Il Congresso sta dando miliardi all'industria dei semiconduttori negli Stati Uniti. Faciliterà la carenza di chip?

Lo US CHIPS and Science Act, che il presidente Joe Biden dovrebbe firmare, stanzia 280 miliardi di dollari per un ricco elenco di progetti e priorità, inclusi 52 miliardi di dollari in sussidi per la produzione interna di semiconduttori.

Ha lo scopo di "cogliere il futuro dei decenni a venire", il presidente ha detto, e "portare la catena di approvvigionamento dei semiconduttori dalla Cina al Michigan", secondo il governatore di quello stato, Gretchen Whitmer.

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Ma risolverà la carenza di chip che ora affligge l'industria automobilistica e altri, e il presidente della Camera Nancy Pelosi dovrà ancora farlo visita il grande produttore di chip di Taiwan in futuro per chiedere aiuto?

Come puoi immaginare, la risposta è complicata, quindi permettimi di scomporla in alcuni pezzi digeribili

Il disegno di legge CHIP mira a riconquistare la leadership manifatturiera nazionale persa in Asia

La quota statunitense della capacità manifatturiera mondiale di semiconduttori è scesa dal 37% nel 1990 al 12% di oggi. Inoltre, gli investimenti federali nella ricerca e sviluppo di chip sono stati stabili come quota percentuale del PIL, mentre altri paesi hanno investito molto perché hanno visto la natura strategica del settore. Sostengo che gli americani hanno perso interesse nella produzione di chip (con la notevole eccezione di IntelINTC
, Micron, Texas InstrumentsTXN
e pochi altri) perché era molto più redditizio progettarli e lasciarli fare a qualcun altro davvero un duro lavoro di farli.

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Molte persone non pensavano che il lato manifatturiero potesse mai essere così redditizio, e per molto tempo non lo è stato. Ma TSMC è stata in grado di aggregare volumi di diversi clienti da tutto il mondo ed è stata aggressiva nell'investire in nuove tecnologie avanzate. Aziende come AppleAAPL
, QualcommQCOM
e MediaTek, con sede a Taiwan, hanno inviato molti volumi a TSMC perché avevano bisogno dei chip più densi e la prossima cosa che sai, TSMC è il leader mondiale. In realtà, l'azienda ha impiegato 35 anni di investimenti costanti. Per un po' i suoi investimenti furono di pochi miliardi di dollari l'anno; ultimamente, sono stati $ 30 - 40+ miliardi un anno, $ 44 miliardi nel 2022. Ciò fa sembrare $ 52 miliardi non molti soldi, più come un acconto.

Nel frattempo, Intel ha subito alcune battute d'arresto. Era due generazioni avanti a TSMC, ora è indietro e sta cercando di recuperare. Storicamente Intel ha gestito solo "fabs", abbreviazione per le fabbriche in cui vengono prodotti i chip, per il proprio consumo, ma ha continuato a fondare Intel Foundry Services per iniziare a produrre chip per altre società. Intel Foundry Services ha recentemente vinto MediaTek come cliente e, sebbene ciò non sia stato segnalato molto ampiamente, a mio avviso, è un grosso problema. MediaTek è una grande azienda e si trova a pochi isolati dalla sede di TSMC a Hsinchu Science Park a Taiwan.

La leadership della produzione in Asia significa molte cose

Quando si parla di catena di approvvigionamento dei chip, diversi paesi della regione sono leader in prodotti diversi. Le aziende coreane Samsung e SK Hynix sono leader nella produzione di chip di memoria, sebbene l'azienda statunitense Micron sia una delle tre grandi e Kioxia del Giappone sia leader nei chip di memoria flash. Taiwan, e in particolare TSMC, è il leader globale nei processi di produzione più avanzati per la produzione di chip logici, i microprocessori che entrano nei personal computer e nei server dei data center e i chip telefonici più avanzati. Ma produce anche molti altri dispositivi con tecnologie all'avanguardia e anche altre aziende taiwanesi come United Microelectronics sono grandi attori.

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La Repubblica popolare cinese (RPC) ha una presenza crescente nei chip di memoria e ha molte aziende che producono tecnologie all'avanguardia. Semiconductor Manufacturing International Corp., con sede a Shanghai, è il leader per la logica, Yangtze Memory Technologies nei chip di memoria. Anche Singapore è da tempo un attore importante e sta assistendo a un aumento degli investimenti in nuove fabbriche. Il Giappone è anche leader nella fornitura di molti dei materiali necessari per la produzione di chip.

Quindi non si tratta meno di perdere la leadership a favore della Cina, e più di un settore che è cresciuto enormemente con molti specialisti diversi. La sfida che gli Stati Uniti devono affrontare è che le aziende americane non sono riuscite a fare gli enormi investimenti nella produzione interna per tenere il passo con l'Asia, sia nei chip fab, sia in molte delle materie prime per alimentare quei fab. Gli Stati Uniti sono ancora di gran lunga il leader negli strumenti di progettazione e in molti degli strumenti di produzione utilizzati in quelle fabbriche.

I chip di imballaggio sono vitali per la resilienza della catena di approvvigionamento, ma sono meno affascinanti

Una delle cose che ricordo costantemente alle persone è che la produzione di chip è una cosa, devono ancora essere confezionati per l'uso nella produzione di dispositivi elettronici. L'imballaggio dei chip si è trasferito in Asia mezzo secolo fa perché era un processo molto laborioso. I lavoratori tagliavano i wafer in stampi individuali e poi guardavano attraverso gli stereomicroscopi e legherebbero minuscoli fili d'oro ai cuscinetti.

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Quei giorni sono passati da tempo, ma è ancora relativamente laborioso. La maggior parte dei chip prodotti a Taiwan, Giappone, Corea, Stati Uniti ed Europa vengono inviati nel sud-est asiatico o in Cina per ciò che viene definito assemblaggio e test in outsourcing (OSAT). E anche i 280 dollari di CHIPS e Science Bill non risolveranno il problema. Il disegno di legge stanzia 2.5 miliardi di dollari per l'imballaggio, ma non vediamo molti governatori che cercano di ottenere impianti di confezionamento di chip nei loro stati. Ma dovrebbero!

Tutto quel denaro ripristinerà la leadership degli Stati Uniti?

Una buona parte dei 280 miliardi di dollari andrà alla ricerca e sviluppo e questo aiuterà molto. Ma anche gli europei, i giapponesi, i coreani e, naturalmente, i cinesi stanno investendo pesantemente. Ciò di cui gli Stati Uniti hanno bisogno è la resistenza e la volontà di investire a lungo termine. La Cina ha stanziato 150 miliardi di dollari nel 2014, l'Unione Europea ha firmato per 43 miliardi di euro all'inizio di quest'anno, il Giappone con 1.4 trilioni di yen. Questo è un gioco lungo e andrà avanti per decenni.

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Ma che dire di quelle carenze di chip?

La carenza di chip è stata causata dal cambiamento dei modelli di domanda causati dalla pandemia. C'è stata un'esplosione della domanda di attrezzature per il lavoro da casa come computer notebook, elettrodomestici e altri beni, e i produttori hanno avuto difficoltà a spostare la produzione. io spiegato questo tempo fa, ma è importante capire che qui si sono confuse diverse questioni: perdita di leadership nella fascia alta, ma capacità inadeguata di soddisfare l'impennata della domanda di tecnologie all'avanguardia (vale a dire, le cose più vecchie che non sono più all'avanguardia). La capacità per le tecnologie all'avanguardia era limitata prima della pandemia perché produrre questo tipo di chip non è particolarmente redditizio e vuoi gestire la tua fabbrica a pieno regime in modo da poter fare soldi. Se costruisci una nuova fabbrica con parte di quei soldi di sovvenzione, quando entrerà in funzione tra più di due anni ti aiuterà sicuramente con la carenza. Ma a quel punto, molte persone si stanno già preoccupando di un eccesso, perché i produttori hanno già aggiunto capacità come un matto.

La perdita di leadership nella fascia alta è un tipo di problema completamente diverso. L'urgenza ha molto a che fare con la geopolitica globale. Il nocciolo della questione è che ci sono opinioni diverse sul fatto che Taiwan non faccia parte della Cina. La posizione ufficiale degli Stati Uniti è la politica "One China" che afferma che la Repubblica popolare cinese (RPC) è "l'unico governo legale della Cina", ma riconosce solo la posizione cinese secondo cui Taiwan fa parte della Cina. Mentre la Cina fa rumori più minacciosi su Taiwan e mentre il presidente Pelosi agita la pentola, molti nel governo e altrove si sono resi conto che se succedesse qualcosa di brutto a Taiwan, l'Occidente sarebbe in un mondo ferito a causa della sua dipendenza da Taiwan- produttori di chip. E le patatine sono in tutto.

Le carenze miglioreranno?

La carenza di chip migliorerà, ma sarà difficile attribuire la soluzione al CHIPS and Science Act. Semmai, quando il finanziamento si tradurrà in nuovi impianti di produzione che sfornano chip, probabilmente avremo superato le nostre carenze e i produttori potrebbero fissare una capacità in eccesso (e molto costosa). Questo è il momento in cui gli Stati Uniti dovrebbero preoccuparsi, perché quello sarà il tempo di cui i leader avranno bisogno per raccogliere coraggio e volontà politica e non perdere di vista l'obiettivo di creare un'industria nazionale più forte.

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