Intervista ad Alberto Caligiore

Innanzitutto, mi presento dottore. Sono Davide, editor-in-chief di Eurobull, una piccola rivista indipendente che si occupa di affari e governance europea, sotto i più diversi punti di vista – quali innovazione, ricerca e gli attori privati. Io stesso mi occupo nel mio dottorato di valutazione delle politiche pubbliche. La nostra prima domanda riguarda lei dottore. Si presenti ai nostri lettori. Qual è il suo background e qual è il suo ruolo in Canon?

Mi chiamo Alberto Caligiore, sono un fisico e ho lavorato, dalla seconda metà degli anni Ottanta del secolo scorso, nell’industria dei semiconduttori con diversi ruoli. Mi sono occupato dei processi di costruzione dei dispositivi elettronici e optoelettronici, proprio a partire da materiali semiconduttori. Ho lavorato nel campo dell’R&D, nei processi di supporto alla produzione e alla produzione stessa, ho anche partecipato a start-up di nuove fabbriche in questo settore. Dopodiché, ultimamente, mi sono spostato in Canon, dove mi occupo invece, quasi un po’ dall’altro lato della storia, di fornire le attrezzature che servono per i processi di creazione di semiconduttori.

Ecco, proprio su questo punto. Perché non spiega ai nostri lettori cosa sono i semiconduttori? Qual è il loro ruolo nella tecnologia corrente?

I semiconduttori sono dei materiali chimicamente molto diversi l’uno dall’altro, che sono accomunati da alcune caratteristiche intrinseche del materiale in sé per sé. Diciamo che una caratteristica fondamentale che li accomuna tutti è che le proprietà di conducibilità elettrica possono essere in qualche modo governate o modulate dall’esterno mediante l’applicazione di campi elettrici. Questa cosa è estremamente interessante perché consente di realizzare su questi materiali tutta la componentistica elettronica necessaria a realizzare dispositivi più svariati, dalle memorie ai microprocessori fino ai dispositivi di potenza, proprio sfruttando le caratteristiche intrinseche del materiale stesso.

Per queste applicazioni, i materiali devono essere a un elevato grado di purezza chimica e di solito sono cresciuti come monocristalli, per cui cresciuti in particolari reattori, e poi affettati per realizzare quelli che vengono chiamati comunemente wafer. Questi wafer sono delle slice, delle fette di questi materiali semiconduttori, di forma rotonda e di diametro diverso a seconda delle applicazioni e a seconda del grado di avanzamento del processo produttivo. Sulla loro superficie vengono realizzati i dispositivi che trovano le più svariate applicazioni. Ormai non c’è nessuna macchina, elettrodomestico, telefonino o computer che non sia basato sui semiconduttori. Il materiale assolutamente più utilizzato, nonché il più famoso, è il silicio. La maggior parte dei componenti elettronici che si trovano sul mercato sono basati su questo elemento.

Esistono anche tutta un’altra serie di semiconduttori, definiti composti. Questi non sono basati su una sola specie atomica – come nel citato caso del silicio – ma, sono invece un mix di due specie atomiche, come nel caso del carburo di silicio, dell’arseniuro di gallio o, del fosfuro di indio. Sono tutti materiali semiconduttori, che possono essere utilizzati in applicazioni diverse, in funzione di altre caratteristiche fisiche che li differenziano l’uno dall’altro.

Ecco, proprio sul lato delle applicazioni, nel contesto di quello di cui Canon si occupa, che ruolo hanno i semiconduttori? Mi sembra di capire che sono particolarmente fondamentali.

Canon, nel campo dei semiconduttori, è attiva da oltre 50 anni. Fornisce attrezzature che servono al processo di realizzazione dei dispositivi basati su questa tecnologia. In particolare, possiamo dire che Canon è uno dei player principali, a livello mondiale, per la progettazione, la realizzazione e la vendita di macchine per la fotolitografia. Sono i macchinari che permettono di realizzare sulla superficie dei wafer, che citavamo prima, tutta quella circuiteria, tutte quelle geometrie che servono a costruire il circuito elettrico integrato: il cuore del dispositivo che verrà poi utilizzato nelle diverse applicazioni elettroniche.

Diciamo quindi che Canon è attiva in tutta la fase di realizzazione di attrezzature, altamente complesse e sofisticate, che permettono di trasferire i pattern – le geometrie appunto – dalla maschera che viene realizzata dal progettista del dispositivo, fino alla superficie del wafer di semiconduttore. Tutto ciò permette di realizzare ciò che definiamo un circuito integrato, che è poi il dispositivo vero e proprio. Questo trasferimento è un processo molto sofisticato, bisogna immaginare che le geometrie realizzate sono estremamente miniaturizzate. Nei processi più avanzati si realizzano stampe di geometrie al livello di 10 nanometri. E il nanometro è un miliardesimo di metro. Se volessimo rappresentarlo, bisognerebbe prendere un righello, prendere il millimetro, e dividerlo per un milione di parti. Quello è un nanometro. Sulle fette di silicio si possono realizzare geometrie fisiche di grandezza dell’ordine di 10 nanometri. Diciamo quindi che la sfida tecnologica per fare questo tipo di trasferimento di immagine è estremamente elevata, dal punto di vista sia dell’ottica che della meccanica della macchina stessa.

Ecco, invece, viene naturale pensare a nuove tecnologie, quindi anche e soprattutto tecnologie sostenibili per la transizione verde. Ci può fare anche qualche esempio, per esempio, di come i semiconduttori partecipino a quella che viene definita per la grande transizione verde?

Diciamo che i dispositivi basati sui semiconduttori sono pervasivi in tutte le contemporanee applicazioni tecnologiche, da quelle ad uso quotidiano fino a quelle su scala industriale. Non si può immaginare nessuna macchina o dispositivo oggi che non abbia al suo interno dei componenti micro-elettronici basati sui semiconduttori. Le applicazioni che servono per la transizione ecologica, per la transizione verde, sicuramente utilizzano in maniera ampia queste tipologie di dispositivi.

In particolare, ci sono dei tipi di semiconduttori che sono particolarmente importanti da questo punto di vista. Abbiamo spiegato come il silicio faccia da padrone, ma molto recentemente, dal punto di vista dell’R&D e sviluppo industriale, un altro materiale si sta diffondendo: il carburo di silicio, che in inglese si chiama silicon carbide. Ha iniziato a rivestire un ruolo estremamente importante soprattutto per quelle applicazioni che chiamiamo “di potenza”. Vuol dire, ad esempio, quelle applicazioni utili alla ricarica delle batterie dei veicoli elettrici. Utilizzando un dispositivo basato sul carburo di silicio invece che un analogo a base di silicio, si possono ricaricare – nel caso in esempio – le batterie di una macchina in maniera più rapida ed efficace.

Utilizzando componenti al carburo di silicio nelle centrali di generazione di energia da fonti rinnovabili, quali eolico o solare, si migliora l’efficienza generale di questa produzione anche del doppio. Si può ridurre il costo generale dell’impianto e il suo peso – come nel caso delle pale eoliche. Semplicemente cambiando il materiale di base dei componenti elettronici, saltando dal silicio al carburo di silicio, si può dare un contributo molto rilevante su tutte queste applicazioni che vanno dalla generazione di energia da fonte rinnovabile, alla elettrificazione dei veicoli e mezzi di trasporto. Si stanno sviluppando, per esempio aerei alimentati da motori elettrici e in questi casi, è essenziale avere la componentistica elettronica adeguata.

Questo mi fa pensare soltanto che i semiconduttori possano usare un bene molto prezioso per l’intera catena di produzione. E quindi vorrei chiedere qualcosa riguardo i costi. Prevede nel futuro una loro discesa, un aumento di costi? Per quale ragione, in ogni caso, vede questo scenario?

Non posso mettermi a fare una precisa previsione sui prezzi, perché non è il mio campo ma più quello dei miei clienti. Parlo di quei clienti che si occupano della produzione della componentistica elettronica. Il mondo dei semiconduttori poi è estremamente variegato, per cui le dinamiche dei prezzi possono essere in aumento per le memorie, in diminuzione per i microprocessori o viceversa. È un campo, dal punto di vista dei costi, così complesso che fare una previsione è difficile.

Una cosa è però sicura. Veniamo fuori dal periodo post-Covid, in cui diverse aree industriali sono entrate in profonda crisi, perché la disponibilità di componenti a semiconduttore era venuta meno. La richiesta era molto più alta della reale capacità produttiva. Tanto è vero che, se qualche anno fa ordinavi un’automobile, i tempi di consegna variavano dai 12 ai 18 mesi, perché le linee di produzione erano immobilizzate a causa della carenza di semiconduttori.

Questo ha favorito l’incremento delle installazioni per ampliare la capacità produttiva in tutto il mondo, che sia Far East, che sia l’Europa, che siano gli Stati Uniti. La disponibilità di componenti e semiconduttori sta ora diventando sempre più adeguata alla richiesta del mercato. Per cui, quella crisi di “magazzini vuoti” è diminuita, e la catena di approvvigionamento è un po’ più bilanciata rispetto a come era qualche anno fa. Sicuramente, questo avrà una conseguenza anche sui prezzi.

Perfetto, però ha toccato il punto della nostra prossima domanda riguardo l’Unione Europea. Cosa sta facendo in ambito di ricerca e sviluppo verso il settore dei semiconduttori, sia proprio in ambito di policy per produzione di questi importantissimi componenti?

Nel campo della ricerca e sviluppo ci sono tantissimi progetti finanziati dall’Unione Europea a cui i nostri clienti, che fanno R&D applicata sui dispositivi e sui semiconduttori, possono accedere. Ogni player di livello industriale è in contatto, o in collaborazione, con le agenzie europee, per questi contratti di ricerca e sviluppo di nuovo tecnologie.

Oltre a ciò, un paio d’anni fa la Commissione Europea ha emesso quello che si chiama l’European Chip Act, con l’obiettivo è raddoppiare la quota di mercato globale dell’UE nel settore dei semiconduttori entro il 2030, dal 10 ad almeno il 20%. Questo ha attirato gli investimenti in Europea, anche da parte di grossi player taiwanesi, americani, nonché da aziende puramente UE, che hanno deciso di dedicare ingenti capitali per aumentare la capacità produttiva nel territorio europeo. La stessa cosa stanno facendo gli USA e il Giappone.

Tutto questo rappresenta anche una risposta ai complessi scenari di tensione geopolitica attuali.

Perfetto, allora arriviamo adesso all’ultima domanda, che è diciamo sempre sulle prospettive future. C’è qualche applicazione nuova e sperimentale che i semiconduttori stanno per incontrare? Che evoluzione pensa avranno proprio i semiconduttori, anche a livello di materiali di base utilizzati nel prossimo futuro?

I materiali di base utilizzati sono sempre gli stessi su cui è fondato tutto lo sviluppo degli ultimi decenni, , come il silicio. Al lato del silicio si stanno affermando anche nuove applicazioni con materiali particolarmente interessanti per le proprie caratteristiche intrinseche: ad esempio, nel campo della componentistica ottica per le trasmissioni in fibra e simili, si sono affermati materiali composti quali l’arseniuro di gallio e il fosfuro di indio.

Prima abbiamo citato anche il carburo di silicio, che è oggetto di ingenti investimenti in R&D nell’ambito delle applicazioni di potenza.

Più in generale possiamo dire che si tratta di una ricerca continua, sia in termini di materiali utilizzati che relativa ai processi di lavorazione e produzione dei dispositivi elettronici. Non è la stessa cosa realizzare un dispositivo sul silicio o farne uno su un altro materiale. Dal punto di vista del processo tecnologico e costruttivo ci sono tantissimi aspetti che vanno assestati, sviluppati, per poter arrivare poi alla produzione di massa.

Se guardiamo ad esempio ai dispositivi wearable, come le t-shirt dotate di sensoristica per controlli medici quali glicemia, controllo del sangue, elettrocardiogramma, ci accorgiamo facilmente che richiedono semiconduttori sempre più raffinati.

Perfetto. C’è niente che vuole aggiungere? Qualcosa che pensa che non siamo riusciti? Ad affrontare in queste domande sul tema?

Concludo solo dicendo che il mondo dei semiconduttori è estremamente affascinante e complesso, che richiede uno sforzo continuo in R&D. Si tratta di un mercato molto più competitivo di quanto non si possa pensare. Tutto questo impone una rapida evoluzione. Io stesso ci lavoro da decenni e trovo che si tratti di un settore in continuo fermento. Guardo al futuro con grande attenzione e immaginazione sempre accesa!