12/11/2025
Nuove frontiere dell'innovazione nei semiconduttori e nell'IA
Sugito (Capital Group): il settore affronta sfide post-Legge di Moore, aprendo a nuove tecnologie come il packaging avanzato e l'AI edge
Il settore dei semiconduttori sta attraversando una fase di profonda trasformazione. Per decenni, lo sviluppo è stato guidato dalla celebre Legge di Moore, la previsione del co-fondatore di Intel, Gordon Moore, secondo cui il numero di transistor sui chip sarebbe raddoppiato ogni due anni. Questa tendenza ha reso i chip più piccoli, veloci ed economici, rivoluzionando infrastrutture, case e dispositivi mobili. Tuttavia, la corsa alla miniaturizzazione, che mira a ridurre i transistor oltre la soglia del nanometro, incontra ostacoli significativi. L'aumento esponenziale dei costi di produzione, ad esempio, sta ridefinendo la roadmap dei produttori, portando a significative deviazioni dal percorso tracciato dalla Legge di Moore.
L'industria dei semiconduttori risponde alle sfide della miniaturizzazione con nuove strategie e tecnologie. Questi approcci includono l'esplorazione di diverse architetture e lo sviluppo di metodi di testing innovativi per migliorare la resa, ovvero il numero di chip funzionanti per wafer, gestendo al contempo i limiti fisici ed economici.
Packaging avanzato
Il packaging avanzato rappresenta un insieme di tecniche moderne per assemblare i semiconduttori, migliorandone prestazioni, efficienza energetica, dimensioni e funzionalità. Differisce dal packaging tradizionale, che si limita a proteggere e connettere il chip, integrando invece più chip, detti chiplet, o altri componenti in un formato compatto e ad alte prestazioni.
Questo mercato è fortemente influenzato dalla crescente domanda di intelligenza artificiale (IA), reti 5G e applicazioni di High-Performance Computing (HPC). Tali tecnologie richiedono chip capaci di elaborare dati ad alta velocità, con una sempre maggiore prossimità tra l'unità di calcolo e la memoria. Il packaging avanzato permette di integrare più chip in un singolo package, riducendo la latenza del segnale e i consumi energetici. Ad esempio, le architetture a chiplet usate nei data center si avvalgono di queste soluzioni per un'interconnessione efficiente dei die, potenziando la scalabilità e le performance per carichi di lavoro IA e HPC.
Nonostante il suo sviluppo sia iniziato solo nei primi anni 2000, il mercato globale del packaging avanzato ha raggiunto circa 40 miliardi di dollari nel 2024, con previsioni di crescita a 55 miliardi di dollari entro il 2030. Questo lo rende un segmento dinamico e in rapida espansione nell'industria dei semiconduttori.
Architetture 3D
Con la miniaturizzazione sempre più complessa e costosa, la progettazione dei semiconduttori si sta orientando verso le architetture tridimensionali. Questo metodo consente una maggiore densità e un minore consumo energetico per unità di superficie del wafer di silicio, ottimizzando le capacità di calcolo e l'efficienza energetica.
Le architetture 3D sono sempre più diffuse in vari segmenti dell'industria, inclusi i chip di memoria NAND e quelli logici. Nel segmento 3D NAND, le celle di memoria vengono impilate verticalmente in centinaia di strati, aumentando notevolmente la densità di archiviazione e riducendo il costo per bit. Il mercato di queste memorie ha raggiunto circa 28 miliardi di dollari nel 2024, con previsioni di crescita fino a 150 miliardi entro il 2034, sostenuto dalla domanda di data center, smartphone e sistemi automotive.
Al contempo, la 3D DRAM è ancora nelle fasi iniziali di sviluppo. Aziende come Micron, Samsung Electronics e SK Hynix stanno attivamente lavorando a questa tecnologia, ma la produzione su larga scala richiederà ancora diversi anni. La capacità di investire con un orizzonte di lungo periodo può fare la differenza in questo contesto. Dedicare tempo a incontrare aziende, esperti del settore e fornitori, specialmente in ambiti ciclici come i semiconduttori, offre agli investitori un vantaggio nell'identificare le tendenze strutturali e le società meglio posizionate.
Tecniche di produzione complesse
Il passaggio alle architetture 3D e all'integrazione eterogenea richiede progressi significativi nelle tecniche di produzione dei semiconduttori. La creazione di strutture verticali presenta sfide ingegneristiche uniche, come la necessità di film ultra-sottili per contenere le dimensioni complessive della struttura, che richiedono tecnologie di deposizione innovative con precisione a livello atomico, e di fori di connessione molto stretti e profondi, detti vias, che richiedono tecniche di incisione ad alto rapporto d'aspetto.
Queste innovazioni non sono solo abilitanti, ma stanno diventando elementi di differenziazione per aziende come Applied Materials, Lam Research Corp e Tokyo Electron, generando decine, se non centinaia, di nuove fasi di processo e ridisegnando il panorama competitivo dell'industria dei semiconduttori per gli anni a venire. Inoltre, con prodotti sempre più complessi e compatti, la valutazione della loro funzionalità diventa più difficile. Il passaggio ad architetture tridimensionali e l'integrazione eterogenea di più chip in un unico package complicano ulteriormente le attività di testing. Con l'aumento dei costi di produzione, anche gli errori diventano più onerosi, accrescendo il valore delle strategie di prevenzione e misurazione. Di conseguenza, le apparecchiature destinate al monitoraggio e alla valutazione dei processi stanno assumendo un ruolo sempre più critico nella produzione di semiconduttori.
ASML e KLA Corporation hanno effettuato investimenti significativi in questo ambito. Il sistema E-Beam di ASML è fondamentale nell'individuare difetti minimi e casuali che potrebbero sfuggire agli strumenti ottici durante il processo di litografia. KLA è specializzata in soluzioni di controllo dei processi lungo l'intero flusso produttivo dei semiconduttori. Alcune delle sue apparecchiature sono in grado di ispezionare circa ottomila miliardi di transistor - ciascuno delle dimensioni di soli 5 nanometri - su un singolo wafer da 12 pollici.
Dall'IA cloud all'IA edge
Sebbene l'attenzione si sia finora concentrata sulle innovazioni nei processi produttivi e sul computing ad alte prestazioni, una crescente ondata di innovazioni sta emergendo anche a livello applicativo, in particolare su come e dove l'IA viene distribuita. Sempre più spesso, l'innovazione è guidata non solo dal modo in cui i chip vengono prodotti, ma anche da come vengono utilizzati. In questo senso, una nuova frontiera di grande interesse è rappresentata dall'IA edge. Questo cambiamento riflette una tendenza più ampia: con dispositivi sempre più intelligenti e autonomi, la domanda di elaborazione localizzata e in tempo reale sta accelerando, aprendo nuove opportunità in termini di prestazioni, efficienza ed esperienza utente oltre il cloud.
I produttori di smartphone stanno esplorando attivamente questo ambito. Operatori di spicco come Apple, Samsung e diversi OEM cinesi, tra cui Oppo, Vivo, Xiaomi e Huawei, stanno promuovendo le loro novità nelle tecnologie di IA edge. Questo trend apre nuove opportunità, specialmente considerando la stagnazione delle vendite globali di smartphone negli ultimi anni, dovuta a una combinazione di saturazione del mercato, incertezze economiche e cicli di upgrade più lunghi. L'introduzione di funzionalità IA avanzate potrebbe contribuire a rilanciare le vendite, sia in termini di unità che di innovazione tecnologica. Secondo le proiezioni, il mercato globale dell'IA edge passerà dai 20,4 miliardi di dollari del 2023 a 270 miliardi nel 2032.
Una delle principali sfide che l'IA edge deve affrontare oggi è l'assenza di una vera e propria killer app. Sebbene i produttori di smartphone abbiano introdotto funzionalità utili, come il Circle to Search di Samsung o la traduzione simultanea, il mercato non ha ancora individuato un'applicazione di riferimento in grado di trainare un'adozione di massa. Esistono chiare potenzialità in ambiti come gli assistenti personali e la traduzione in tempo reale, ma non è ancora emersa una funzione imprescindibile che definisca l'esperienza IA edge.
Timur Sugito, Analista degli investimenti di Capital Group
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