L’Europa dei chip

SEMICONDUTTORI –

Lo stato e le prospettive della filiera europea dei semiconduttori sono stati al centro di un convegno organizzato da Semi, l’associazione internazionale delle aziende che producono le apparecchiature e i materiali utilizzati per la fabbricazione dei chip.

Si è tenuta a Monaco il 27 e 28 febbraio scorsi l’edizione 2012 dell’evento ISS Europe (Industry Strategy Symposium), organizzato da Semi, l’associazione internazionale delle aziende che producono apparecchiature e materiali per la fabbricazione dei semiconduttori. Nell’ambito dell’incontro, numerosi relatori di rilievo sono intervenuti su temi importanti per il futuro dell’industria microelettronica in Europa, spesso sottolineando la necessità di finanziamenti pubblici. Nelle righe seguenti forniremo una sintesi di alcuni degli interventi più interessanti.

I punti di forza dell’Europa
Diverse relazioni hanno avuto per oggetto, a vario titolo, i punti di forza dell’Europa nel campo dei semiconduttori. Michael Hummel di Texas Instruments ha parlato di come sia tuttora possibile produrre semiconduttori nel vecchio continente in modo competitivo, con riferimento agli stabilimenti TI di Freising in Germania e di Greenock in Gran Bretagna. Hummel ha ricordato che in Europa i costi del lavoro e dell’energia elettrica sono più alti che altrove, ma le leggi che regolano il mercato del lavoro sono divenute più flessibili e inoltre il contesto europeo presenta vari vantaggi tra cui la stabilità e un ecosistema industriale molto sviluppato. Ad esempio, alcune importanti innovazioni che TI ha recentemente introdotto nei propri processi di fabbricazione (la sostituzione di H2SO4 con ozono, la sostituzione del silano con il trisilano come precursore per la deposizione epitassiale, il riciclaggio del Cmp slurry) sono state messe a punto da piccole aziende di Monaco e successivamente applicate a tutti gli stabilimenti Texas nel mondo. Uno dei fiori all’occhiello dell’industria europea è certamente Infineon, attiva anche nel campo dei semiconduttori di potenza. Reinhard Ploss ha parlato delle tendenze in atto in questo settore, oggi sempre più importante a causa dell’aumento del consumo di energia elettrica. Uno dei trend è la riduzione delle dimensioni, non tanto del singolo dispositivo quanto della soluzione completa: i minori ingombri, infatti, riguardano soprattutto i componenti passivi e i dissipatori di calore. Altri sviluppi riguardano i nuovi materiali (carburo di silicio e nitruro di gallio) e le nuove soluzioni di packaging. Infineon, ad esempio, ha messo a punto la tecnologia Blade, basata sul “chip embedding”. Ploss ha sottolineato che nel caso dei semiconduttori di potenza il controllo sul processo di fabbricazione è fondamentale per la differenziazione dei prodotti, motivo per cui Infineon utilizza fabbriche proprie anziché ricorrere alle fonderie. I dispositivi di potenza, inoltre, presentano particolarità: ad esempio i chip sono prodotti a partire da wafer sottilissimi (solo 40 micron), che richiedono cautela nella manipolazione. Attualmente Infineon sta passando ai wafer da 300 millimetri, che consentiranno di ridurre i costi. L’attività di “fonderia” non è un’esclusiva delle società taiwanesi: Rutger Wijburg di Globalfoundries ha parlato della propria azienda come esempio della possibilità di produrre semiconduttori in Europa in modo competitivo, sebbene la crisi economica e la scarsità di giovani ingegneri abbiano reso l’ambiente meno favorevole. Il relatore ha ricordato che Globalfoundries è nata da una ex fabbrica di Amd e ha successivamente ampliato lo spettro delle proprie tecnologie. Oggi la società offre servizi di fonderia per tre nodi di processo (45, 32 e 28 nanometri) ed è in grado di fabbricare ad alti volumi in tecnologia High K Metal Gate a 32 e 28 nanometri. Secondo Wijburg il nodo dei 28 nanometri è particolarmente importante perché avrà vita molto lunga.
Uno dei settori in cui l’Europa può vantare la leadership a livello mondiale è rappresentato dai Mems. Lo ha sostenuto Benedetto Vigna di STMicroelectronics, che ha parlato appunto dei dispositivi micro-elettromeccanici fabbricati in Italia. Vigna ha ricordato che STMicroelectronics è leader nel campo dei Mems per stampanti a getto d’inchiostro; la società, inoltre, è riuscita a creare dal nulla un mercato per i Mems nei telefoni cellulari. Tra i primati di STMicroelectronics in questo settore – anche grazie a tecnologie all’avanguardia come le Through-Silicon Vias - sono compresi la realizzazione di un accelerometro a tre assi basato su una sola massa e di microfoni Mems dotati di un nuovo contenitore che consente di migliorare il rapporto segnale/rumore. In futuro, ha sostenuto Vigna, i Mems potranno trovare molte nuove applicazioni: ad esempio la stabilizzazione d’immagine nelle fotocamere (grazie al rilevamento e alla compensazione delle vibrazioni dovute alla mano), la navigazione pedonale all’interno degli edifici (combinando i dati del Gps con quelli dell’altimetro e barometro Mems), il rilevamento dei movimenti del corpo ecc.

Gli sviluppi tecnologici
I futuri sviluppi delle tecnologie nanoelettroniche sono stati al centro di alcune interessanti relazioni. Estremamente denso di contenuti l’intervento di Paolo Gargini di Intel, che ha ripercorso l’evoluzione dei semiconduttori. Gargini ha ricordato che per i primi trent’anni la crescita del settore è stata guidata dalla riduzione delle geometrie (geometrical scaling), ma negli anni novanta i ricercatori si resero conto che quell’approccio avrebbe presto incontrato i propri limiti. Da allora in poi il progresso è stato ottenuto grazie a soluzioni diverse (equivalent scaling), innovazioni che hanno richiesto in media dieci o quindici anni di incubazione prima di tradursi in prodotti. Tra esse lo strained silicon e i processi Higk K Metal Gate. Attualmente tra i temi caldi della ricerca sono compresi i transistor Tri-Gate (che consentono una forte riduzione dei ritardi di gate e dei consumi), i Qwfet in germanio che offrono una maggiore mobilità delle cariche, i semiconduttori composti ad alta mobilità di carica (in particolare l’antimoniuro di indio, InSb, con una mobilità degli elettroni cinquanta volte superiore rispetto al silicio), i Fet a effetto tunnel ecc. Gargini ha sottolineato che lo sviluppo tecnologico non è affatto terminato e ha quindi caldeggiato l’adozione dei wafer da 450 millimetri per ridurre i costi produttivi. Ancora in tema di nuove tecnologie, Peter Jenkins di Asml ha illustrato gli ultimi sviluppi nel campo della litografia a raggi ultravioletti, una soluzione su cui la società di Eindhoven ha investito 1,5 miliardi di euro in ricerca e sviluppo. Secondo Jenkins la Euv offre vantaggi rispetto al double patterning, l’altra possibilità utilizzabile per scendere a geometrie sempre più piccole: richiede infatti meno passaggi e le apparecchiature occupano meno spazio. Tra i progressi recenti sono compresi l’aumento della potenza della sorgente UV (fino a 50 watt) e il miglioramento dei resist. Nel 2011 Asml ha consegnato ai clienti sei sistemi di litografia Euv. La tecnologia utilizzata per realizzare le sorgenti Euv ad alta potenza utilizzate da Asml è stata illustrata da Marc Corthout di Xtreme Technologies, la società tedesca che ha sviluppato questo sottosistema. Denominata Ldp (Laser assisted Discharge Plasma), la soluzione si basa su due dischi che ruotano lambendo vasche di stagno liquido; un laser irradia quindi la circonferenza delle ruote per creare il plasma, che viene attraversato da una corrente generata da banchi di condensatori. Le emissioni UV così prodotte vengono poi focalizzate tramite un elemento prodotto dall’italiana Media Lario; occorrono inoltre un filtro per trattenere le particelle di stagno e sistemi per il raffreddamento e per creare il vuoto. Nel complesso, la sorgente Euv pesa la bellezza di venti tonnellate. Corthout ha spiegato che l’aumento della potenza è necessario perché molte delle radiazioni prodotte vanno sprecate a causa delle riflessioni all’interno dell’apparato litografico, inoltre la sensibilità dei nuovi resist è inferiore al previsto.

Le prospettive future
L’incontro ha toccato anche diversi temi rilevanti per le prospettive future dell’industria microelettronica in Europa, tra cui le iniziative a sostegno dell’innovazione, le previsioni di mercato, le opportunità offerte dai Paesi in forte crescita. Uno dei fronti su cui occorre agire per rendere più competitiva l’industria europea dei semiconduttori è la disponibilità di venture capital per finanziare le società start-up. Come ha sottolineato Claus Schmidt di Robert Bosch Venture Capital, infatti, in Europa questa pratica è molto meno diffusa che in altre aree industrializzate come Usa e Israele; i semiconduttori, inoltre, sono poco attraenti da un punto di vista puramente finanziario perché richiedono forti investimenti e non garantiscono guadagni molto elevati ai finanziatori. Questo è uno dei motivi per cui alcune grandi industrie decidono di finanziare direttamente gli start-up di loro specifico interesse, con l’obiettivo non solo di ottenere un ritorno sull’investimento, ma anche di acquisire innovazioni utili alla loro attività. Questo modello, detto “Corporate Venture Capital”, è in crescita; anche la tedesca Bosch ha deciso di adottarlo, formando una divisione ad hoc. Schmidt ha affermato che tra i fattori che frenano il venture capital in Europa sono compresi la mancanza di una cultura del rischio imprenditoriale e l’eccessiva tassazione sui redditi dei fondatori quando lo start-up viene venduto. Il concetto di KETs, (Key Enabling Technologies), è stato illustrato da Gabriel Crean, membro di un gruppo di esperti nominato dalla Commissione Europea per indagare su questo tema. Il rapporto redatto dagli esperti sottolinea l’importanza strategica delle tecnologie raccolte sotto la sigla KETs (microelettronica, nanotecnologie, biotecnologie, fotonica, materiali avanzati, metodi di fabbricazione avanzati), fondamentali per la competitività dell’industria europea. Gli esperti segnalano inoltre che – a differenza degli altri Paesi industrializzati - l’Unione Europea dedica molto denaro pubblico alla ricerca di base, mentre non sostiene adeguatamente le attività di sviluppo finalizzate a realizzare prototipi e linee pilota. Crean auspica pertanto che i finanziamenti rivolti ai due settori vengano riequilibrati. Secondo Malcolm Penn della società di ricerche di mercato Future Horizons, l’andamento dell’economia globale e dell’industria dei semiconduttori vengono oggi dipinti con toni pessimistici che non trovano una giustificazione nei numeri. Nel 2011, infatti, il Pil a livello mondiale è cresciuto del 4% e un analogo tasso di crescita è previsto per il 2012. Il mondo, però, sta cambiando; la crescita riguarda i Paesi emergenti, non l’Europa. Secondo Penn, il fattore che ultimamente ha frenato le vendite dei circuiti integrati è il livello delle scorte, non la riduzione della domanda. Inoltre non è vero che il prezzo medio di vendita sia diminuito negli ultimi tempi. Future Horizon prevede quindi che il 2012 sarà un buon anno per i circuiti integrati, con un aumento del fatturato stimato intorno all’8%, che potrebbe però anche superare il 20%. Un approfondimento tematico è stato dedicato alla Russia. Beatrice Shepherd, della società di ricerche di mercato Frost & Sullivan, ha parlato delle prospettive dell’industria dei semiconduttori nel paese ex-sovietico: in sostanza, la forte crescita attesa (40% all’anno, nello scenario ritenuto più probabile dalla relatrice) si basa essenzialmente sulla volontà politica di Vladimir Putin, che intende creare in Russia un settore industriale microelettronico investendo denaro pubblico. Attualmente il ruolo di Mosca nel mercato dei semiconduttori è trascurabile; il Paese, tuttavia, presenta motivi di interesse, anche perché – ha sottolineato Shepherd – nel 2025 sarà il più grande mercato consumer in Europa. Una delle iniziative a cui la Russia si affida per creare la propria industria microelettronica è il progetto Angstrem-T, che è stato illustrato da Nikolay Lisay. Il relatore ha ricordato che negli anni settanta la microelettronica sovietica non era lontanissima da quella statunitense, poi le cose per i russi peggiorarono drasticamente a causa dell’isolamento dovuto alla guerra fredda, di errori strategici, quindi del dissolvimento dell’Urss. Il progetto Angstrem-T, iniziato nel 2006, comprende un accordo con Amd per l’acquisto di licenze e tecnologie ed è finalizzato alla realizzazione di una fabbrica per wafer da otto pollici in tecnologia Cmos a 130 nanometri.
All’evento ISS Europe 2012 hanno partecipato anche altri relatori di spicco, tra cui Tudor Brown di Arm, Luc van den Hove di Imec, Ari Komeran di Intel ecc. L’incontro, inoltre, è servito a Semi per annunciare l’acquisizione della Plastics Electronics Conference and Exhibition, dedicata al settore dell’elettronica organica (Oled, fotovoltaico organico ecc.). Dal 2010 in poi la manifestazione si è tenuta in contemporanea con Semicon Europa, fiera organizzata da Semi. A seguito dell’acquisizione, il comitato organizzatore della Plastics Electronics Conference And Exhibition è divenuto uno Special Interest Group nell’ambito di Semi.

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