Come Intel intende combattere la nuova guerra dei chip

L'azienda di Santa Clara investe in Europa, costruisce nuove fabbriche e cambia tecnologie e nomenclatura. Tutto per riuscire a tornare al vertice del mercato che le è sfuggito di mano

A metà settembre la Commissione europea ha annunciato un Chips Act, una strategia che mira a rafforzare l’industria europea dei microchip per raggiungere l’indipendenza e arrivare “almeno” al 20% del mercato globale, dominato da Stati Uniti, Taiwan e Corea del Sud. L’iniziativa cercherebbe di collegare ricerca e progettazione in diversi paesi, coordinare i finanziamenti tra gli stati dell’Unione e creare congiuntamente un “ecosistema all’avanguardia” di aziende di microchip, ha detto la presidente della Commissione Ursula von der Leyen durante il suo discorso sullo stato dell’Unione a Strasburgo.

La partita non è solo europea, ovviamente. L’anno scorso l’America ha pianificato di investire 52 miliardi di dollari con una legge chiamata Chips for America Act, mentre Cina e Giappone da tempo fanno scorrere fiumi di soldi in questo settore. Tutti sono consapevoli che il mercato è cambiato profondamente dagli anni Novanta quando Stati Uniti ed Europa fornivano rispettivamente il 37% e 44% dei semiconduttori mondiali. In questo momento il Paese che ha tutti gli assi in mano è Taiwan, dove hanno sede alcuni dei principali produttori strategici di semiconduttori e dove il rischio geopolitico è elevatissimo per via della vicinanza con la Cina.

Il piano di Intel per l’Europa

La partita nel Vecchio continente però non è solo europea: partecipano anche i big mondiali del settore, che investono in Europa come nel resto del mondo, a partire dal colosso americano Intel. “Intel ha in piano di investire miliardi di euro – ha detto lo stesso giorno dell’annuncio Christin Eisenschmid, vicepresidente e direttrice affari istituzionali mondiali di Intel – per ampliare la capacità produttiva di semiconduttori all’avanguardia in Europa. L’annuncio di un Chips Act per incoraggiare la creazione di un ecosistema europeo vibrante, avanzato e al passo con il futuro è una gradita iniziativa, in linea con le nostre comuni ambizioni di rinvigorire questo settore nell’Unione europea“.

La partita del microchip oggi è ancora più elevante perché, con l’improvvisa scarsità di prodotti che ha investito più di un settore produttivo in tutto il mondo e che è stata solo in parte causata dalla pandemia, ci siamo resi conto di quanto questo piccolo elemento sia critico per l’innovazione tecnologico e il funzionamento del pianeta: i microchip vanno nelle auto, nelle lavatrici, nella maggior parte degli apparecchi prodotti. La scarsità alza i prezzi e soprattutto rallenta la produzione. E questo è un problema.

La legge di Moore

Un altro è lo stallo tecnologico che, secondo molti analisti, ha bloccato il settore e segnatamente il gigante Intel, “motore” per tre decenni della rivoluzione dei personal computer e dei server cloud. La fine della legge di Moore, creata nel 1965 da Gordon Moore, il dirigente Intel che aveva notato che ogni anno il numero di componenti su un chip raddoppiava e il suo costo si dimezzava, pareva una certezza. L’anno scorso è anche “saltato” l’amministratore delegato di Intel e gli azionisti hanno richiamato Pat Gelsinger, veterano di trent’anni dell’azienda che per un decennio ha fatto molto anche come numero uno di Vmware e poi di Emc. Il suo ritorno è stato letto come la mossa giusta per ridare entusiasmo all’azienda e farle ritrovare la focalizzazione sulla ricerca tecnologica: una azienda di ingegneri e non di finanzieri, insomma.

Per questo non è una sorpresa, come evidenzia Scott Mokler, principle engineer ed engineering manager di Intel, che l’azienda ritenga di essere uscita da questo stallo e che, anzi, molte delle cose che stanno succedendo oggi sono solo transitorie e il futuro si prospetta molto più roseo di quanto non sembri. “La legge di Moore è tutt’altro che finita, e chi dice il contrario è perché non l’ha capita sino in fondo. Nel mondo è tutt’altro che finita e dentro Intel è una way of life, il battito del cuore che ci definisce“, dice Mokler.

I piani dei prossimi cinque anni

Durante Intel Accelerated 2021, la conferenza tech dell’azienda che si è tenuta ad agosto in modalità virtuale, Mokler assieme ad altri top manager di Intel e al loro capo Gelsinger, hanno mostrato una serie di novità “sulle quali avevamo già iniziato a lavorare prima del rientro di Pat – dice Mokler – ma che con lui hanno avuto una fortissima accelerazione“.

Intel ha presentato la roadmap tecnologica sino al 2025, mossa fondamentale per ridare prospettiva al mercato dei suoi clienti, e gli investimenti in Arizona per aumentare la capacità produttiva interna (si era parlato di un suo ridimensionamento nei mesi scorsi). Il bersaglio grosso da colpire è soprattutto la taiwanese Tsmc, che fornisce tra gli altri i chip ad Apple su progetto di quest’ultima. Tsmc, ma anche gli altri concorrenti, stanno vincendo la gara dei nanometri, cioè riescono a rimpicciolire più rapidamente alcuni componenti dei processori. Tra l’altro, gli accordi con Qualcomm che nel 2024 diventerà cliente di Intel è molto interessante.

La sorpresa dei nomi

Intel ha anche presentato una nuova serie di nomi per le tecnologie e i prodotti: addio all’era dei nanometri e benvenuti Angstrom (ci vogliono dieci Angstrom per fare un nanometro). Mentre Tsmc produce chip con lavorazioni a 7 nanometri, Intel li fa a 10 nanometri. In questo modo la tecnologia di Tsmc sembra migliore ma, sostiene Intel, non è così.

E per rendere più evidente la cosa ha cambiato i nomi delle lavorazioni: Intel 7 (processo produttivo 10 nanometri Enhanced SuperFin), Intel 4 (7 nanometri più “densi” dei 5 nanometri di Tsmc), Intel 3 (processo paragonabile ai 3 nanometri di Tsmc), Intel 20A (previsto per il 2024, è l’esordio della tecnologia RibbonFet e che manda in pensione l’attuale FinFet) e Intel 18A (che arriverà nel 2026).

Come cambiano i chip

Sopra questo l’azienda ha costruito altri due passaggi tecnologici: da una parte la seconda generazione del packaging Foveros, fondamentale per i chip impilati su più strati, e poi la rivoluzione nella produzione dei transistor veri e propri, con il passaggio dai transistor FinFet ai transistor Gate-all-around (Gaa) Fet che Intel chiama RibbonFet.

Mentre la “vecchia” tecnologia FinFet aveva una caratteristica forma a “pinna” che consisteva in un gate (l’elemento chiave del transistor) che circonda il canale nel quale fluiscono gli elettroni su tre lati, la crescente miniaturizzazione ha costretto tutti i produttori di processori a trovare soluzioni alternative perché gli elettroni sono troppo grandi per essere contenuti in transistor tradizionali sotto i 2 nanometri. La soluzione è creare canali variabili e avvolgimenti sui quattro lati che “guidino” il passaggio degli elettroni in scale sempre più piccole. Ma non c’è un modo solo per farlo.

Si devono utilizzare dei nanomateriali di varie forme: piatti e lunghi, a forma di foglio, di filo o, come via di mezzo, a forma di nastro. Samsung, per esempio, usa dei nanofogli che ha chiamato Multi-Bridge Channel (MbcFet). Altri centri di ricerca stanno sperimentando l’uso dei nanofili. Invece, Intel ha scelto la via di mezzo, cioè i nastri (ribbon, in inglese) che sono la base dei suoi RibbonFet.

Dal punto di vista del packaging, cioè il processo per mettere assieme tutti i differenti sottosistemi del processore in un unico “chip compatto”, Intel ha presentato in realtà due novità per rendere più compatti i chip sia gli accostamenti in orizzontale che l’impilamento in verticale dei differenti strati: sono rispettivamente le tecnologie di connessione Emib e Foveros.

Tutto questo si traduce in una serie di prodotti che vedranno la luce nei prossimi anni e che saranno, secondo Intel, molto più competitivi, dice Mokler, rispetto alla concorrenza. “Queste nuove tecnologie – dice – aprono la strada alla possibilità e alla flessibilità di progettare prodotti veramente nuovi nei prossimi anni“. Per Intel è una rivoluzione appena iniziata.