Partendo dal basso e poi dall'alto, la Cina affida al settore dello sviluppo la risoluzione dei problemi che si presentano nello sviluppo dell'industria dei semiconduttori. Nei prossimi cinque anni, la Cina si impegnerà nello studio dello sviluppo di una nuova generazione di tecnologie per chip e prevede di investire migliaia di miliardi di dollari per ridurre la sua dipendenza dalla tecnologia statunitense.

Il mese scorso si è tenuta a Pechino la 18ª riunione del Gruppo direttivo nazionale per la riforma del sistema scientifico e tecnologico e la costruzione del sistema di innovazione, finalizzata allo studio e alla preparazione del piano nazionale per l'innovazione scientifica e tecnologica nell'ambito del 14° Piano quinquennale. La conferenza si è concentrata anche sulle potenziali tecnologie dirompenti dei circuiti integrati per l'era post-Moore.

Il sostegno statale alle strategie emergenti nel settore delle tecnologie dei semiconduttori genererà anche una nuova ondata di opportunità di investimento.

Il Ministero dell'Istruzione cinese ha inserito la scienza e l'ingegneria dei semiconduttori tra le discipline chiave e incoraggia un maggior numero di università a istituire scuole professionali dedicate ai settori correlati ai circuiti integrati. La scorsa settimana (22 giugno), la Facoltà di Nuovi Materiali e Nuove Energie dell'Università di Tecnologia di Shenzhen e SMIC hanno istituito congiuntamente la Facoltà di Circuiti Integrati per formare talenti tecnici altamente qualificati e orientati alle applicazioni nella progettazione e produzione di circuiti integrati.

La società di consulenza IT Gartner prevede che entro il 2025, in termini di fatturato, la quota di mercato dei produttori cinesi di semiconduttori raddoppierà rispetto ai livelli del 2020, passando dal 15% al ​​30%; entro il 2023, l'entità degli investimenti di capitale nelle aziende cinesi di chip aumenterà dell'80% rispetto al 2020.

Tuttavia, gli analisti ritengono che, poiché la produzione di nuovi materiali a supporto della tecnologia dei chip di nuova generazione richiede il supporto dell'intera catena di fornitura dei chip, nonché di attrezzature e strumenti di produzione avanzati, comprese le macchine per la fotolitografia, la Cina si trovi ancora ad affrontare delle sfide nel passaggio alla produzione di chip di fascia alta e debba dedicare tempo allo sviluppo dell'industria e dei talenti.

Costruire un ecosistema autosufficiente

La Cina ha elevato la tecnologia di produzione di chip a status di strategia nazionale per sostenere il raggiungimento degli obiettivi nazionali di produzione avanzata entro il 2030. Secondo il piano, la produzione locale di chip in Cina aumenterà al 40% quest'anno e raggiungerà ulteriormente il 70% entro il 2025.

Cinque anni fa, l'American Rhodium Group aveva previsto la necessità per la Cina di sviluppare la propria industria di semiconduttori. Rongding ha affermato che la Cina dipende fortemente dai chip importati, soprattutto da quelli di fascia alta. Questi chip sono utilizzati in tutti i settori dell'edilizia nazionale e rappresentano un rischio dal punto di vista della sicurezza.

Ciò significa anche che per la Cina è fondamentale incrementare gli investimenti in settori tecnologici come i chip e il software. In un contesto economico globale complesso, la Cina sta costruendo un proprio ecosistema tecnologico per ridurre la dipendenza dai prodotti esteri.

Nel contesto delle restrizioni imposte ad aziende come Huawei, la Cina sta cercando modi per stimolare lo sviluppo di nuove tecnologie di semiconduttori rivoluzionarie, tra cui fornire ampi incentivi all'intero settore dei semiconduttori e passare direttamente dai chip in wafer di silicio ai chip di "terza generazione" realizzati con nuovi materiali.

Grazie alla vigorosa promozione dell'industria dei semiconduttori da parte della Cina, sono emerse numerose aziende con una capitalizzazione di mercato di 100 miliardi di RMB, tra cui Semiconductor Manufacturing International Corporation, Weill Corporation, Zhuosheng Microelectronics, Sanan Optoelectronics, Northern Huachuang, Wingtech Technology, China Resources Micro, GigaDevice e Zhonghuan Technology.

Mao Junfa, vicepresidente dell'Università Jiao Tong di Shanghai e accademico dell'Accademia cinese delle scienze, ha dichiarato questo mese alla Conferenza mondiale sui semiconduttori 2021 di Nanchino che la Cina può mantenere la sua posizione di leadership nel settore dei chip attraverso l'"integrazione eterogenea", ovvero l'integrazione di componenti fabbricati individualmente. "L'integrazione eterogenea è la nuova direzione del settore nell'era post-legge di Moore, che offre alla Cina l'opportunità di superare la concorrenza nel settore dei circuiti integrati", ha affermato Mao Junfa.

Secondo Mao Junfa, attualmente esistono due principali percorsi di sviluppo per i chip. Uno consiste nel proseguire la Legge di Moore, l'altro nel superarla. Oggi la Legge di Moore si trova ad affrontare diverse sfide, e ci sono molti modi per aggirarla, e i circuiti integrati eterogenei sono uno di questi.

Man mano che la Legge di Moore si avvicina ai limiti fisici, l'utilizzo di nuovi materiali per chip e i metodi di integrazione eterogenea sono considerati i due ambiti con maggiori probabilità di generare innovazioni dirompenti.

I nuovi materiali per i chip di prossima generazione, ovvero quelli di terza generazione, includono il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN). Tuttavia, al momento, la maggior parte degli analisti del settore ritiene che potrebbero essere necessari diversi anni prima che la Cina raggiunga l'autosufficienza nel settore dei semiconduttori.

Attualmente, i wafer a base di silicio dominano ancora l'intera catena del valore globale. Per quanto riguarda i materiali per wafer di silicio, i tre principali fornitori – la giapponese Shin-Etsu Chemical, la giapponese SUMCO e la taiwanese Global Wafer – detengono circa due terzi della quota di mercato globale dei materiali a base di silicio.

Secondo il rapporto di Gartner, in termini di catena di fornitura per la produzione di chip, la quota di mercato delle aziende cinesi nelle apparecchiature e nei materiali per wafer è inferiore rispettivamente al 3% e al 5%, il che indica una notevole difficoltà tecnica; in termini di software EDA per la progettazione di chip, la quota di mercato è inferiore all'1%.

I dati di Gartner mostrano inoltre che nel 2020 la quota di mercato globale dei produttori cinesi di semiconduttori era del 6.7%, e il principale produttore cinese di semiconduttori, Shenzhen HiSilicon Semiconductor Co., Ltd., deteneva una quota di mercato globale dell'1.75%.

Tuttavia, Gartner ha sottolineato che la Cina svolge un ruolo importante nella catena di fornitura globale delle apparecchiature elettroniche. Oltre il 70% delle apparecchiature elettroniche mondiali viene prodotto in Cina e la capacità produttiva di semiconduttori della Cina continentale rappresenta il 18% di quella mondiale.

Un massiccio afflusso di capitali

Gartner ritiene che molteplici fattori influenzeranno l'offerta di semiconduttori locali in Cina.

Il primo passo è la promozione a livello governativo. Nell'ottobre 2019 è stata registrata e costituita la National Integrated Circuit Industry Investment Fund Phase II Co., Ltd., con un capitale sociale di 204.15 miliardi di yuan, focalizzata sugli investimenti in aziende produttrici di materiali e apparecchiature per semiconduttori.

SMIC ha annunciato che raggiungerà la produzione di massa del processo a 14 nm nel quarto trimestre del 2019. Tuttavia, SMIC ha ancora molta strada da fare per diventare un leader competitivo a livello globale nella produzione di chip.

Gli esperti del settore ritengono che, se per "nazionale" si intende la progettazione, la produzione e il confezionamento a livello locale, l'obiettivo sia stato effettivamente raggiunto. Tuttavia, se si intende estenderlo all'intera catena industriale, ad esempio utilizzando framework e moduli di proprietà intellettuale nazionali nella progettazione e impiegando attrezzature e materiali nazionali nella produzione, sarà difficile da realizzare a breve termine.

Li Shixuan, analista di S&P Global Ratings, ha dichiarato a China Business News: "Il tasso di autosufficienza cinese nella produzione di chip è ancora basso. A giudicare dalle materie prime, dalla progettazione e dalla produzione dei chip, le materie prime sono ancora controllate da Stati Uniti, Germania e Giappone; il software per la progettazione è dominato principalmente da produttori americani; c'è ancora un divario di circa 5 anni tra la produzione di chip della Cina continentale e quella di TSMC, quindi lo sviluppo di chip indipendenti ha ancora molta strada da fare."

S&P ritiene che il governo cinese debba incrementare il supporto finanziario e operativo alle aziende tecnologiche in settori chiave come quello dei semiconduttori, attraverso varie forme, quali iniezioni di capitale, sussidi, agevolazioni fiscali, procedure di approvazione normativa accelerate o semplificazioni burocratiche.

Secondo Gartner, il secondo fattore trainante dello sviluppo dell'industria cinese dei semiconduttori è il contributo degli acquirenti produttori di apparecchiature. Gartner prevede che entro il 2025, i dieci principali acquirenti di chip in Cina disporranno tutti di capacità interne di progettazione di chip. Tra questi acquirenti figurano produttori cinesi di smartphone come Xiaomi, vivo, OPPO e giganti di Internet come Baidu. Questi produttori sviluppano chip internamente per ridurre la dipendenza dai fornitori globali di chip.

Il terzo fattore trainante deriva dall'espansione di ecosistemi come il 5G, l'intelligenza artificiale e l'Internet delle cose, nonché dagli investimenti di capitale in settori manifatturieri diversi da quello dei chip. Yin Zhiyao, presidente del produttore di apparecchiature per semiconduttori China Microelectronics, ha dichiarato a China Business News: "Lo sviluppo industriale richiede un effetto di agglomerazione e deve puntare alle tecnologie all'avanguardia del settore dei chip, combinando progettazione, produzione, attrezzature e fornitura di materiali di fascia alta con l'applicazione di nuove tecnologie come il 5G e l'intelligenza artificiale".

Secondo i dati dell'istituto di ricerca sugli investimenti PitchBook, gli investimenti totali della Cina nel settore dei semiconduttori nel 2020 hanno raggiunto i 16.75 miliardi di dollari (circa 108.3 miliardi di yuan), di cui oltre 10 miliardi di dollari sono stati destinati alla produzione di componenti non semiconduttori.

L'analista di Gartner Sheng Linghai ha dichiarato a China Business News: "Abbiamo osservato che una grande quantità di capitali provenienti da settori diversi dalla produzione di chip sta affluendo nel settore dei semiconduttori. Sebbene ciò abbia in qualche misura fatto aumentare la valutazione delle aziende produttrici di chip, riteniamo comunque che sia positivo per il miglioramento della tecnologia e della capacità produttiva dell'intero settore dei semiconduttori."

Tuttavia, Sheng Linghai ha affermato che, sebbene in Cina siano affluiti ingenti capitali nel settore dei semiconduttori, gli investimenti sono relativamente frammentati e quelli ricevuti da ciascuna azienda sono molto limitati, il che rende difficile la concentrazione degli investimenti.

Wu Gengyuan, co-fondatore e CEO di Shencong Intelligent, una joint venture tra Spirit e SMIC Juyuan di SMIC, ha dichiarato a China Business News: "La capacità produttiva nazionale di chip continua a soffrire di una grave carenza, soprattutto per quanto riguarda i processi avanzati. Non ci sono molti progetti con processi maturi che possano essere implementati. Le ragioni principali di questa situazione sono gli elevati costi di investimento nella produzione, la debolezza delle capacità di gestione e controllo del rischio, la mancanza di incentivi alla localizzazione e la scarsa certificazione di attrezzature e materiali nazionali, che impedisce la formazione di una filiera industriale e di un ecosistema adeguati."

Wu Gengyuan ritiene che, per l'industria dei semiconduttori, sia necessario ampliare e migliorare le capacità produttive e, di conseguenza, innalzare la soglia di progettazione.

"Attualmente, i materiali, le attrezzature e i processi rappresentano le maggiori carenze. La produzione è la locomotiva dello sviluppo dell'intero settore. Può colmare le lacune nella parte finale della catena industriale e promuovere con vigore la produzione di chip nella giusta direzione", ha affermato Wu Gengyuan. "Tuttavia, ci sono troppe aziende di progettazione di chip, la soglia di accesso è bassa ed è impossibile creare sinergie. Da un lato, ciò comporta uno spreco di risorse nazionali e sussidi pubblici, dall'altro, rende difficile raggiungere economie di scala."

Un professionista che in passato ha ricoperto un ruolo dirigenziale presso il Gruppo Unisoc ha dichiarato a China Business News di aver avviato in Cina un progetto di confezionamento e collaudo di fascia alta a livello di wafer, con l'obiettivo di colmare le lacune nella filiera produttiva nazionale dei circuiti integrati, rafforzare i punti deboli nel confezionamento e nel collaudo a livello di wafer e creare sinergie produttive con aziende nazionali di chip di fascia alta, come HiSilicon, per supportare lo sviluppo dell'industria nazionale dei circuiti integrati.

Le aziende tecnologiche, tra cui Huawei, hanno aumentato gli investimenti nella produzione indipendente di chip negli ultimi due anni e ritengono che la situazione di stallo si attenuerà gradualmente.

I suddetti professionisti hanno dichiarato a China Business News: "Nella produzione di chip non esistono scorciatoie, l'unica strada percorribile è quella dell'esperienza e della competenza. In passato, i punti critici per lo sviluppo dei circuiti integrati in Cina erano la mancanza di talenti e di capitali, ma ora, grazie all'introduzione di politiche più favorevoli da parte del Paese, la situazione in entrambi gli ambiti sta migliorando."

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