Washington prepara il bando ai ricetrasmettitori ottici cinesi. Ma il cristallo su cui i concorrenti occidentali costruiscono i propri laser esce dalla Cina soltanto dietro licenza e nessun altro materiale sa prenderne il posto.
Le borse hanno impiegato un giorno a reagire. Il 4 agosto Reuters ha anticipato che la Federal Communications Commission sta scrivendo una norma per chiudere il mercato americano ai nuovi modelli di ricetrasmettitori ottici fabbricati in Cina, i moduli che nei centri di calcolo traducono gli impulsi elettrici in luce e viceversa. L’indomani Eoptolink cedeva il 10% a Shenzhen e Zhongji Innolight l’8% tra Shanghai e Hong Kong, mentre a New York Coherent guadagnava l’11%, Applied Optoelectronics il 18% e Lumentum il 7%. Il ragionamento degli investitori era lineare: se i cinesi escono, gli ordini passano agli americani.
Quel ragionamento salta però un anello. I moduli occidentali che dovrebbero rimpiazzare i cinesi montano laser costruiti su fosfuro di indio, un semiconduttore composto che dal febbraio 2025 la Cina lascia soltanto dietro licenza. Chiudere la frontiera ai prodotti finiti sposta il baricentro dell’assemblaggio, non il punto in cui la filiera si strozza.
Perché la luce?
Per rispondere a questa domanda bisogna partire dal motivo per cui in un centro di calcolo si è cominciato a comunicare con la luce. Il rame funziona benissimo finché il collegamento resta corto e dentro il rack le schede continuano a parlarsi via cavo elettrico perché costa meno di qualunque altra alternativa. Il guaio è che l’attenuazione di un conduttore cresce con la frequenza, sicché ogni raddoppio della velocità per singola linea dimezza all’incirca la distanza alla quale il segnale arriva ancora leggibile. Alle velocità che servono ai moduli da 800 gigabit (e ai primi da 1,6 terabit), un cavo passivo non copre il metro di distanza. Lo si può allungare con l’elettronica di equalizzazione, ma si pagano consumo, calore e costo per ciascun collegamento e in un impianto da decine di migliaia di acceleratori i collegamenti sono dell’ordine delle decine di migliaia. Tutto ciò che deve attraversare il corridoio, dal rack allo switch di aggregazione, viaggia perciò in fibra: più il cluster cresce, più cresce la quota di traffico che deve farsi luce. Ne abbiamo scritto affrontando la corsa ai chip fotonici, ma ora il vincolo che conta sta prima, a livello di sorgente.
La sorgente di luce, però, non può partire dal silicio. Un fotone nasce quando un elettrone ricade dalla banda di conduzione a quella di valenza e libera l'energia in eccesso sotto forma di radiazione. Nel silicio le due bande hanno gli estremi sfalsati e l'elettrone che scende deve cambiare anche quantità di moto: per riuscirci ha bisogno che nello stesso istante il reticolo cristallino entri in vibrazione. Perché venga emessa luce devono dunque verificarsi contemporaneamente due condizioni, una combinazione piuttosto rara. Nella maggior parte dei casi, infatti, l’elettrone perde la sua energia attraverso altri processi, più veloci, che la trasformano in calore. Su un milione di elettroni che ritornano allo stato iniziale, solo pochissimi emettono luce. È quello che si chiama “gap indiretto” e non è un limite di progetto che un accorgimento di processo possa aggirare: è una vera e propria proprietà del cristallo. I semiconduttori formati da elementi dei gruppi III e V non presentano questo problema: le loro bande energetiche sono allineate in modo favorevole, così da permettere l’emissione di luce con un’efficienza adatta alle applicazioni industriali. Resta però il problema della lunghezza d'onda. La fibra ottica lascia passare bene soltanto due finestre dello spettro, intorno a 1310 e a 1550 nanometri, e le uniche leghe che emettono in queste finestre sono quelle che si fanno crescere su un substrato di fosfuro di indio: l’InGaAsP e l’InGaAlAs. La silicon photonics non aggira l'ostacolo, lo sposta semplicemente: sul silicio si incidono i canali che guidano la luce e i circuiti che la modulano, ma ad accenderla è sempre un laser in fosfuro di indio, fabbricato a parte e che viene montato al di sopra del primo.
Una licenza, non un divieto
Dell’importanza del fosfuro di indio Pechino se n’è accorta prima degli altri. Nel febbraio del 2025 la Cina ha iscritto infatti il fosfuro di indio e le tecnologie che ne consentono la produzione nell’elenco dei beni a duplice uso, sottraendolo al libero scambio e assoggettandolo a un permesso concesso caso per caso. La misura non tocca il metallo, l’indio, di cui pure la Cina estrae circa il 70% della produzione primaria mondiale secondo lo US Geological Survey, colpisce il composto e le competenze industriali che servono a trasformarlo in cristalli. In diciotto mesi il prezzo di un wafer da sei pollici è salito da poco più di 1.400 dollari a cinquemila e gli acquirenti riferiscono di istruttorie più lente e di richieste sempre più dettagliate sull’utilizzatore finale.
La logica è quella già sperimentata con il gallio e il germanio, applicata però con mano più leggera. Non si vieta cioè il prodotto finito, che offrirebbe il destro a una rappresaglia simmetrica: si rallenta l’anello a monte e si lascia che il ritardo si propaghi da solo lungo la catena, fino ai piani di spesa degli operatori cloud. È la stessa grammatica che abbiamo ricostruito nella mappa dei vincoli industriali del cluster, applicata a un anello che finora nessuno teneva in considerazione.
Gli effetti sono venuti allo scoperto in primavera. La controllata cinese di AXT ha ottenuto le prime licenze soltanto a giugno; il portafoglio ordini di Lumentum si è allungato fino al 2028; la stessa AXT ha dichiarato oltre sessanta milioni di dollari di ordini inevasi alla chiusura del primo trimestre. A Taiwan Visual Photonics Epitaxy e LandMark Optoelectronics hanno rallentato. Jim Anderson, che guida Coherent, è andato a Pechino in maggio con la delegazione imprenditoriale americana anche per sollecitare di persona lo sblocco dei permessi e un primo lotto è partito alla fine di quello stesso mese.
Tre fornitori e una geografia rovesciata
Il mercato dei substrati è fra i più stretti dell’industria elettronica. Sumitomo Electric ne controlla circa il 40%, AXT il 35%, JX Advanced Metals un altro 10%: insieme coprono fra l’80 e il 90% della capacità mondiale, mentre i produttori cinesi restano sotto il 10% con volumi inferiori di un ordine di grandezza. La quota giapponese, per giunta, serve in buona parte il consumo interno del gruppo, cosicché la merce realmente disponibile sul mercato è meno di quanto le percentuali lascino intendere.
AXT rovescia la geografia consueta di queste vicende. Ha sede a Fremont, in California, ed è quotata al Nasdaq, ma i suoi wafer escono dai tre stabilimenti cinesi della controllata Tongmei: per rifornire un cliente americano deve ottenere un permesso da Pechino. Coherent si serve in prevalenza da AXT, Lumentum da Sumitomo e da JX, e cambiare fornitore non è cosa di mesi. La barriera non è il capitale — una linea da quattrocentomila wafer costa una sessantina di milioni di dollari — ma la resa nella sintesi del policristallo e nella crescita del monocristallo si conquista in anni di produzione e non insieme all’acquisto degli impianti.
Il capitale si muove, il tempo si ferma
Di denaro, in ogni caso, ne sta arrivando. In aprile AXT ha raccolto 632,5 milioni di dollari per ampliare la capacità di Tongmei e sviluppare il formato da sei pollici; in giugno ha firmato con Coherent un accordo triennale di sviluppo e fornitura accompagnato da un anticipo di 22,29 milioni; il 29 luglio ha concluso con Lumentum un contratto di fornitura con prenotazione di capacità. Sumitomo ha annunciato diciotto miliardi di yen per portare la produzione a oltre il triplo dei livelli del 2024 entro il 2028, JX ne ha stanziati fino a centoventi per moltiplicarla da sette a dieci volte. Il Dipartimento del Commercio ha siglato una lettera d’intenti nell’ambito del CHIPS Act legata all’espansione di Coherent, che sta attrezzando linee da sei pollici in Texas e in Svezia.
Nessuno di questi impianti però consegnerà wafer nei prossimi mesi. La qualifica di un substrato ottico si misura in trimestri, e appena il substrato smette di scarseggiare la strozzatura si sposta più a valle, dove servono camere bianche, assemblaggio automatizzato e rese industriali. È l’argomento con cui Counterpoint Research ha raffreddato l’entusiasmo delle borse: Coherent e Lumentum non hanno oggi la capacità per assorbire in dodici o ventiquattro mesi i volumi di Innolight ed Eoptolink, e un divieto affrettato si tradurrebbe in costi più alti e in cluster che entrano in servizio più tardi, con acceleratori costosissimi fermi ad aspettare i moduli.
Una sola catena di approvvigionamento
Vale poi la pena di misurare quanto le due sponde siano intrecciate. Secondo Counterpoint, Innolight vale circa il 27% del mercato mondiale dei ricetrasmettitori per centri di calcolo, e Cignal AI la colloca al 34% di un giro d’affari da 7,7 miliardi di dollari nel solo primo trimestre; i fornitori cinesi nel loro insieme pesano attorno al 60%. Quei moduli, però, montano processori di segnale di Broadcom e di Marvell e laser di Lumentum, Coherent e Mitsubishi Electric. Non ci sono due catene da separare con un tratto di penna: ce n'è una sola, e il divieto colpirebbe anche chi dovrebbe proteggere.
La norma, del resto, è ancora una bozza. Non risultano né un avviso di procedimento pubblicato né un numero di registro assegnato; i funzionari vorrebbero annunciarla entro dicembre con effetto immediato, i modelli già ammessi alla vendita resterebbero fuori e nulla esclude che il testo venga corretto o accantonato. Diversi analisti la leggono come una carta da giocare in vista di un possibile incontro fra i due presidenti in settembre. Va ricordato poi che Innolight era già finita in giugno nell’elenco del Pentagono delle imprese cinesi legate all’apparato militare.
La finestra di Eindhoven
In questa partita l’Europa non è del tutto assente. Il 9 marzo a Eindhoven è cominciata la costruzione della prima linea pilota industriale al mondo dedicata ai chip fotonici in fosfuro di indio su wafer da sei pollici: la guida TNO insieme all’università tecnica della città, a PhotonDelta, a SMART Photonics e allo High Tech Campus, dentro il consorzio PIXEurope supportata da centocinquanta milioni di euro provenienti dal Chips Act. A regime, nel 2028, questa nuova linea dovrebbe produrre diecimila wafer e dieci milioni di chip all’anno.
Sono quantità modeste, ma il valore dell’impianto sta altrove: colmare cioè il salto fra laboratorio e fabbrica che l’Europa non ha mai coperto nella fotonica integrata, dove la ricerca è di prima fascia e la manifattura non l’ha mai seguita. Un limite però resta: la linea lavora i wafer, non li produce, e il cristallo continuerà ad arrivare dal Giappone o dalla Cina. È la stessa asimmetria già vista con il polisilicio semiconductor-grade: l’Europa progetta e trasforma ciò che altri le vendono a monte.
Per chi compra componenti ottici gli indicatori da seguire sono pochi. Primo fra tutti il ritmo con cui Pechino rilascia le licenze, finora concesse per lotti e senza criteri dichiarati; poi l’eventuale pubblicazione della norma americana entro dicembre, che direbbe se la ridistribuzione degli ordini è uno scenario immaginato o un fatto concreto; e soprattutto i tempi di consegna contrattuali sui substrati da sei pollici, che sono il razionamento vero, in corso in questo momento e indipendente da quanto decidono i governi.
La morale, per un progettista europeo, è la stessa arrivata con il gallio nell’estate del 2023. Un materiale scelto per ragioni di fisica (perché emette alla lunghezza d’onda che la fibra lascia passare) si ritrova dentro un fascicolo di politica commerciale senza che al banco di lavoro nessuno abbia avuto voce in capitolo. La differenza è che stavolta il materiale sta a monte dell’infrastruttura su cui si costruisce l’intelligenza artificiale e i tempi di reazione della filiera si contano in anni non certo in mesi o trimestri.
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