3.3 Semiconduttori

Politiche settoriali

Il punto di partenza

L’UE ha punti di forza e leadership in alcuni segmenti del mercato dei chip, ma la sua posizione è influenzata, come nella maggior parte degli altri settori, dalla forte dipendenza dagli operatori extra-UE e dalla scarsa presenza in segmenti innovativi di alto valore. Il mercato globale dei chip è stato valutato a 520 miliardi di dollari nel 2023 e si prevede una crescita del 13,1% nel 2024 [xlii]. Il mercato dell’UE è valutato in 57 miliardi di dollari e rappresenta circa il 10% dell’offerta globale lungo la catena del valore, in calo rispetto al 20% degli anni Novanta. Il suo valore attuale è la metà dell’obiettivo del 20% per il 2030 [cfr. Figura 10]. Anche la quota dell’UE nella capacità globale di produzione di wafer è scesa al 7%. Nel 2023, il mercato dell’UE è cresciuto del 5,9%, mentre le Americhe, l’Asia-Pacifico e il Giappone hanno subito una flessione.

La natura globale degli acquirenti di semiconduttori, insieme alla crescente domanda per la maggior parte dei tipi di chip, comporta la necessità di una scala massiccia per sviluppare e produrre chip. La maggior parte delle aziende ha modelli di business “fabless” (senza fabbriche), in cui la produzione viene esternalizzata alle fonderie. Ne consegue una struttura di mercato dominata da un piccolo numero di grandi operatori, cui si aggiungono operatori più piccoli che controllano nicchie di natura oligopolistica. In questo contesto, gli Stati Uniti si sono specializzati nella progettazione di chip, la Corea, Taiwan e la Cina nella produzione degli stessi, il Giappone e alcuni Stati membri dell’UE (come i Paesi Bassi) nei materiali e nelle attrezzature chiave, come ottica, chimica e macchinari.

L’UE ha sviluppato una forte presenza e capacità in specifici segmenti di chip, tra cui sensori, controlli di potenza e chip maturi per microcontrollori e periferiche per auto. Tuttavia, in questi segmenti il valore aggiunto potrebbe essere eroso dall’insourcing della progettazione da parte degli utenti industriali e dalla concorrenza della produzione a basso costo, ad esempio dalla Cina. I settori in cui l’UE ha sviluppato una chiara leadership sono le apparecchiature e i materiali, in particolare le macchine litografiche (ASML – senza le quali nessun chip avanzato al mondo al di sotto dei 7 nm può essere prodotto in modo efficiente), la deposizione (ASM e altri), i substrati e i gas, nonché i test (IMEC). Tuttavia, questo primato potrebbe essere messo in discussione dai controlli sulle esportazioni in un contesto di crescenti tensioni geopolitiche a livello mondiale.

D’altra parte, l’UE manca di capacità di memoria e di processori avanzati per HPC e unità di elaborazione grafica (GPU). Ciò rende l’industria europea dell’intelligenza artificiale dipendente dall’hardware prodotto in gran parte dall’azienda statunitense Nvidia, uno dei principali fornitori di GPU. Attualmente in Europa non ci sono fonderie che producono nodi inferiori a 22 nm, mentre Samsung e TSMC di Taiwan detengono il dominio del mercato. Di conseguenza, l’UE e gli Stati Uniti dipendono dall’Asia per il 75%-90% della produzione di chip [nota 15]. Infine, l’Europa dipende fortemente da paesi terzi come la Cina per la fornitura di germanio e gallio, nonché per la progettazione, il confezionamento e l’assemblaggio, tradizionalmente affidati all’Asia orientale.

Circa tre quarti del valore aggiunto totale dell’industria dei semiconduttori è oggi attribuito ai progettisti di chip e alle fonderie, ma si prevede uno spostamento verso il packaging avanzato. La catena del valore globale dei semiconduttori comprende sette attività differenziate: progettazione, automazione della progettazione elettronica (EDA) e proprietà intellettuale di base (IP di base), front-end (produzione di wafer di silicio), back-end (assemblaggio, packaging e test), attrezzature e strumenti, materiali. In questo contesto, la progettazione di chip rappresenta il 50% del valore aggiunto totale del settore, mentre la fabbricazione di wafer front-end rappresenta il 24% del valore aggiunto. Seguono le attrezzature e gli strumenti con l’11% e tutte le altre fasi che rappresentano ciascuna circa il 5% del valore aggiunto [cfr. Figura 11]. La situazione rimarrà probabilmente invariata nei prossimi anni, anche se si verificheranno alcuni spostamenti: si prevede che il fabbisogno di CAPEX più elevato si concretizzerà negli impianti di packaging avanzato, mentre attualmente il fabbisogno di CAPEX più elevato si registra nei wafer di silicio.

Nel prossimo decennio, il valore aggiunto nel settore globale dei chip continuerà quindi a essere catturato dagli operatori con forti capacità architettoniche e di progettazione, o con una scala di ricerca e innovazione nella produzione delle linee di prodotto più avanzate. I cicli di sovraccapacità e carenza dell’offerta probabilmente persisteranno nel lungo periodo, poiché i requisiti di investimento rimangono elevati e il sostegno pubblico (oggi pari al 50% del fabbisogno totale) è necessario. La concentrazione in aree geografiche specializzate su larga scala e le installazioni su vasta scala saranno inevitabili. Dal punto di vista della domanda, i volumi dei prodotti più avanzati continueranno a dipendere dalla produzione di smartphone, dall’elettrificazione, dall’informatica e dall’industria automobilistica, i cui sviluppi di mercato e le cui esigenze di innovazione sono difficili da prevedere. La domanda di chip meno innovativi sarà sostenuta, ma la loro fornitura sarà più soggetta alla concorrenza sui prezzi e sui costi, oltre che a politiche e pratiche non di mercato.

Gli squilibri e le fluttuazioni della domanda saranno strutturali, con un’offerta costosa da testare e fornire, difficilmente sincronizzata e spesso disallineata. La miniaturizzazione è destinata ad aumentare. L’industria si sta ormai spostando al di sotto dei 2 nm, ma le capacità necessarie per innovare a livello interno in questa tecnologia sono praticamente inesistenti nell’UE. Nel corso del tempo saranno necessari anche nuovi processi produttivi, prodotti e chip innovativi (neuromorfi e quantistici). I progressi tecnologici si estenderanno al packaging back-end, agli sviluppi verticali dei substrati e ai nuovi materiali per i wafer. Saranno sempre più necessarie competenze avanzate e manodopera esperta. La disponibilità di competenze ingegneristiche specializzate per la R&S e la produzione determinerà o comprometterà il vantaggio competitivo dell’UE.

Alcuni di questi problemi sono stati affrontati dal regolamento sui chip dell’UE. Il regolamento affronta queste sfide nella misura necessaria a mantenere la leadership dell’UE nei segmenti di prodotto mainstream e alle frontiere dell’innovazione (ad esempio, quantistica e chiplet), a rafforzare l’autonomia della strategia aperta e a fungere da contrappeso strategico, in particolare per quanto riguarda i processori logici per l’informatica. Il regolamento sui chip dell’UE mira a dare all’Europa un’influenza sui segmenti chiave della catena di valore dei semiconduttori. L’obiettivo è quello di sostenere l’innovazione “dal laboratorio alla fabbrica”, attrarre investimenti e potenziare le capacità produttive interne, nonché mettere in atto meccanismi di monitoraggio e di risposta in caso di interruzioni dell’approvvigionamento. Giustamente, uno dei principi fondamentali del regolamento sui chip dell’UE è l’obiettivo di rendere operative le fabbriche più avanzate in grado di produrre chip a 2 nm nell’UE entro il 2030.

Tuttavia, nonostante il regolamento sui chip, gli investimenti complessivi e il sostegno pubblico alla produzione di semiconduttori nell’UE rimangono inferiori a quelli degli Stati Uniti. L’industria dei semiconduttori dell’UE sta investendo in misura inferiore a quella necessaria per sostenere la domanda prevista; inoltre, la governance degli investimenti nei chip nell’UE è caratterizzata da processi lunghi e da posizioni contrastanti e non coordinate degli Stati membri. Dalla proposta di un regolamento europeo sui chip [xliii] sono stati annunciati nell’UE circa 100 miliardi di euro di investimenti complessivi nella diffusione industriale, ma la maggior parte è sostenuta dagli Stati membri sotto il controllo degli aiuti di Stato, mentre solo una minima parte di 3,3 miliardi di euro proviene dal bilancio dell’UE. Per contro, il CHIPS Act statunitense ha stanziato 52 miliardi di euro solo in sussidi federali per la ricerca e la produzione, senza contare i sussidi statali, i crediti d’imposta e i prestiti. Per quanto riguarda specificamente la R&S, l’UE ha stanziato circa 5 miliardi di euro per rafforzare il proprio ecosistema di chip, rispetto agli 11 miliardi di dollari stanziati dagli Stati Uniti. Data la complessità tecnologica dell’industria dei semiconduttori, l’entità degli investimenti richiesti e i lunghi tempi di realizzazione industriale, il regolamento sui chip è stato un buon primo passo, ma deve già confrontarsi con le mosse decisive di altri blocchi geopolitici e deve essere intensificato per sostenere la futura competitività dell’UE, compresa la fornitura di nuclei elettronici essenziali per molte industrie strategiche.

L’assenza di grandi operatori dell’UE nei settori dell’elettronica e degli utenti finali, che determina un debole coordinamento dei requisiti della domanda, rappresenta un’ulteriore sfida politica significativa. Le aziende dell’UE non hanno raggiunto una scala sufficiente nei settori verticali dell’elettronica, rendendo difficile investire in segmenti di semiconduttori più innovativi e all’avanguardia senza visibilità sulla domanda. La battaglia per attirare in Europa imprese extracomunitarie potrebbe facilmente sfociare in una concorrenza intracomunitaria in materia di sussidi, a vantaggio del nuovo insediamento di operatori esistenti provenienti da paesi extra-UE, anziché rafforzare l’autonomia delle imprese dell’UE.

È quindi necessario un nuovo approccio, più articolato e concertato, per rafforzare la futura competitività dell’UE in questo settore. Il coordinamento delle sfide della ricerca e dei requisiti della domanda, il finanziamento di linee pilota innovative e di implementazioni produttive e l’assegnazione di sussidi a specifiche fasi di prodotto e di processo determineranno la capacità dell’UE di aumentare la sovranità e la leadership in determinati segmenti industriali.

Obiettivi e proposte

L’UE deve ridurre il rischio di dipendenze strategiche e migliorare le proprie capacità nei semiconduttori, concentrandosi sui segmenti della catena di fornitura in cui ha o può sviluppare un vantaggio competitivo. L’UE dovrebbe mirare a:

• Potenziare la R&S in determinati segmenti di prodotto tradizionali e innovativi, come i nodi più grandi (sensori, controlli di potenza, ecc.), dove l’UE è già presente.
• Sviluppare una posizione di sovranità nei processi di progettazione e produzione, incentivando il trasferimento tecnologico solo per le tecnologie di produzione più recenti.
• Rafforzare le aziende dell’UE di comprovata eccellenza in apparecchiature e materiali selezionati per i semiconduttori, difendendo le loro ambizioni di esportazione ed espandendo i loro mercati di riferimento.

Per raggiungere questi obiettivi, il regolamento sui chip dell’UE dovrebbe essere rivisto e ampliato per aumentare i finanziamenti, il coordinamento e la velocità della cooperazione pubblico-privata a livello continentale, oltre a massimizzare gli sforzi congiunti per rafforzare l’innovazione nei semiconduttori e la presenza nei segmenti più avanzati dei chip. In particolare, si raccomanda di:

Creare uno stanziamento di bilancio dell’UE per i semiconduttori complementare agli stanziamenti degli Stati membri e garantire tutte le altre condizioni preliminari per lo sviluppo di una strategia a lungo termine dell’UE per i semiconduttori volta a rafforzare l’autonomia strategica aperta dell’Europa:

• Garantire uno stanziamento di bilancio centralizzato dell’UE dedicato ai semiconduttori, consentendo agli Stati membri di co-investire in iniziative prioritarie e progetti industriali ad alto valore aggiunto per l’UE.
• Facilitare i requisiti volontari di R&S e di domanda per aumentare la massa critica necessaria a sostenere gli investimenti strategici dell’industria dei chip dell’UE in chip innovativi (ad esempio linee pilota industriali condivise nell’industria automobilistica, nella robotica industriale, nel settore aerospaziale, nelle apparecchiature per le telecomunicazioni e nei dispositivi medici) salvaguardandoli dall’applicazione delle norme antitrust dell’UE.
• Definizione di preferenze per l’acquisto di chip per i prodotti dell’UE e di una nuova certificazione “Chip UE” per le gare d’appalto pubbliche e private, per sostenere la crescita delle imprese con sede nell’UE.
• Introduzione di un nuovo IPCEI “accelerato”, con cofinanziamento dal bilancio dell’UE e tempi di approvazione più brevi per i progetti sui semiconduttori, in linea con la strategia dell’UE per i semiconduttori [vedi sotto].

Lanciare una nuova strategia dell’UE per i semiconduttori basata su cinque pilastri:

• Finanziamento di laboratori di innovazione e sperimentazione situati vicino ai centri di eccellenza dell’UE esistenti (ad esempio CEA LETI, Fraunhofer e IMEC) per accelerare lo sviluppo di tecnologie avanzate, tra cui i chip per l’informatica neuromorfica e quantistica, i memristori/condensatori e i chiplet di dimensioni inferiori a 7 nm.
• Incentivi per le capacità di progettazione innovativa e per le aziende fabless. Poiché la proprietà dell’UE di grandi fonderie non è realistica in questa fase a causa dei livelli insostenibili di CAPEX e del costo del lavoro nell’Unione, fornire sovvenzioni o incentivi fiscali per la R&S alle aziende fabless che operano nella progettazione di chip.
• Sovvenzioni per le fonderie concentrate su segmenti strategici selezionati, in cui l’UE è più forte e la domanda è più robusta (ad esempio, settore automobilistico, manifatturiero e apparecchiature di rete), le tendenze sono favorevoli (elettrificazione e fonti rinnovabili) o l’innovazione è più rapida (architetture chiplet, chip IA).
• Sostegno al potenziale innovativo dei chip mainstream in nodi più grandi (oltre 28 nm) e dei chiplet, per sfruttare i punti di forza dell’UE nei settori consolidati e nelle applicazioni innovative (ad esempio l’industria automobilistica, i sensori per l’IoT, i controlli di potenza, la fotonica, ecc).
• Sovvenzione delle fasi di produzione più innovative. Mentre le capacità produttive dei processi front-end sono costose e potrebbero raggiungere sfide tecniche e finanziarie estreme al di sotto dei 2 nm, lo sforzo concertato dell’UE dovrebbe concentrarsi sui processi di packaging avanzato 3D back-end, sui materiali avanzati e sui processi di finitura.

Sostenere il consolidamento e la leadership europea nelle attrezzature per la produzione di semiconduttori (litografia, deposizione, ecc.) come pilastro della strategia a lungo termine dell’UE nel settore dei semiconduttori e come strategia di negoziazione geopolitica per i partenariati con i Paesi terzi al fine di rafforzare l’autonomia della catena del valore dell’UE.

Gestire sempre più i controlli sulle esportazioni a livello europeo e difendere gli interessi dell’UE in materia di attrezzature e materiali dalle restrizioni all’esportazione dei Paesi terzi.

Promuovere un regime di autorizzazioni favorevole a livello europeo per i chip in tutti gli Stati membri.

Data la complessità delle autorizzazioni e la quantità di risorse dirette e indirette necessarie (acqua, elettricità, strade, trasporti, ecc), adottare una procedura di autorizzazione semplificata a livello UE (ad esempio, in base al quadro di interesse pubblico prevalente) per i chip in tutti gli Stati membri.

Avviare un piano a lungo termine dell’UE per i chip quantistici, coordinando i finanziamenti e le scelte architettoniche ed evitando la duplicazione degli investimenti per concentrare i finanziamenti in modo efficiente.

Prevedere una sotto-componente dedicata ai chip del “Programma di acquisizione delle competenze tecnologiche” [come descritto nel capitolo “Colmare il divario di competenze”] per attrarre, sviluppare e mantenere competenze di livello mondiale nell’elettronica avanzata e nei semiconduttori.

Questo dovrebbe includere:

• Un visto d’ingresso speciale per laureati e ricercatori in elettronica avanzata per aumentare immediatamente la disponibilità di competenze ed esperienze in Europa.
• Nuove borse di studio in tutta l’UE per studenti di master e dottorato in università con eccellenza in settori rilevanti per aumentare la disponibilità di talenti nei semiconduttori.
• Tirocini e contratti temporanei con centri di ricerca pubblici e privati per garantire opportunità di lavoro precoci e immediate nelle aree strategiche individuate dalla strategia dell’UE e stimolare le sinergie tra università e industria.

Note bibliografiche

I Eurostat, ‘ICT Sector – value added, employment and R&D’, 2024.

ii EIB, EIB Investment Report 2022/2023, Resilience and renewal in Europe, 28 February 2023.

iii COM(2021) 118 final, Brussels, 9 March 2021. UNCTAD, Digital Economy Report 2019, 4 September 2019.

iv COM(2022) 289 final, Brussels, 29 June 2022.

v McKinsey, The economic potential of generative AI: The next productivity frontier, 2023.

vi Renda, A., Balland, P. A. and L., Bosoer, The Technology/ Jobs Puzzle: A European Perspective, 2023.

vii WEF, ‘Why we need to ramp up tech diplomacy to harness opportunities of the digital economy’, 28 December 2023.

viii COM(2023) 570 final, Brussels, 29 September 2023.

ix Mc Kinsey, ‘Securing Europe’s competitiveness: Addressing its technology gap’, 22 September 2022.

x COM(2024) 81 final, Brussels, 21 February 2024, p. 14.

xi Cullen International, ‘Mapping EU Regulators’, forthcoming.

xii See reference viii.

xiii For the EU, see reference vii. For the US, see BCG, ‘Accelerating the 5G Economy in the US’, 2023. For China, see Ericsson Mobility Report data and forecasts, ‘5G network coverage outlook 2023’, 2023.

xiv See reference viii.

xv ITU, ‘Facts and Figures 2023, Internet Traffic’, 2023.

xvi Deloitte, ‘Decision time for Europe’s telcos’, 2023.

xvii See reference viii.

xviii Dell’Oro Group, ‘Total Telcom Equipment Market Grows 2 Percent in 1H23’, 2023.

xix Statcounter Global Stats, 2023: https://gs.statcounter. com/os-market-share/mobile/europe/.

xx Statcounter Global Stats, ‘Mobile Vendor Market Share in Europe’, April 2024. For market shares by shipment volumes see https://www.statista.com/statistics/632599/ smartphone-market-share-by-vendor-in-europe/.

xxi COM(2024) 81 final, Brussels, 21 February 2024.

xxii See reference viii.

xxiii See reference ii.

xxiv Similarweb ranking: https://www.similarweb.com/top-websites/e-commerce-and-shopping/marketplace/.

xxv https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_24_2561.

xxvi https://www.statista.com/forecasts/1235161/europe-cloud-computing-market-size-by-segment.

xxvii Grand View Research, ‘High Performance Computing Market and Segment Forecast to 2030’, February 2023.

xxviii Euro-HPC, Press release, 13 November 2023.

xxix See reference viii.

xxx LEAM:AI, ‘Large AI Models for Germany – Feasibility Study 2023’, 2023. Moreover, in 2023 only, around two thirds of all notable machine learning models were released in the US: see Stanford University, ‘Artificial Intelligence Index Report 2024’, 2024.

xxxi Renda, A. and P. A., Balland, ‘Forge Ahead or Fall Behind – Why we need a United Europe of Artificial Intelligence’, CEPS Explainer, 2023.

xxxii International Federation of Robotics, ‘World Robotics 2022’, 2022. Both professional and consumer applications.

xxxiii International Federation of Robotics, ‘World Robotics 2023’, 2023.

xxxiv BCG, 2022: https://www.bcg.com/press/25august2022- quantum-tech-race-europe-cant-afford-to-lose.

xxxv US Department of Home Security, 2021: https://www.dhs.gov/ sites/default/files/publications/post-quantum_cryptography_ infographic_october_2021_508.pdf. Candelon, F., Bobier, J. F., Courtaux, M. and G., Nahas, ‘Can Europe Catch up with the US (and China) in Quantum Computing’, August 2022.

xxxvi McKinsey & Company, ‘Quantum Technology Monitor’, 2022. McKinsey & Company, ‘Quantum Technology Monitor’, 2023.

xxxvii BCG, ‘Eliminating the Ugliest 4 Hours of Your Work Week with GenAI’, April 2024.

xxxviii European Commission, Press Release IP/24/383, 24 January 2024.

xxxix https://www.darpa.mil/news-events/2023-08-09.

xl https://globalaichallenge.com/en/home.

xli https://fastcompanyme.com/news/dubai-launches-a-global-ai-competition-with-a-prize-pool-of-over-200000/.

xlii World Semiconductor Trade Statistics, ‘2023 Report’, 2023.

xliii European Commission, Press Release IP/23/2045, 18 April 2023.