Dalle difficoltà alla gloria: il percorso verso lo sviluppo nazionale dei semiconduttori (Parte I)

Amici della Sala Conferenze Huaqiang, è un piacere rivedervi tutti. Il mio cognome è Song, anche se molti nuovi amici spesso lo confondono e pensano che il mio nome sia Kinghelm, che in realtà è il nome inglese della mia azienda. L'aula magna Huaqiang è sempre stata un luogo di idee, apprendimento e scambio significativo. Questa è la terza volta che parlo qui. La prima volta ho parlato di KinghelmLa prima volta ho presentato le antenne e i moduli di navigazione GPS e BeiDou di Slkor; la seconda volta, ho introdotto la tecnologia al carburo di silicio di Slkor. In quanto persona scherzosamente conosciuta come "economista di strada" a Huaqiangbei, e come imprenditore che ha lottato – a volte persino vendendo proprietà per continuare a investire nell'industria dei circuiti integrati – oggi desidero condividere le mie riflessioni su "La strada verso lo sviluppo nazionale dei semiconduttori".

Nel 2020, mentre la pandemia globale imperversava e la competizione strategica tra Cina e Stati Uniti si intensificava, i circuiti integrati si sono trovati al centro dell'attenzione. Nell'era dell'informazione, i chip sono essenziali quanto il cibo. Sotto tale pressione, la domanda che dobbiamo porci è semplice ma profonda: come possiamo coltivare il nostro "grano" e raggiungere l'autosufficienza in questo settore critico?

Il signor Song Shiqiang di Kinghelm durante una trasmissione in diretta

Per illustrare questo percorso, ho iniziato delineando il panorama globale dell'industria dei semiconduttori. In linea generale, il mondo può essere suddiviso in tre blocchi principali: gli Stati Uniti; l'Europa, il Giappone, la Corea del Sud e Taiwan; e la Cina. Questa struttura definisce l'attuale divisione internazionale del lavoro nel settore dei circuiti integrati.

Da lì, mi sono concentrato sullo stato attuale dello sviluppo interno. Lungo l'intera catena del valore – materiali, processi produttivi, progettazione, talenti, strumenti software industriali e vendite – dobbiamo esaminare attentamente la situazione attuale e le lacune ancora esistenti. Ogni anello della catena rivela sia i progressi compiuti che le sfide da affrontare.

Ho inoltre condiviso un'analisi SWOT per fornire un quadro più completo dell'industria cinese dei semiconduttori. Esaminando punti di forza, di debolezza, opportunità e minacce, possiamo comprendere meglio la realtà che ci troviamo ad affrontare e la direzione che dobbiamo intraprendere.

Infine, ho parlato del futuro. La mia convinzione è semplice: dopo le difficoltà viene la gloria. Non si tratta solo di ottimismo, ma di uno schema ricorrente nella storia e in natura. La Cina è entrata nel settore dei circuiti integrati relativamente tardi e ora si trova ad affrontare pressioni esterne, quindi le difficoltà sono inevitabili. Siamo passati da una società agricola semi-coloniale e semi-feudale all'era dell'informazione in modo relativamente rapido e disomogeneo. Tradizionalmente, si dava più importanza alle scienze sociali che a quelle naturali, e ci manca il lungo accumulo di pensiero scientifico ed esperienza industriale che si riscontra in Occidente. Il nostro periodo in una società industriale pienamente sviluppata è stato breve e il nostro sistema industriale è ancora in fase di maturazione.

Se il petrolio e l'acciaio erano il "cibo" dell'era industriale, i circuiti integrati sono il pilastro dell'era dell'informazione. Le lacune che dobbiamo colmare sono significative e le sfide sono concrete. Eppure la nazione cinese si è sempre contraddistinta per resilienza e perseveranza. In oltre cinquemila anni di difficoltà e conquiste, abbiamo continuato ad andare avanti. L'impegno determinato di coloro che oggi lavorano nell'industria dei semiconduttori – superando gli ostacoli e costruendo dalle fondamenta – riflette lo spirito indomito che, in ultima analisi, può rafforzare una nazione.

Il panorama globale dei semiconduttori

Quando si parla del panorama internazionale dei semiconduttori, bisogna partire dagli Stati Uniti. Essi rappresentano l'unica superpotenza mondiale, e questo predominio si manifesta principalmente in tre modi.

Innanzitutto, c'è il controllo sulla tecnologia e sugli standard industriali. In passato, le guerre si combattevano per il territorio, le risorse e la sopravvivenza. Oggi siamo nella "Guerra 3.0", dove il campo di battaglia è costituito da mercati, talenti e profitti. Gli Stati Uniti si assicurano un vantaggio stabilendo standard all'avanguardia, detenendo brevetti e creando un quadro normativo che altri paesi e aziende sono costretti a seguire. Ciò è stato evidente nell'intensa competizione sugli standard LoRa e 5G tra Huawei e Qualcomm, dove persino Lenovo è stata criticata per essersi schierata a favore degli standard americani. In sostanza, controllare gli standard tecnologici oggi è come occupare una posizione dominante nella guerra tradizionale: conferisce un vantaggio strategico.

In secondo luogo, gli Stati Uniti vantano una forza complessiva nella ricerca fondamentale, nei materiali, nei processi, nei talenti, nell'innovazione e nei sistemi istituzionali, compreso il sistema educativo. Oltre la metà delle 30 migliori università al mondo si trova negli Stati Uniti, con il MIT, Stanford, Berkeley e Harvard all'avanguardia nella ricerca e nella formazione dei talenti. Bell Labs e Lucent sono state pioniere nella scienza dei materiali, nella ricerca teorica e nell'innovazione industriale. La ricerca fondamentale in matematica, fisica e chimica alimenta le scoperte tecnologiche: è, metaforicamente, il "seme" dell'industria. I principali prodotti tecnologici statunitensi, come il sistema operativo Android di Google, Microsoft Windows e i sistemi SaaS di Oracle, sono utilizzati in tutto il mondo e plasmano i mercati globali. L'ambiente libero e orientato all'innovazione degli Stati Uniti ha favorito la crescita di aziende come Apple, IBM, Microsoft, Tesla e Amazon, unitamente all'elevata capacità di trasformazione dell'innovazione della Silicon Valley e del capitale di Wall Street in industria. Tutti questi elementi costituiscono la spina dorsale della supremazia tecnologica.

Signor Canzone di Kinghelm rispondere alle domande del pubblico

Il terzo punto riguarda la completezza della catena industriale di fascia alta. Una volta ho avuto una lunga discussione con il professor Zhou Zucheng dell'Università di Tsinghua su questo argomento. Una catena completa richiede sia una catena di ricerca-industria che una catena di produzione industriale. La Cina ha dimostrato una notevole capacità di gestione della catena di approvvigionamento durante la pandemia, ad esempio aumentando rapidamente la produzione di mascherine e ventilatori, ma la ricerca sui vaccini e sui materiali di rilevamento è rimasta molto indietro, rivelando lacune nella ricerca e sviluppo di base rispetto agli Stati Uniti. I prodotti statunitensi di fascia alta, come il design, la tecnologia, il marchio e la distribuzione di Apple, rimangono principalmente in America, mentre la Cina si concentra sull'assemblaggio e sulla logistica. Oltre all'industria, gli Stati Uniti proteggono il loro predominio tecnologico con l'influenza militare, finanziaria e mediatica, insieme alla portata globale del sistema del petrodollaro: una complessa rete strategica.

Passando agli alleati americani in Europa, Giappone e Corea del Sud: l'Europa è in gran parte allineata con gli Stati Uniti, mantenendo un rapporto complementare e competitivo. Aziende come ARM (Regno Unito), Infineon (Germania), STMicroelectronics (Italia/Francia) e NXP (Paesi Bassi) dominano settori specializzati. In particolare, ASML nei Paesi Bassi è leader nella litografia EUV, con prodotti così richiesti che TSMC e Samsung se li contendono; gli ordini effettuati da SMIC nel 2018 non sono ancora stati evasi.

Giappone e Corea del Sud costituiscono il secondo livello, fortemente dipendenti dal supporto statunitense. Il Giappone era leader nel settore dei semiconduttori negli anni '1980, ma le sanzioni statunitensi e le pressioni strategiche lo hanno spinto a concentrarsi su wafer di silicio di precisione, fotoresist, ceramiche e gas speciali. La Corea del Sud, guidata da Samsung, ha sviluppato il suo imponente settore delle memorie con investimenti su scala nazionale, espandendosi successivamente verticalmente nell'intero ecosistema dei semiconduttori. Samsung da sola contribuisce per circa il 40% al PIL della Corea del Sud, mentre anche SK Hynix e LG Chemicals detengono posizioni di mercato significative.

I nuovi prodotti di sensori Hall di Slkor

Il settore delle fonderie di Taiwan supera quello della Cina continentale sotto alcuni aspetti. TSMC, grazie al leggendario fondatore Morris Chang che ha portato talenti dagli Stati Uniti, è diventata leader mondiale nella produzione di wafer neutri, servendo clienti come Huawei, Apple, Intel e NVIDIA. UMC la segue a ruota e attorno a Hsinchu si sviluppa un vivace ecosistema di progettazione di circuiti integrati, con aziende come MediaTek, Novatek e Realtek che vantano competenze di nicchia.

Per quanto riguarda la Cina continentale, dopo il terzo trasferimento globale di tecnologia e industria, siamo partiti da una produzione manifatturiera semplice per poi svilupparci gradualmente verso una catena industriale completa. Inizialmente concentrandoci su produzioni ad alta intensità di manodopera e a basso costo, ci stiamo ora orientando verso settori più tecnologici, con margini di profitto più elevati e più rispettosi dell'ambiente. Gli Stati Uniti osservano questa evoluzione con cautela, mentre le industrie a basso costo si spostano nei paesi limitrofi – il Vietnam assorbe parte della produzione di Samsung, alcune fabbriche di assemblaggio e di componenti passivi si trasferiscono nelle Filippine o in Malesia – segnando la quarta ondata di trasferimento industriale.

Anche il settore manifatturiero cinese si sta evolvendo, passando dalle linee di assemblaggio manuali alla produzione automatizzata e intelligente. Gli OEM si stanno trasformando in ODM, passando dalla semplice lavorazione allo sviluppo integrato che comprende ricerca e sviluppo, design, branding e canali di distribuzione. Il vantaggio demografico si sta trasformando in un vantaggio in termini di talenti: circa otto milioni di laureati entrano ogni anno nel mondo del lavoro, dotati di una formazione sistematica ed esperienza pratica, formando un bacino di manodopera di alta qualità per le ambizioni industriali della Cina.

Eventi principali degli ultimi anni

Vorrei condividere alcuni dei principali sviluppi nel settore dei semiconduttori degli ultimi due anni. Il primo è la stretta degli Stati Uniti su ZTE e il crollo di Fujian Jinhua; il secondo è il gioco strategico a più fasi e ad ampio spettro tra Cina e Stati Uniti; e il terzo è la pressione coordinata su Huawei, azienda che ha dimostrato una notevole resilienza: ammaccata, ma non spezzata.

Dopo l'insediamento del presidente Trump, nell'aprile 2018 il governo statunitense ha vietato la vendita di semiconduttori a ZTE. A seguito di negoziati, ZTE è stata multata di 1 miliardo di dollari, posta sotto supervisione per la conformità alle normative e obbligata a riorganizzare le posizioni chiave del management per rispettare i requisiti normativi statunitensi. In ottobre, Fujian Jinhua è stata inserita nella lista statunitense delle entità soggette a controllo delle esportazioni, bloccando l'accesso ad apparecchiature per circuiti integrati di fascia alta contenenti proprietà intellettuale americana. Miliardi di dollari già investiti in infrastrutture e attrezzature sono diventati sostanzialmente inutili. A dicembre, il partner taiwanese UMC, sotto pressione, ha ritirato tutti gli ingegneri specializzati in DRAM, lasciando Jinhua senza tecnologia, attrezzature o personale qualificato, di fatto ponendo fine all'azienda.

Il secondo sviluppo principale è stato il continuo gioco strategico tra Cina e Stati Uniti. Sebbene definito un "gioco", in realtà si è trattato di ripetuti tentativi statunitensi di reprimere la Cina. Ad esempio, l'Accordo di Wassenaar del 1996, guidato da Stati Uniti ed Europa, ha limitato l'esportazione di apparecchiature e tecnologie di fascia alta verso la Cina. Noi di SLKOR, i nostri prodotti principali sono MOSFET al carburo di silicio, che richiedono due dispositivi critici di fascia alta – la ricottura ad alta temperatura e l'impiantazione ionica ad alta tensione – che le aziende cinesi non possono acquistare. I nostri concorrenti locali a Pechino hanno dovuto fare affidamento su apparecchiature di seconda mano, in gran parte inutilizzabili. Gli Stati Uniti hanno anche invocato la Sezione 301 della loro legge commerciale per indagare su qualsiasi presunta violazione delle norme antidumping o tecnologiche, ottenendo così l'autorità di reprimere le aziende che minacciano i loro interessi. In sostanza, chiunque metta in discussione gli interessi statunitensi rischia un intervento, con gli Stati Uniti che detengono il potere interpretativo ed esercitano la "giurisdizione a lungo raggio" attraverso il Pacifico.

SMIC, la principale fonderia cinese, ha ripetutamente dovuto affrontare pressioni di questo tipo. Il suo fondatore, il dottor Zhang Rujing, si dimise a causa delle pressioni esercitate da TSMC. Il professor Zhou Zucheng mi ha ricordato che questi pionieri si dedicarono completamente allo sviluppo dei semiconduttori in Cina. Figure successive come Jiang Shangzhou, Qiu Ciyun, Liang Mengsong e Zhao Haijun sono eroi nazionali e le loro storie meritano di essere raccontate e celebrate. Altre aziende, come Huajing, Huahong e Wuhan Xinxin, hanno incontrato sfide simili durante la loro crescita.

Signor Canzone di Kinghelm durante una trasmissione in diretta

Il terzo evento cruciale è l'accerchiamento di Huawei. In parole semplici, il fondatore di Huawei, Ren Zhengfei, è paragonabile a un agricoltore diligente del Guizhou, che coltiva la tecnologia delle comunicazioni con semi, fertilizzanti e strumenti importati dall'Occidente. Huawei non solo ha coltivato i campi cinesi, ma ha anche aiutato aziende straniere, guadagnando più dei fornitori stessi di semi e strumenti. Questa espansione aggressiva ha allarmato Trump, che l'ha percepita come una minaccia diretta. Nel dicembre 2018, il Canada, su richiesta degli Stati Uniti, ha arrestato la CFO di Huawei, Meng Wanzhou. Sebbene rilasciata su cauzione, le è stato imposto il divieto di viaggiare, con il rischio di una possibile estradizione: una chiara pressione sui vertici di Huawei. Nel frattempo, Huawei è stata esclusa dal mercato statunitense degli smartphone e paesi come il Regno Unito, l'India e l'Australia hanno imposto restrizioni ai prodotti 5G di Huawei, basandosi su infondati timori per la sicurezza. Entro il 15 maggio 2019, gli Stati Uniti si sono preparati a un blocco totale delle forniture a Huawei, passando da una restrizione parziale sulla tecnologia di origine statunitense a un divieto completo.

Huawei rappresenta l'orgoglio della tecnologia cinese e della nazione stessa. Un'azienda privata che si fa portavoce dello sviluppo cinese dei semiconduttori e dell'informatica globale è davvero straordinaria. Dobbiamo applaudire la sua resilienza. Crediamo che Huawei supererà questi ostacoli, con il pieno supporto dell'ecosistema nazionale cinese. Ci auguriamo che emergano altre aziende come Huawei, che formino team e si impegnino per raggiungere le vette tecnologiche più alte del mondo, guidando lo sviluppo e la prosperità della Cina. Ren Zhengfei, sii forte! Huawei, continua così!

Confronto con le aziende leader

Come si comportano le aziende cinesi rispetto alle loro controparti globali? Analizziamo più da vicino materiali, strumenti EDA, IDM e fabless, fonderie, packaging e test, e canali di vendita.

Partendo dai materiali, la chiave sono i wafer di silicio, che richiedono una purezza e una precisione estremamente elevate: costituiscono il fondamento dei circuiti integrati. Le giapponesi Shin-Etsu e Sumco, la taiwanese GlobalWafers e la coreana LG sono molto più avanti di noi. Sul fronte nazionale, Shanghai Xinsheng, Chongqing ChaoSic, Ningxia Yinhe e Shandong Tianyue mostrano promettenti risultati, ma c'è ancora molta strada da fare in termini di tecnologia, qualità e fornitura su larga scala. I materiali di supporto come telai, target, substrati di confezionamento e composti di lucidatura presentano lacune minori, ma i fotoresist e i materiali al carburo di silicio (SiC) sono molto indietro. Alcuni anni fa, SLKOR (www.slkormicro.com) hanno tentato di produrre materiali sostitutivi SiC nazionali, ma diversi tentativi sono falliti e alla fine abbiamo dovuto tornare ai wafer epitassiali della Corning provenienti dagli Stati Uniti

Il software EDA è un altro strumento fondamentale per la progettazione di circuiti integrati. Questa mattina presto ho consultato il professor Zhou Zucheng dell'Università di Tsinghua, uno dei massimi esperti nel settore EDA. A livello globale, i principali strumenti EDA – Synopsys, Cadence e Mentor – sono in gran parte controllati da aziende statunitensi, che detengono circa l'80% del mercato. Mentor, venduta alla Germania nel 2016, conserva ancora radici americane. In Cina, Huada Jiutian è leader del settore, insieme a startup affiliate a Tsinghua come Boda Micro (confluita in Galen Electronics), Okas Micro e Xinhe. Gli strumenti EDA cinesi detengono solo circa il 5% del mercato, ma ciò lascia un ampio margine di crescita.

MOSFET SLKOR

Seguono le aziende IDM e fabless. Le aziende IDM, o aziende a integrazione verticale, gestiscono l'intero processo, dalle materie prime al packaging e alla vendita, con Samsung, Intel, TI, ADI e Nvidia come esempi globali. In Cina, Silan Micro è un rappresentante di questo modello. Le aziende fabless si concentrano sulla progettazione senza possedere stabilimenti di produzione. GD Zhiyin, UNISOC, Huawei HiSilicon e Will Semiconductor sono importanti attori nazionali. I microcontrollori di Zhiyin sono eccellenti, sebbene la proprietà intellettuale di base si basi ancora su ARM. Recentemente, Zhiyin ha stretto una partnership con Nuclei Tech per esplorare l'architettura RISC-V, una strada promettente. UNISOC, sotto la guida di Zhao Weiguo, ha consolidato Spreadtrum e RDA, dimostrando la forza del capitale cinese. Huawei HiSilicon si posiziona tra i primi dieci progettisti di circuiti integrati al mondo, utilizzando principalmente strumenti EDA statunitensi, a riprova delle eccezionali capacità dell'azienda. Anche Will Semiconductor eccelle in ricerca e sviluppo, acquisizioni e nella costruzione di un solido ecosistema tecnologico.

Signor Canzone di Kinghelm durante una trasmissione in diretta

Le fonderie sono aziende specializzate nella lavorazione dei wafer. A livello globale, tra i leader figurano Samsung, TSMC, GlobalFoundries e UMC. In Cina, SMIC, sostenuta da capitali statali e da talenti altamente qualificati, sta recuperando terreno e ora è in grado di produrre in serie prodotti a 14 nm. Recentemente, Wuhan Xinxin ha raggiunto importanti traguardi nella tecnologia delle memorie, avvicinandosi ai livelli internazionali. Le prime joint venture con il Giappone, come Huahong Hongli e China Resources Shanghai Huahong, continuano a contribuire allo sviluppo dei circuiti integrati. Le fonderie in Cina necessitano ancora di investimenti consistenti e su larga scala.

Il settore del packaging e del collaudo è un segmento in cui la Cina si avvicina alla parità globale e detiene persino una posizione di leadership a livello locale. Tra i principali attori internazionali figurano Amkor negli Stati Uniti, UTAC a Singapore, Nepes in Corea e Unisem in Malesia. In Cina, JCET è leader del settore, essendo cresciuta grazie a sforzi interni e acquisizioni strategiche fino a diventare il più grande operatore al mondo. Anche Tongfu Microelectronics e Huatian Technology contribuiscono in modo significativo al mercato.

Dispositivo singolo IGBT SLKOR

I canali di vendita includono i principali distributori, le fiorenti piattaforme di e-commerce e i commercianti spot che sostengono innumerevoli imprenditori a Zhongguancun, Pechino, e a Huaqiangbei, Shenzhen. Leader statunitensi come Arrow e Avnet, e la taiwanese WPG dominano a livello globale. Digi-Key è leader nell'e-commerce con 3.25 miliardi di dollari di fatturato, seguita da Mouser e Future Electronics. Le controparti nazionali, come China Electronics Port e Huaqiang Group, registrano un fatturato annuo superiore a 10 miliardi di yuan, mentre Taikoyuan continua a crescere. Sebbene possano mancare del controllo tecnologico di base, le loro solide reti di clienti garantiscono un'influenza significativa. Le piattaforme di e-commerce locali come LCSC, Yunhan e Liexin, gestite da colleghi di vecchia data, stanno avanzando rapidamente, in modo paragonabile a Digi-Key. Kinghelm Antenne GPS/Beidou (www.kinghelm.net) e MOSFET SLKOR (www.slkoric.comAnche altri hanno beneficiato di queste reti. I commercianti di Huaqiangbei non solo servono le PMI, ma fungono anche da magazzini e centri di distribuzione, garantendo la prosperità dell'ecosistema dei componenti elettronici. Personalmente, mi piace condividere conoscenze e storie sui circuiti integrati con questi imprenditori: è utile, divertente e mai stancante (rimanete sintonizzati per il prossimo capitolo).