Da dove viene la capacità produttiva dei chip: fab, materiali e la linea da 5 ore

"Capacità" sembra un numero semplice: quanti wafer uno stabilimento riesce a far passare in un mese. Non lo è. La capacità è una catena di processi, materiali e macchine, e l'anello più debole fissa il tetto.

Quello che segue è ciò che le fonti mostrano davvero su da dove viene quel tetto. La ricostruzione si basa su articoli di IEEE Spectrum, Tom's Hardware, TechCrunch, CNBC, Texas Instruments e Construction Physics.

La prima linea automatizzata andava più veloce

La storia del Project SWIFT di IBM raccontata da IEEE Spectrum è il punto di partenza migliore, perché mostra quanto l'industria si sia allontanata dalla fabbricazione in un solo giorno. Nel 1970 Bill Harding, allora responsabile del gruppo Manufacturing Research di IBM a East Fishkill, nello stato di New York, propose una linea di fabbricazione dei wafer completamente automatizzata, capace di produrre circuiti integrati in meno di un giorno. All'epoca, osserva IEEE Spectrum, circuiti integrati come i chip di memoria RAM venivano prodotti tipicamente in una marcia di un mese, fatta di soste e ripartenze attraverso decine di postazioni manuali. I numeri di quel resoconto di IEEE Spectrum sono quelli da tenere a mente. SWIFT impiegava in media 5 ore per completare ogni strato del suo processo di fabbricazione. Le fab moderne più veloci impiegano 19 ore per strato di processo, secondo lo stesso articolo, e la media del settore è di 36 ore. I circuiti integrati moderni sono costruiti con molti più strati, su wafer più grandi, e il processo è più complesso. Secondo IEEE Spectrum, però, questi fattori non colmano del tutto il divario.

La linea di produzione automatizzata di Harding era davvero, veramente rapida.

Le fab da miliardi di dollari di oggi misurano il tempo di fabbricazione di un circuito integrato avanzato in settimane, non in giorni, riferisce IEEE Spectrum. L'articolo nota anche che le innovazioni di SWIFT sono ormai comuni negli impianti di chip altamente automatizzati, ma il suo tempo di attraversamento non è mai stato eguagliato. È questo il modo utile di leggere le dichiarazioni sulla capacità: la produzione di una fab dipende da quanti strati riesce a processare e con quale velocità, non solo da quanto è grande l'edificio.

I programmi nazionali aggiungono capacità, non strati

Oggi i governi competono direttamente sulla capacità. Il 15 luglio 2026 TechCrunch ha riferito che l'India ha presentato un Mobile Phone Manufacturing Scheme da 625 miliardi di rupie (circa 6,5 miliardi di dollari), un programma quinquennale che premia i produttori di smartphone sulle vendite ammissibili con incentivi che vanno dal 2,25% al 5%, più un ulteriore 1,5% per l'approvvigionamento di componenti e sottogruppi chiave in India.

New Delhi ha inoltre stanziato altri 1.280 miliardi di rupie (circa 13,3 miliardi di dollari) per sostenere la produzione nazionale di semiconduttori, ampliando un programma di incentivi per i chip da 10 miliardi di dollari lanciato nel 2021. La portata del divario è nello stesso pezzo di TechCrunch. La Cina ha rappresentato il 63% della produzione mondiale di smartphone nel 2025, contro il 18% dell'India, secondo Counterpoint Research. Il programma indiano per gli smartphone dura fino a marzo 2031, e il governo prevede che la produzione di telefoni cellulari in quel periodo arrivi a circa 39.000 miliardi di rupie (circa 405 miliardi di dollari) e che il piano crei circa 60.000 posti di lavoro diretti. Apple ha iniziato ad assemblare iPhone in India nel 2017 e ora circa il 25% dei suoi iPhone è prodotto lì, riferisce TechCrunch.

La Malaysia sta seguendo una strada diversa verso la stessa catena. CNBC ha riferito il 18 aprile 2024 che la Malaysia detiene il 13% del mercato globale dei servizi di packaging, assemblaggio e test dei chip, secondo un rapporto della Malaysian Investment Development Authority datato 18 febbraio. Il secondo ministro delle Finanze Amir Hamzah Azizan ha detto a Karen Tso di CNBC ai meeting di primavera del FMI a Washington che "il comparto dei semiconduttori è ora nella fase di crescita e la Malaysia ne trarrà beneficio".

Interrogato sulla concorrenza di Cina e Stati Uniti, Amir Hamzah ha detto che il paese non considera la Cina, il maggiore partner commerciale della Malaysia, un rivale: "Penso che la realtà sia che c'è crescita sufficiente per tutti. Quindi ognuno ne trarrà qualche beneficio". Ha aggiunto che la Malaysia non punta "a entrare di petto nella competizione di fascia alta, dove forse gli Stati Uniti stanno portando tutti i pezzi".

Una sola città, un solo materiale

La capacità dipende anche da materiali che raramente finiscono in prima pagina. Spruce Pine, nella Carolina del Nord, ospita miniere di quarzo ad alta purezza che producono quarzo ultra-puro, usato per fabbricare i crogioli che contengono il silicio fuso mentre viene trasformato in lingotti. Tom's Hardware ha riferito il 1 ottobre 2024 che l'uragano Helene ha portato oltre due piedi di pioggia su Spruce Pine, tagliando le strade e lasciando i residenti senza elettricità. Era difficile valutare i danni alle due società minerarie, Sibelco North America e The Quartz Corp. The Quartz Corp ha detto a The Verge che era troppo presto per stabilire se il suo impianto di produzione di quarzo ad alta purezza fosse stato colpito, secondo Tom's Hardware, che ha aggiunto che Sibelco avrebbe confermato una sospensione delle operazioni. Tom's Hardware ha anche ricordato che un incendio del 2008 nella città interruppe il flusso di quarzo ad alta purezza verso il mercato mondiale, e che un arresto della produzione oggi potrebbe avere conseguenze più gravi, perché il mondo ha bisogno di più chip rispetto al 2008.

Construction Physics ha esaminato l'affermazione secondo cui tutta la produzione di semiconduttori dipende dal quarzo di Spruce Pine, in un articolo pubblicato l'8 novembre 2024. Il suo verdetto: il quarzo di Spruce Pine non è proprio un perno insostituibile, ma le alternative sono tutte una combinazione di non ancora sviluppate, non altrettanto buone e non altrettanto economiche. Tagliare la fornitura probabilmente non soffocherebbe del tutto i semiconduttori, ma significherebbe rese in calo e costi in aumento, secondo quell'analisi.

Lo stesso articolo espone in dettaglio i vincoli di processo. La maggior parte dei semiconduttori moderni è fatta di silicio puro al 99,9999999%, noto come 9N, per i microchip, e un po' meno puro, da 6N a 8N, per le celle solari. Il silicio monocristallino è prodotto quasi interamente con il processo Czochralski, in cui il polisilicio viene fuso in un crogiolo di quarzo a più di 1400 gradi Celsius. I crogioli di quarzo costano diverse migliaia di dollari l'uno, sono limitati a circa 400 ore di funzionamento, e un articolo ha stimato che il 30% del costo di produzione dei lingotti di silicio monocristallino veniva dai crogioli, riferisce Construction Physics.

Materiali, non solo macchine

I produttori di chip stanno ampliando la capacità anche su materiali specifici. Texas Instruments ha annunciato il 24 ottobre 2024 di aver avviato la produzione di semiconduttori di potenza al nitruro di gallio nel suo stabilimento di Aizu, in Giappone. Insieme alla produzione GaN già attiva a Dallas, in Texas, questo porterà TI a produrre internamente quattro volte più semiconduttori di potenza basati su GaN man mano che Aizu sale a regime. Mohammad Yunus, vicepresidente senior di TI per Technology and Manufacturing, ha dichiarato nell'annuncio che l'azienda ha "qualificato con successo la nostra tecnologia GaN da 200 mm" e punta a portare la produzione interna a oltre il 95% entro il 2030.

TI ha detto di aver sperimentato i processi di produzione GaN su wafer da 300 mm all'inizio del 2024, e che i suoi processi GaN ampliati sono completamente trasferibili alla tecnologia da 300 mm. L'azienda ha anche dichiarato di essersi impegnata a usare elettricità 100% rinnovabile nelle sue operazioni negli Stati Uniti entro il 2027 e in tutto il mondo entro il 2030. Nulla di tutto questo cambia l'aritmetica di una fab, ma cambia chi può rifornirla.

Messi insieme, i documenti suggeriscono che la capacità si capisce meglio come una pila: la linea di processo e i suoi tempi per strato, i programmi nazionali di incentivi che pagano i nuovi impianti, e le miniere e i crogioli che li riforniscono. L'esempio di IBM fissa il riferimento storico. Le fab moderne, secondo i numeri dello stesso IEEE Spectrum, non lo battono ancora.