzo siano stati decisamente contrastanti, ha suscitato un contraccolpo da parte degli Stati Uniti, leader mondiale nella maggior parte dei segmenti dei semiconduttori. Gli Stati Uniti hanno bloccato gli investimenti tecnologici transfrontalieri dalla Cina e imposto sanzioni che minacciano di limitare, paralizzare o addirittura distruggere le principali società cinesi di semiconduttori.

 

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In risposta, la Cina ha fatto dell’autonomia tecnologica un elemento centrale della sua strategia economica e sta intensificando le misure per migliorare le capacità dei suoi produttori di semiconduttori. I produttori mondiali di semiconduttori e apparecchiature di produzione (inclusi gli americani) continuano a considerare il mercato cinese un elemento fondamentale per il loro successo e cercheranno di mantenere una presenza attiva nonostante le pressioni del governo degli Stati Uniti. Si prevede che il prossimo decennio vedrà nuovi massicci investimenti nella produzione di chip in Cina e un graduale cambiamento nella struttura del mercato globale, con le aziende cinesi che diventeranno più competitive in alcuni segmenti.

 

Le conclusioni di questo rapporto sono le seguenti:

 

– La Cina detiene un’ampia quota (15-22%) della capacità di produzione totale di semiconduttori nel mondo, ma la posizione dei produttori di chip nazionali è debole. Le società internazionali dominano la maggior parte dei segmenti ad alto valore aggiunto e rappresentano la maggior parte dell’industria dei chip con sede in Cina.

– I produttori cinesi di semiconduttori dipendono anche molto dai fornitori internazionali (per lo più americani) di apparecchiature, software e materiali necessari per produrre i chip. Non ci sono prospettive a breve termine di ridurre questa dipendenza.

– La Cina ha buone possibilità di creare imprese competitive a livello globale nella progettazione di chip e nella produzione di memorie nei prossimi anni. È anche probabile che aumenti notevolmente la sua quota di chip non edge, specialmente nelle applicazioni relative al 5G.

– Una delle principali conseguenze delle sanzioni tecnologiche imposte dagli Stati Uniti è che le società tecnologiche cinesi, che sono sempre state resistenti all’agenda tecno-nazionalista di Pechino, ora vedono i loro interessi commerciali in linea con l’obiettivo dell’autonomia di governo. Questo allineamento accelererà il ritmo del progresso nel settore dei semiconduttori in Cina.

– La generosa politica industriale della Cina ha spinto gli Stati Uniti e l’Europa a seguire il suo esempio. Il risultato sarà una sovrabbondanza della capacità globale dei chip e persino un rallentamento dell’innovazione.

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1. Il posto della Cina nella catena del valore del circuito integrato

 

La rivalità tecnologica tra gli Stati Uniti e la Cina è in gran parte una battaglia per i semiconduttori.I semiconduttori (noti anche come chip o circuiti integrati) sono la base di tutte le tecnologie digitali e si trovano ora in un’ampia varietà di prodotti. Negli ultimi cinque decenni, l’intensità dei chip dell’economia globale è cresciuta in modo esponenziale. Il modulo lunare Apollo, durante la missione lunare del 1969, utilizzava decine di migliaia di transistor per un peso totale di 70 libbre; oggi, un Apple MacBook (peso totale di 3 libbre) contiene 16 miliardi di transistor. L’intensità dei chip continuerà ad aumentare insieme alla diffusione dei telefoni cellulari, all’installazione di reti 5G e alla crescita generale della domanda di potenza di calcolo.

 

La Cina controlla molti prodotti fabbricati, ma non ancora i semiconduttori. Ha sempre importato la maggior parte delle patatine di cui aveva bisogno. La Cina ha cercato a lungo di diventare più autosufficiente in questa tecnologia critica, che ha una dimensione di sicurezza nazionale perché i sistemi militari avanzati richiedono semiconduttori. Il governo attribuisce inoltre importanza alle competenze in materia di chip, in quanto consentirebbe alle aziende cinesi di accedere a nicchie a più alto valore aggiunto e ottenere un vantaggio rispetto ai nuovi prodotti.

 

Nonostante gli alti e bassi delle singole società e nonostante la migrazione di gran parte della produzione di chip in Asia nell’ultimo quarto di secolo, gli Stati Uniti continuano a dominare i nodi chiave del settore. I partiti in cui non sono leader sono in gran parte controllati dai paesi ricchi con i quali hanno alleanze formali o informali. Questa dominazione è alla base della leadership tecnologica e geopolitica globale degli Stati Uniti. Pone anche un problema per la Cina, che aspira alla leadership tecnologica globale e all’aumento del potere geopolitico.

 

In virtù della sua posizione di hub principale della produzione globale di elettronica, la Cina è il più grande mercato di chip al mondo e probabilmente diventerà presto il più grande produttore di chip in volume. Eppure, nonostante gli sforzi compiuti da due decenni dallo Stato per costruire la capacità interna, la quota di valore aggiunto delle aziende cinesi nella catena di fornitura globale dei semiconduttori è bassa. E la Cina dipende ancora quasi interamente dagli Stati Uniti e dai suoi alleati per le apparecchiature, i materiali e il software di cui ha bisogno per costruire le proprie fabbriche di chip.

 

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A partire dal 2014, la Cina ha intensificato notevolmente i suoi sforzi per raggiungere la sovranità dei semiconduttori con il programma di politica industriale più finanziato della storia. Ciò ha scatenato un contraccolpo da parte degli Stati Uniti, che hanno imposto controlli sulle esportazioni e sugli investimenti che hanno paralizzato le principali aziende tecnologiche cinesi. In risposta, il governo cinese ha intensificato gli sforzi di autosufficienza nei chip e in altre tecnologie chiave, così come molte aziende leader. In passato, le società private erano spesso riluttanti agli editti tecno-nazionalisti di Pechino, ma ora capiscono che il loro successo a lungo termine dipende dalla loro capacità di ridurre la loro dipendenza dalle catene di approvvigionamento statali.

 

Il primo passo per analizzare il desiderio della Cina di diventare autosufficiente nei semiconduttori è comprendere la sua attuale posizione nel settore. Ci sono due modi per affrontare la domanda: che tipo di prodotti finiti produce la Cina e qual è il posto della Cina nelle diverse fasi della catena di produzione?

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Stato di avanzamento

 

Le vendite globali di semiconduttori sono state pari a 440 miliardi di dollari USA nel 2020, una cifra che dovrebbe crescere a un tasso annuo di almeno il 5% nei prossimi cinque anni. In termini di prodotti finiti, queste vendite possono essere suddivise in quattro segmenti principali:

 

1. Microprocessori e dispositivi logici, che elaborano i dati (188 miliardi di dollari).
2. Dispositivi di memoria, che archiviano i dati (118 miliardi di dollari).
3. Dispositivi discreti, sensori e optoelettronica, che svolgono funzioni elettriche uniche (79 miliardi di dollari).
4. Dispositivi analogici, che trasformano segnali continui (come luci e suoni) in segnali binari (56 miliardi di dollari).

In ciascuno di questi segmenti principali, gli usi finali sono generalmente suddivisi nelle seguenti categorie: comunicazioni (principalmente telefoni cellulari), computer, prodotti di consumo (come le console di gioco), automobilistico, industriale e governativo (compreso il settore militare).).

 

La Cina è sia un mercato enorme che un grande esportatore di chips di tutti i tipi. Ma i numeri devono essere attentamente suddivisi a causa della complessità delle catene di approvvigionamento: i circuiti integrati vengono scambiati oltre confine in forma finita o incompleta, da soli o integrati in altri dispositivi. Un chip può essere prodotto a Taiwan, confezionato in un impianto di assemblaggio e collaudo in Malesia e quindi spedito in Cina per essere installato in un dispositivo che verrà poi esportato negli Stati Uniti. Un’altra complicazione è che il luogo fisico di produzione non corrisponde necessariamente alla proprietà del produttore. Le imprese a investimento straniero producono la maggior parte del valore aggiunto della produzione di circuiti integrati in Cina e rappresentano anche la maggior parte delle esportazioni cinesi di chip finiti. Infine, il prezzo dei chip varia notevolmente, da chip economici per microonde a costosi chip per smartphone, quindi le misurazioni del volume e del valore possono divergere notevolmente.

La “domanda di semiconduttori” può quindi essere definita in almeno tre modi. Un iPhone assemblato da Foxconn in Cina e poi spedito in Germania può essere considerato una richiesta di semiconduttori da parte di Apple (la società responsabile del prodotto), dello stabilimento cinese di Foxconn (l’assemblatore) e dell’acquirente tedesco dell’iPhone. Comunque la tagli, la Cina è ora una delle due maggiori fonti di domanda globale di semiconduttori, insieme agli Stati Uniti. Rappresenta da un quarto a un terzo del mercato, una quota che aumenterà in quasi tutti gli scenari.

 

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La quota di produzione di semiconduttori detenuta dalle società cinesi è molto inferiore. I produttori stranieri rappresentano oltre il 40% della capacità di produzione in Cina, probabilmente più della metà del volume di produzione di chip e fino al 94% dei ricavi di produzione di chip in Cina. Le più grandi fabbriche controllate dall’estero sono società taiwanesi e sudcoreane tra cui TSMC (a Nanchino), Samsung (Xi’an) e SK Hynix (Wuxi). Secondo gli analisti di Jefferies, circa la metà della capacità globale di SK Hynix per i chip DRAM (Dynamic Random Access Memory) è in Cina.

 

I produttori cinesi sono attori piuttosto importanti in alcuni segmenti di mercato. Definire numeri precisi è una sfida, ma si ritiene che le stime nella tabella seguente, provenienti dai ricercatori della Tsinghua University nel 2018, siano ampiamente accurate. I produttori di chip cinesi detengono una quota di mercato nazionale pari o superiore al 20% per i processori per telefoni cellulari e per i processori di immagini per televisori ad alta definizione; la loro quota di mercato globale è probabilmente molto inferiore. Non sono i principali produttori di chip per memoria, logica o grafica di fascia alta, i tipi di chip più preziosi.

 

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Debolezze cinesi

 

Se consideriamo l’intera catena di produzione dei semiconduttori, le debolezze della Cina diventano più evidenti. Il processo di produzione si compone delle seguenti fasi:

 

– Il design dell’architettura fondamentale del chip, o “core IP”. È svolto da un piccolo gruppo di società, in particolare Intel negli Stati Uniti e ARM nel Regno Unito.

– Progettazione di chip specifici, utilizzando strumenti software che simulano la fisica dei circuiti del chip, chiamati automazione della progettazione elettronica.

– Produzione di wafer di silicio ultra purificato.

– La fabbricazione di chip su questi wafer, un processo che richiede una serie di apparecchiature, prodotti chimici e gas altamente specializzati, denominati collettivamente strumenti di fabbricazione.

– Assemblaggio, collaudo e confezionamento di chip prodotti per eliminare i difetti e imballare chip in custodie di plastica. Richiede anche una serie di strumenti ATP specializzati.

Come mostrato nella tabella seguente, gli Stati Uniti sono al primo o al secondo posto in tutti i segmenti principali ad eccezione della produzione di wafer, che viene effettuata principalmente in Giappone, Corea del Sud e Taiwan. La Cina è un attore minore in tutti i segmenti ad eccezione dell’ATP, che è anche il segmento meno avanzato in termini di tecnologia e valore aggiunto. Tuttavia, sta rapidamente guadagnando quote di mercato in alcuni segmenti, in particolare nella progettazione e produzione di chip. 

 

La quota del valore aggiunto totale non corrisponde esattamente al grado di difficoltà tecnologica. L’ATP è un’attività a basso valore aggiunto che rappresenta una parte importante della catena del valore, semplicemente perché i volumi sono molto alti. È anche uno dei segmenti più frammentati, poiché le barriere all’ingresso sono relativamente basse. Al contrario, gli strumenti di produzione rappresentano una quota molto minore del valore totale della catena, ma la loro produzione è una delle attività tecnologicamente più avanzate e la competenza è concentrata in una manciata di aziende che beneficiano di barriere alla concorrenza eccezionalmente elevate. Queste società, con sede negli Stati Uniti, in Giappone e nei Paesi Bassi,

 

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I due segmenti più importanti, progettazione e produzione, comprendono ciascuno un’ampia gamma di attività di fascia alta e di fascia bassa e, nell’ultimo quarto di secolo, sono diventati mondi separati ma interdipendenti. Il successo nella produzione è il risultato di un piccolo numero di aziende in grado di effettuare i giganteschi investimenti di capitale necessari per mantenere ininterrotta la legge di Moore, raddoppiando il numero di transistor su un circuito integrato ogni 18-24 mesi. Quasi tutti i processori per computer sono prodotti da due società, Intel e AMD, e AMD esternalizza la maggior parte della sua produzione. Il numero di produttori di DRAM è cresciuto da 20 a 3 dal 2000. Le tre maggiori società di semiconduttori del mondo: Intel, Samsung e TSMC: ciascuno spende oltre $ 20 miliardi all’anno in investimenti. Ad aprile, TSMC ha dichiarato che avrebbe investito 100 miliardi di dollari nei prossimi tre anni.

All’inizio degli anni ’90, questo vincolo in termini di spesa in conto capitale ha portato a una segmentazione funzionale e geografica del settore. 

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Il problema dell’outsourcing 

 

Le aziende statunitensi ed europee erano felici di affidare la parte più rischiosa e ad alta intensità di capitale del processo a produttori a contratto (fonderie) di Taiwan e Corea del Sud, in modo che potessero concentrarsi sul segmento redditizio del design. Nel 1990, più dell’80% della produzione globale di circuiti integrati veniva effettuata negli Stati Uniti e in Europa, il resto in Giappone. Tre decenni dopo, il rapporto si è invertito: circa l’80% della capacità produttiva mondiale di circuiti integrati si trova ora nell’Asia orientale. Ma quasi la metà del valore della progettazione di circuiti integrati è ancora svolta negli Stati Uniti, da società “senza fabbrica” ​​che vanno dai piccoli negozi di design a giganti come Qualcomm e Nvidia.

 

L’esternalizzazione della produzione di chip a Taiwan e alla Corea del Sud ha causato poca preoccupazione a Washington, in parte perché l’industria statunitense stava incoraggiando questo sviluppo, e in parte perché Taiwan e la Corea del Sud (così come Singapore, Malesia e Israele che hanno sviluppato capacità di nicchia) erano considerati paesi amici . All’inizio degli anni 2000, inoltre, non sembrava esserci alcun problema con Intel che collocava parte del suo ATP e della capacità di memoria in Cina, poiché i primi sforzi della Cina per sviluppare la propria industria dei semirimorchi. -Conduttori erano inefficienti. Ma la preoccupazione del governo degli Stati Uniti è cresciuta quando la Cina ha intensificato le sue politiche di supporto ai semiconduttori.

https://www.revueconflits.com/1-semi-conducteurs-la-quete-de-la-souverainete/