La crisi dei semiconduttori spiegata: è così grave come sembra?

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Nel corso degli ultimi mesi avrai sicuramente sentito parlare della cosiddetta crisi dei semiconduttori che ha colpito il mercato dell’elettronica rallentando la produzione di tantissimi dispositivi di uso comune. La carenza nella produzione di questi materiali ha causato negli ultimi anni diversi problemi in molti settori dell’elettronica. Ma di cosa si tratta veramente?

In quest’articolo ti spiegheremo cosa sono i semiconduttori, perché sono così importanti per la produzione della maggior parte dei moderni device e in che modo questa crisi sta avendo un impatto negativo sulla vita di tutti i giorni. Continua a leggere per saperne di più.

Cosa si intende per semiconduttori

Prima di addentrarci nel discorso della crisi attualmente in corso è importante capire cosa sono i semiconduttori e perché sono così importanti per la fabbricazione della maggior parte dei dispositivi elettronici di uso comune.

La maggior parte delle persone, a causa di una comunicazione imprecisa da parte dei media e delle testate giornalistiche, si riferisce erroneamente alla crisi in corso con il termine “crisi dei chip”. Questo non potrebbe essere più sbagliato, in quanto chip e semiconduttori sono due elementi elettronici molto diversi.

La carenza di semiconduttori nel mercato dell’elettronica è in effetti ciò che ha causato la mancanza di chip e microchip fondamentali per la produzione di smartphone, tablet, console e persino di alcuni tipi di automobili. Tuttavia, i semiconduttori non sono chip elettronici, bensì materiali speciali utilizzati per realizzare i componenti alla base dei chip.

Si tratta infatti di materiali che hanno caratteristiche specifiche di conducibilità elettrica. Come suggerito dal nome, un semiconduttore si pone a metà strada tra conduttori e isolanti quanto a capacità di trasmettere l'elettricità. Per fare un esempio, il silicio è un ottimo materiale semiconduttore che viene infatti utilizzato per creare i chip e microchip che compongono la maggior parte dei dispositivi moderni.

I materiali semiconduttori sono molto importanti non solamente per il settore dell’informatica, ma anche per la produzione di tantissimi elettrodomestici smart e di alcune auto. Per creare un semiconduttore si aggiungono a un certo elemento alcune impurità la cui funzione è quella di conferire all’elemento stesso un maggiore controllo sulla conducibilità elettrica.

Ad oggi esistono due grandi categorie di semiconduttori: quelli di tipo N vengono utilizzati per i dispositivi che necessitano di una maggiore conducibilità elettrica, mentre quelli di tipo P vengono usati esattamente per lo scopo opposto. La prima tipologia è infatti caratterizzata da un numero elevato di elettroni liberi, mentre la seconda ne presenta decisamente meno.

Silicio, germanio, arseniuro di gallio e alluminio sono solo alcuni dei materiali semiconduttori più usati per la produzione di dispositivi elettronici. Come già detto, questi presentano una conducibilità inferiore rispetto ai conduttori e molto maggiore rispetto ai comuni isolanti.

Tra gli elementi menzionati, il silicio è quello più semplice da trovare in natura, mentre il germanio è un materiale più raro e meno conveniente per la creazione dei semiconduttori a causa del suo prezzo elevato e della sua elevata sensibilità termica.

Perché i semiconduttori sono così importanti?

Come già accennato, al giorno d’oggi i semiconduttori sono fondamentali per la produzione della maggior parte dei dispositivi elettronici in commercio. Il tuo cellulare, il tuo computer e le tue console non funzionerebbero senza.

Oltre ai device di uso comune, ci sono tantissime altre categorie di dispositivi elettronici la cui produzione dipende unicamente dalla presenza o meno dei semiconduttori. Per esempio, stampanti 3D, calcolatrici, pannelli solari e fotovoltaici, elettrodomestici smart e tanto altro necessitano di questi materiali per poter funzionare correttamente.

Allo stesso tempo, anche i dispositivi di regolazione della temperatura ambientale, come per esempio condizionatori d’aria e pompe di calore, non potrebbero essere prodotti se mancassero i semiconduttori. Infine rientrano tra gli impianti che necessitano di questi componenti anche gli sportelli automatici di tutte le tipologie, come quelli che si trovano in stazione, nelle strutture mediche e in altri luoghi legati alla sanità.

Al giorno d’oggi, i semiconduttori sono quindi fondamentali per la produzione e per il corretto funzionamento di tantissimi dispositivi e impianti di uso comune.

Chi sono i maggiori produttori di semiconduttori?

Tra i più importanti produttori di semiconduttori c’è la Cina, che da sempre rappresenta il maggiore centro di produzione globale per la microelettronica. La maggior parte dei chip e microchip necessari per la produzione dei moderni device deriva quindi dall’Oriente. Anche la Corea del Sud, Singapore, Malesia, Thailandia, Giappone e Filippine rientrano infatti tra i principali fornitori di semiconduttori.

Secondo quanto riportato da un'analisi del Congresso degli Stati Uniti, il commercio globale dei semiconduttori prevede diversi processi di progettazione e produzione transfrontalieri. Per questo motivo, un chip o dispositivo a semiconduttore potrebbe attraversare i confini nazionali più volte durante un unico ciclo di sviluppo del prodotto finale.

Questo accade poiché alcune nazioni si occupano principalmente della produzione, mentre altre svolgono un ruolo più importante nei test, nell’assemblaggio e infine nell’imballaggio.

Per quanto riguarda invece le maggiori aziende produttrici di semiconduttori, queste sono principalmente fonderie, ovvero società specializzate nella produzione di chip e microchip.

Tra le più importanti aziende, troviamo Samsung, GlobalFoundries, HH Grace, SMIC, SPMC, VIS, DB HiTek e tante altre ancora. Non tutte queste società sono in grado di produrre tutte le tipologie di chip e microchip esistenti.

Per esempio TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) è al momento il più importante produttore di semiconduttori al mondo, nonché uno dei principali fornitori di chip di Apple, Nvidia e Intel. Insieme a Samsung, TSMC è l’unica azienda in grado di fornire a Apple i chip di ultima generazione necessari per la produzione degli ultimi modelli di iPhone.

Perché mancano i semiconduttori?

L’emergenza sanitaria da covid-19 iniziata improvvisamente all’inizio dell’anno 2020 ha avuto un fortissimo impatto sulla produzione dei semiconduttori. Il processo di sviluppo e produzione dei chip che necessitano di questi particolari materiali è molto lungo e complesso. Per questo motivo, le restrizioni imposte dai governi a causa della pandemia hanno rallentato pesantemente il processo di produzione di tutto ciò che serve per sviluppare tantissime tipologie di dispositivi elettronici. I lockdown e la conseguente chiusura di tantissime fabbriche non hanno fatto altro che peggiorare la situazione, rendendo i chip quasi impossibili da trovare.

Allo stesso tempo, i lockdown e l’introduzione dello smart working da parte di tantissime società hanno determinato una repentina digitalizzazione del lavoro. Tantissime aziende hanno infatti dovuto procurarsi l’attrezzatura necessaria per consentire ai dipendenti di continuare il proprio lavoro da casa per un periodo di tempo indeterminato. A peggiorare la situazione, la grandissima richiesta di console e di altri dispositivi ricreativi pensati per rendere più leggero il periodo di emergenza sanitaria da trascorrere tra le mura di casa. Tutto ciò ha contribuito aumentare vertiginosamente la domanda di prodotti elettronici.

La diretta conseguenza dell’emergenza sanitaria è stata proprio una grandissima carenza di componenti necessari per produrre la maggior parte dei dispositivi richiesti: persino le grandi aziende, come Samsung e Sony, hanno dovuto rivedere i propri piani per riuscire a produrre un numero soddisfacente di prodotti. Un esempio lampante degli effetti di questa penuria di semiconduttori è quello di Playstation 5, che dal lontano novembre 2020 è ancora praticamente introvabile.

Parallelamente al calo dell’offerta si è quindi verificato un aumento vertiginoso della domanda, che ha causato non pochi problemi in diversi settori. Ad oggi i tempi di consegna sono lunghissimi: i chip semiconduttori ordinati da un’azienda possono essere consegnati dopo parecchi mesi dalla data dell’ordine.

Per questo motivo si è riscontrato un allarmante calo delle vendite nei diversi settori dell’elettronica. Persino le case automobilistiche di tutto il mondo hanno dovuto ridurre drasticamente la produzione.

Quando verrà risolto il problema?

Dopo due anni di pandemia, chiunque ha sentito parlare della carenza di semiconduttori. Si tratta di una crisi reale che ha avuto un forte impatto sulla vita di tutti i giorni e sul destino di molte aziende. Tanti dispositivi elettronici e beni di prima necessità, come per esempio le automobili, al giorno d’oggi sono molto più difficili da realizzare e per questo motivo hanno un costo molto più elevato rispetto al passato.

Anche tante aziende produttrici di computer stanno cercando di tenere il passo con un’inarrestabile domanda da parte dei consumatori, che ora come mai necessitano di un numero più elevato di dispositivi sia per scopi ricreativi che lavorativi e di studio. Come già detto, dopo più di un anno dal lancio di PlayStation 5 è ancora impossibile aggiudicarsene una. Allo stesso tempo, sono tantissimi i settori dell’elettronica ad aver subito perdite molto importanti a causa della carenza di componenti.

Le aziende produttrici di chip e microchip di tutto il mondo si stanno impegnando per trovare una soluzione a questo problema in modo da ricominciare a produrre quanto prima le quantità necessarie di semiconduttori per venire incontro all’enorme richiesta creatasi in seguito alla pandemia. La produzione di semiconduttori è un mercato molto importante per l’economia di un Paese. Come già accennato, la Cina è uno dei principali produttori di questi materiali e per questo motivo in seguito all’emergenza sanitaria, la produzione di semiconduttori è diventata una vera e propria priorità.

Citando alcune fonti anonime, il Wall Street Journal ha riferito che il governo cinese ha in programma un aumento del fondo di investimento China Integrated Circuit Industry Investment Fund, per aiutare la Cina a migliorare la capacità di progettazione e produzione di nuovi processori e GPU. Se inizialmente al fondo erano stati destinati tra i 19 e 32 miliardi di dollari, la cifra sarebbe stata aumentata vertiginosamente a causa della carenza di chip e delle crescenti tensioni commerciali con gli Stati Uniti. Per questo motivo, il governo cinese ha deciso di aiutare la nazione a far rifiorire il mercato dei semiconduttori, destinando 161 miliardi di dollari per raggiungere l’obiettivo.

Sebbene al momento l’emergenza sanitaria sia meno grave rispetto allo scorso anno e molte nazioni stiano mettendo a punto nuovi piani per incrementare la produzione di semiconduttori, secondo gli esperti questa crisi non verrà risolta nell’immediato. Le principali aziende e fabbriche di componenti elettronici si sono già mobilitate da tempo per aumentare la produzione di tutto il necessario per una nuova ripresa nel settore dell’elettronica, ma dovremo comunque attendere almeno fino al 2023 per notare i primi miglioramenti.

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