CHAPTER 53
Carenze e catene di approvvigionamento
'Per troppo tempo come nazione, non abbiamo fatto i grandi e audaci investimenti di cui abbiamo bisogno per superare i nostri concorrenti globali', ha dichiarato il presidente Biden a una serie di amministratori delegati. Seduto alla Casa Bianca sotto un dipinto di Teddy Roosevelt, tenendo in alto un wafer di silicio da dodici pollici, Biden ha guardato nello schermo Zoom e ha rimproverato i dirigenti per “essere rimasti indietro nella ricerca, sviluppo e produzione…. Dobbiamo intensificare il nostro gioco ', ha detto loro. Molti dei diciannove dirigenti sullo schermo erano d'accordo. Per discutere la risposta dell'America alla carenza di chip, Biden ha invitato società straniere come TSMC insieme a produttori di chip statunitensi come Intel, nonché utenti di spicco di semiconduttori che soffrivano di gravi carenze di semiconduttori. Gli amministratori delegati di Ford e GM normalmente non erano invitati a riunioni di alto livello sui chip e normalmente non sarebbero stati interessati. Ma nel corso del 2021, mentre l'economia mondiale e le sue catene di approvvigionamento erano sconvolte tra le interruzioni indotte dalla pandemia, le persone in tutto il mondo hanno iniziato a capire quanto le loro vite, e spesso i loro mezzi di sussistenza, dipendessero dai semiconduttori.
Nel 2020, proprio quando gli Stati Uniti hanno iniziato a imporre un chip choke alla Cina, impedendo ad alcune delle principali aziende tecnologiche del paese di accedere alla tecnologia dei chip degli Stati Uniti, un secondo chip choke ha iniziato ad asfissiare parti dell'economia mondiale. Alcuni tipi di chip sono diventati difficili da acquisire, in particolare i tipi di chip logici di base ampiamente utilizzati nelle automobili. Le due strozzature del chip erano parzialmente correlate. Le aziende cinesi come Huawei hanno accumulato chip almeno dal 2019, in preparazione di potenziali future sanzioni statunitensi, mentre le fabbriche cinesi stavano acquistando quante più attrezzature di produzione possibile nel caso in cui gli Stati Uniti decidessero di inasprire le restrizioni all'esportazione sugli strumenti per la produzione di chip.
Tuttavia, l'accumulo di scorte cinesi spiega solo una parte del soffocamento del chip dell'era COVID. La causa principale sono le grandi oscillazioni negli ordini di chips dopo l'inizio della pandemia, poiché le aziende e i consumatori hanno adattato la loro domanda di beni diversi. La domanda di PC è aumentata nel 2020, quando milioni di persone hanno aggiornato i propri computer per lavorare da casa. Anche la domanda di server da parte dei data center è cresciuta, man mano che gran parte della vita si è spostata online. Le case automobilistiche in un primo momento hanno tagliato gli ordini di chip, prevedendo un crollo delle vendite di auto. Quando la domanda si riprese rapidamente, scoprirono che i produttori di chip avevano già riallocato la capacità ad altri clienti. Secondo l'American Automotive Policy Council, un gruppo industriale, le più grandi case automobilistiche del mondo possono utilizzare oltre mille chip in ogni auto. Se manca anche un solo chip, l'auto non può essere spedita. Le case automobilistiche hanno trascorso gran parte del 2021 lottando e spesso non riuscendo ad acquisire semiconduttori. Si stima che queste aziende abbiano prodotto 7,7 milioni di auto in meno nel 2021 rispetto a quanto sarebbe stato possibile se non avessero affrontato carenze di chip, il che implica una perdita di entrate collettive di 210 miliardi di dollari, secondo le stime del settore.
L'amministrazione Biden e la maggior parte dei media hanno interpretato la carenza di chip come un problema della catena di approvvigionamento. La Casa Bianca ha commissionato un rapporto di 250 pagine sulle vulnerabilità della catena di approvvigionamento incentrato sui semiconduttori. Tuttavia, la carenza di semiconduttori non è stata causata principalmente da problemi nella catena di fornitura dei chip. Ci sono state alcune interruzioni della fornitura, come i blocchi dovuti al COVID in Malesia, che hanno avuto un impatto sulle operazioni di imballaggio dei semiconduttori in quel paese. Ma il mondo ha prodotto più chip nel 2021 che mai: oltre 1,1 trilioni di dispositivi a semiconduttore, secondo la società di ricerca IC Insights. Si tratta di un aumento del 13% rispetto al 2020. La carenza di semiconduttori è principalmente una storia di crescita della domanda piuttosto che di problemi di offerta. È guidato da nuovi PC, telefoni 5G, data center abilitati per l'intelligenza artificiale e, in ultima analisi, dalla nostra insaziabile domanda di potenza di calcolo.
I politici di tutto il mondo hanno quindi diagnosticato erroneamente il dilemma della catena di fornitura dei semiconduttori. Il problema non è che i processi di produzione remoti dell'industria dei chip hanno affrontato male il COVID e i conseguenti blocchi. Ci sono poche industrie che hanno attraversato la pandemia con così poche interruzioni. Tali problemi emersi, in particolare la carenza di chip per auto, sono principalmente dovuti alla frenetica e sconsiderata cancellazione degli ordini di chip da parte delle case automobilistiche nei primi giorni della pandemia, insieme alle loro pratiche di produzione just-in-time che forniscono uno scarso margine di errore. Per l'industria automobilistica, che ha subito un calo delle entrate di diverse centinaia di miliardi di dollari, ci sono molte ragioni per ripensare a come hanno gestito le proprie catene di approvvigionamento. L'industria dei semiconduttori, tuttavia, ha avuto un anno eccezionale. Oltre a un enorme terremoto, un rischio di probabilità basso ma diverso da zero, è difficile immaginare uno shock in tempo di pace più grave per le catene di approvvigionamento rispetto a quello a cui l'industria è sopravvissuta dall'inizio del 2020. Il sostanziale aumento della produzione di chip durante il 2020 e il 2021 non è un segno che le catene di approvvigionamento multinazionali sono interrotte. È un segno che hanno funzionato.
Tuttavia, i governi dovrebbero riflettere più intensamente sulle catene di fornitura dei semiconduttori rispetto al passato. La vera lezione di filiera degli ultimi anni non riguarda la fragilità ma i profitti e il potere. La straordinaria ascesa di Taiwan mostra come un'azienda, con una visione e con il sostegno finanziario del governo, possa rifare un intero settore. Nel frattempo, le restrizioni statunitensi all'accesso della Cina alla tecnologia dei chip dimostrano quanto siano potenti i punti di strozzatura dell'industria dei chip. L'ascesa dell'industria cinese dei semiconduttori nell'ultimo decennio, tuttavia, ci ricorda che questi punti di strozzatura non sono infinitamente durevoli. I paesi e i governi possono spesso trovare il modo di aggirare i punti di strozzatura, anche se farlo richiede tempo e denaro, a volte in modo straordinario. Anche i cambiamenti tecnologici possono erodere l'efficacia dei punti di strozzatura.
Questi punti di strozzatura funzionano solo se sono controllati da un paio di società e idealmente solo da una. Sebbene l'amministrazione Biden abbia promesso di lavorare 'con l'industria, gli alleati e i partner', gli Stati Uniti e i suoi alleati non sono completamente allineati quando si tratta del futuro dell'industria dei chip. Gli Stati Uniti vogliono invertire la loro quota in declino nella fabbricazione di chip e mantenere la loro posizione dominante nella progettazione e nei macchinari di semiconduttori. I paesi in Europa e in Asia, tuttavia, vorrebbero conquistare una quota maggiore del mercato della progettazione di chip di alto valore. Taiwan e la Corea del Sud, nel frattempo, non hanno intenzione di cedere le loro posizioni di leader di mercato fabbricando logica avanzata e chip di memoria. Con la Cina che vede l'espansione della propria capacità di fabbricazione come una necessità per la sicurezza nazionale, c'è una quantità limitata di future attività di fabbricazione di chip che possono essere condivise tra Stati Uniti, Europa e Asia. Se gli Stati Uniti vogliono aumentare la propria quota di mercato, la quota di mercato di qualche altro paese deve diminuire. Gli Stati Uniti sperano implicitamente di conquistare quote di mercato da una delle altre aree con moderne strutture per la produzione di chip. Tuttavia, al di fuori della Cina, tutte le fabbriche di chip avanzate del mondo si trovano in paesi che sono alleati o amici intimi degli Stati Uniti.
La Corea del Sud, tuttavia, prevede di mantenere la sua posizione di leader nella produzione di chip di memoria mentre cerca di espandere il proprio ruolo nella produzione di chip logici. 'Le rivalità tra le aziende di semiconduttori hanno ora iniziato ad attirare i paesi', ha osservato il presidente sudcoreano Moon Jae-in. 'La mia amministrazione lavorerà anche con le imprese come un'unica squadra, così la Corea rimarrà una potenza di semiconduttori'. Il governo coreano ha versato denaro in una città chiamata Pyeongtaek, precedentemente sede di una base militare statunitense ma ora sede di un'importante struttura Samsung. Tutte le principali aziende di apparecchiature per la produzione di chip, da Applied Materials a Tokyo Electron, hanno aperto uffici in città. Samsung ha dichiarato che prevede di spendere oltre 100 miliardi di dollari entro il 2030 per la sua attività di chip logici oltre a investire somme comparabili nella produzione di chip di memoria. Il nipote del fondatore di Samsung, Lee Jay-yong, è stato rilasciato sulla parola dal carcere nel 2021, dove stava scontando una pena per corruzione. Il ministero della Giustizia coreano ha citato 'fattori economici' per giustificare il suo rilascio, tra cui, secondo i resoconti dei media, le aspettative che aiuterà l'azienda a prendere importanti decisioni di investimento nei semiconduttori.
Samsung e il suo più piccolo rivale coreano SK Hynix beneficiano del sostegno del governo coreano, ma sono bloccati tra Cina e Stati Uniti, con ogni paese che cerca di persuadere i giganti dei chip della Corea del Sud a costruire più produzione nei loro paesi. Samsung ha recentemente annunciato l'intenzione di espandere e aggiornare la propria struttura per la produzione di chip logici avanzati ad Austin, in Texas, ad esempio, un investimento stimato in 17 miliardi di dollari. Tuttavia, entrambe le società devono affrontare il controllo degli Stati Uniti sulle proposte per aggiornare le loro strutture in Cina. Secondo quanto riferito, la pressione degli Stati Uniti per limitare il trasferimento di strumenti EUV alla struttura di SK Hynix a Wuxi, in Cina, sta ritardando la sua modernizzazione e presumibilmente imponendo un costo sostanziale alla società.
La Corea del Sud non è l'unico paese in cui le aziende di chip e il governo lavorano come una 'squadra', per usare l'espressione del presidente Moon. Il governo di Taiwan rimane ferocemente protettivo nei confronti della sua industria dei chip, che riconosce come la sua più grande fonte di influenza sulla scena internazionale. Morris Chang, ora apparentemente completamente in pensione da TSMC, ha servito come inviato commerciale per Taiwan. Il suo interesse principale, e quello di Taiwan, rimane garantire che TSMC mantenga il suo ruolo centrale nell'industria mondiale dei chip. La società stessa prevede di investire oltre 100 miliardi di dollari tra il 2022 e il 2024 per aggiornare la propria tecnologia ed espandere la capacità di produzione di chip. La maggior parte di questo denaro sarà investita a Taiwan, anche se la società prevede di aggiornare la sua struttura a Nanchino, in Cina, e di aprire una nuova fabbrica in Arizona. Tuttavia, nessuna di queste nuove fabbriche produrrà i chip più all'avanguardia, quindi la tecnologia più avanzata di TSMC rimarrà a Taiwan. Chang continua a chiedere il 'libero scambio' nell'industria dei semiconduttori, minacciando che altrimenti 'i costi aumenteranno, lo sviluppo tecnologico rallenterà'.
Nel frattempo, il governo di Taiwan è intervenuto ripetutamente per sostenere TSMC attraverso misure come mantenere la valuta di Taiwan sottovalutata per rendere le esportazioni taiwanesi più competitive.
Europa, Giappone e Singapore sono altre tre regioni alla ricerca di nuovi investimenti nei semiconduttori. Alcuni leader dell'Unione Europea hanno suggerito che il continente può 'investire in modo massiccio' e produrre chip da 3 nm o 2 nm, mettendo le fabbriche europee vicino all'avanguardia. Data la bassa quota di mercato del continente nella logica avanzata, ciò è improbabile. Più plausibile è che l'Europa convincerà una grande azienda straniera di chip, come Intel, a costruire una nuova struttura che fornisca una fonte stabile di approvvigionamento per le case automobilistiche europee. Singapore continua a fornire incentivi sostanziali per la produzione di chip, vincendo di recente un investimento di $ 4 miliardi da GlobalFoundries con sede negli Stati Uniti per un nuovo fab. Il Giappone, nel frattempo, sta sovvenzionando pesantemente TSMC per costruire un nuovo impianto di produzione di chip in collaborazione con Sony. Il Giappone ha perso gran parte della sua produzione di chip nei decenni da quando dirigenti come Akio Morita hanno lasciato la scena, ma Sony conserva ancora un'attività considerevole e redditizia nella produzione di semiconduttori in grado di rilevare le immagini e che vengono utilizzati nelle fotocamere in molti dispositivi di consumo. La decisione del Giappone di sovvenzionare una nuova struttura TSMC, tuttavia, non era principalmente per aiutare Sony. Il governo giapponese temeva che se la produzione avesse continuato a spostarsi all'estero, anche le parti della catena di approvvigionamento in cui il Giappone detiene una posizione di forza, come le macchine utensili e i materiali avanzati, si sarebbero spostate all'estero.
Mentre il Giappone potrebbe usare un nuovo Akio Morita, gli Stati Uniti hanno un disperato bisogno di un nuovo Andy Grove. L'America ha ancora una posizione invidiabile nell'industria dei chip. Il suo controllo su molti dei punti di strozzatura del settore, inclusi software e macchinari, è più forte che mai. È probabile che aziende come Nvidia svolgano un ruolo fondamentale nel futuro delle tendenze informatiche come l'intelligenza artificiale. Inoltre, dopo un decennio in cui le startup di chip erano fuori moda, negli ultimi anni la Silicon Valley ha investito denaro in aziende favolose che progettano nuovi chip, spesso focalizzate su nuove architetture ottimizzate per applicazioni di intelligenza artificiale.
Quando si tratta di produrre questi chip, tuttavia, gli Stati Uniti sono attualmente in ritardo. La principale speranza per la produzione avanzata negli Stati Uniti è Intel. Dopo anni di deriva, la società ha nominato Pat Gelsinger come CEO nel 2021. Nato in una piccola città della Pennsylvania, Gelsinger ha iniziato la sua carriera in Intel ed è stato guidato da Andy Grove. Alla fine è partito per assumere ruoli senior presso due società di cloud computing prima di essere riportato indietro per trasformare Intel. Ha definito una strategia ambiziosa e costosa con tre punte. Il primo è riconquistare la leadership manifatturiera, scavalcando Samsung e TSMC. Per fare ciò, Gelsinger ha siglato un accordo con ASML per consentire a Intel di acquisire la prima macchina EUV di nuova generazione, che dovrebbe essere pronta nel 2025. Se Intel può imparare a utilizzare questi nuovi strumenti prima dei rivali, potrebbe fornire un supporto tecnologico bordo.
Il secondo polo della strategia di Gelsinger è il lancio di un'attività di fonderia che competerà direttamente con Samsung e TSMC, producendo chip per aziende favolose e aiutando Intel a conquistare più quote di mercato. Intel sta spendendo molto in nuove strutture negli Stati Uniti e in Europa per costruire la capacità che i potenziali futuri clienti delle fonderie richiederanno. Tuttavia, rendere finanziariamente sostenibile l'attività di fonderia richiederà probabilmente di conquistare alcuni clienti che producono all'avanguardia tecnologica, il che significa che l'attività di fonderia di Intel funzionerà solo se l'azienda sarà in grado di ridurre il suo ritardo tecnologico con Samsung e TSMC. Il perno della fonderia di Intel arriva mentre la sua quota di mercato nei chip per data center continua a diminuire, sia a causa della concorrenza di AMD e Nvidia sia perché società di cloud computing come Amazon Web Services e Google stanno progettando i propri chip.
Il successo o il fallimento di Intel dipenderà dal fatto che sia in grado di eseguire la strategia di Gelsinger e se Samsung o TSMC commetteranno errori. La legge di Moore richiede a queste aziende di implementare nuove tecnologie ogni pochi anni, quindi uno o entrambi i concorrenti di Intel potrebbero facilmente affrontare notevoli ritardi. Eppure la strategia di Intel ha un terzo polo scomodo: ottenere aiuto da TSMC. Pubblicamente, Intel sta incoraggiando una nuova ondata di nazionalismo dei chip e nervosismo riguardo alla dipendenza dalla produzione in Asia. Sta cercando di ottenere sussidi sia dai governi degli Stati Uniti che da quelli europei per costruire fab a casa. 'Il mondo ha bisogno di una catena di approvvigionamento più equilibrata', sostiene Gelsinger. 'Dio ha deciso dove sono le riserve di petrolio, noi possiamo decidere dove sono le fab'. Tuttavia, mentre Intel cerca di risolvere la sua fabbricazione interna di chip, sta esternalizzando la produzione di una quota crescente dei suoi progetti di chip avanzati alle strutture più avanzate di TSMC a Taiwan.
Quando iniziò a fare i conti con la concentrazione della produzione di chip avanzati nell'Asia orientale, il governo degli Stati Uniti convinse sia TSMC che Samsung ad aprire nuove strutture negli Stati Uniti, con TSMC che pianificava una nuova fabbrica in Arizona e Samsung che espandeva una struttura vicino ad Austin, in Texas. Questi fab sono in parte destinati a placare i politici americani, sebbene produrranno anche chip per la difesa e altre infrastrutture critiche che gli Stati Uniti preferirebbero fabbricare a terra. Tuttavia, entrambe le società prevedono di mantenere a casa la maggior parte della loro capacità produttiva e la loro tecnologia più avanzata. È improbabile che anche le promesse di sussidi da parte del governo degli Stati Uniti cambino la situazione.
Tra i funzionari della sicurezza nazionale americana, c'è una crescente discussione sull'opportunità di utilizzare le minacce dei controlli sulle esportazioni sul software di progettazione dei chip e sulle apparecchiature di produzione per fare pressione su TSMC affinché lanci le sue più recenti tecnologie di processo contemporaneamente negli Stati Uniti e a Taiwan. In alternativa, TSMC potrebbe essere sollecitato a impegnarsi affinché ogni dollaro di spesa in conto capitale a Taiwan corrisponda, ad esempio, a un dollaro di spesa in conto capitale in una delle nuove strutture di TSMC in Giappone, Arizona o Singapore. Tali mosse potrebbero iniziare a ridurre la dipendenza del mondo dalla produzione di chip a Taiwan. Ma per ora, Washington non è disposta a esercitare la pressione che sarebbe necessaria. La dipendenza del mondo intero da Taiwan, quindi, continua a crescere.