La fabbrica automatizzata IBM degli anni '70 sfornava un chip al giorno. Le fabbriche moderne impiegano settimane

Questo divario è l'elemento più concreto nel racconto del progetto SWIFT, pubblicato da IEEE Spectrum nel numero di dicembre 2024. La media del settore è di 36 ore per strato di lavorazione, si legge nell'articolo, contro le 5 di SWIFT. I chip moderni usano più strati e wafer più grandi, e la lavorazione è più complessa. Secondo IEEE Spectrum, però, questi fattori non colmano la distanza.

Harding dirigeva il gruppo di ricerca sulla produzione di IBM a East Fishkill, nello stato di New York. Lavorava in IBM da tre anni quando nel 1961 nacque la Components Division. Fu allora che si assunse la responsabilità delle attrezzature necessarie a costruire i dispositivi a stato solido del System/360.

Il progetto che guidava, SWIFT, si basava su settori: ogni contenitore racchiudeva tutte le attrezzature di lavorazione dei wafer necessarie per un segmento della fabbricazione tra un'esposizione litografica e la successiva. È quanto mostra il diagramma di un brevetto del 1973 riprodotto da IEEE Spectrum.

Cosa mostra davvero la cronologia

Il confronto non è omogeneo, e IEEE Spectrum lo dice. Le fabbriche di oggi lavorano wafer grandi come pizze piccole e gestiscono molti più strati. SWIFT ha dimostrato un principio di progettazione, non un parametro di riferimento a parità di condizioni: automatizzare lo spostamento e il raggruppamento delle fasi di processo invece di impilare postazioni manuali in una marcia a singhiozzo lunga un mese.

All'epoca i chip di memoria passavano attraverso decine di stazioni manuali nell'arco di circa un mese. Se quel principio possa essere spinto oltre oggi è una questione separata, e l'articolo non risponde. Osserva soltanto che molte innovazioni di SWIFT sono ormai comuni, mentre i suoi tempi di attraversamento non sono mai stati eguagliati.

L'economia moderna poggia su una sola strada a Spruce Pine, nella Carolina del Nord.

Questa frase, citata da Construction Physics e ripresa dall'economista Ethan Mollick, indica l'altra metà della storia della capacità produttiva: i materiali. A Spruce Pine due aziende, Covia, controllata di Sibelco, e The Quartz Corp, estraggono il quarzo ad alta purezza usato per fabbricare i crogioli del processo Czochralski. In quel processo il polisilicio viene fuso oltre 1.400 gradi Celsius e tirato in lingotti monocristallini.

Construction Physics stima che Spruce Pine produca da 180.000 a 200.000 tonnellate di quarzo ad alta purezza all'anno, e cita un dato del 2013 di 80.000 tonnellate nel mondo per tutte le qualità di quarzo. Il quarzo ad alta purezza costa nell'ordine di 10.000 dollari la tonnellata. I crogioli durano circa 400 ore di esercizio, e un forno ne consuma da 20 a 25 all'anno.

Uno studio citato da Construction Physics attribuiva ai crogioli il 30% del costo di produzione dei lingotti di silicio monocristallino.

Il collo di bottiglia è reale, l'apocalisse no

Construction Physics qui è prudente. Il quarzo di Spruce Pine non è un perno insostituibile; le alternative non sono ancora sviluppate, non sono altrettanto buone e non costano altrettanto poco. Tagliare le forniture non fermerebbe del tutto i semiconduttori, ma i rendimenti calerebbero e i costi salirebbero. Nuove fonti e nuovi materiali per i crogioli sono allo studio.

L'uragano Helene ha offerto a questa tesi una prova sul campo alla fine del 2024. Tom's Hardware ha riferito il 1° ottobre che la tempesta aveva scaricato oltre due piedi di pioggia su Spruce Pine, tagliato le strade e lasciato i residenti senza corrente. Sibelco aveva confermato la sospensione delle attività, secondo il resoconto. The Quartz Corp ha detto a The Verge che era troppo presto per stabilire se il suo impianto di produzione fosse stato colpito. I tentativi ripetuti di contattare Sibelco sono falliti perché il servizio telefonico era interrotto.

La capacità produttiva, dunque, non dipende solo da quanto velocemente gira una linea o da quanti soldi stanzia un governo.

Il gabinetto indiano ha approvato circa 6,5 miliardi di dollari per la produzione di smartphone e circa 13,3 miliardi di dollari in più per i semiconduttori nel luglio 2026, ha riferito TechCrunch. La Cina, intanto, deteneva ancora il 63% della produzione mondiale di smartphone nel 2025 contro il 18% dell'India, secondo Counterpoint Research.

Texas Instruments, dal canto suo, ha dichiarato in ottobre 2024 che la produzione nella sua fabbrica GaN di Aizu, in Giappone, avrebbe quadruplicato la capacità interna di GaN. Ognuno di questi numeri dipende, a un certo punto, da un crogiolo.