Impianti di Semiconduttori USA: Costi e Tempi Raddoppiati Rispetto a Taiwan!

Competenza e processi ottimizzati conferiscono a Taiwan un vantaggio significativo

Scenario generale: Gli Stati Uniti e molti mercati occidentali non riescono a eguagliare l’efficienza di Taiwan nella costruzione di impianti di fabbricazione di semiconduttori. Secondo quanto riportato, sono previsti 18 nuovi progetti di costruzione di fabbriche entro il 2025, rendendo cruciale la soluzione di queste problematiche. L’Occidente deve ottimizzare i processi di costruzione delle fabbriche per recuperare il terreno perso nei confronti degli ecosistemi di semiconduttori ben consolidati di Taiwan e di altri poli di produzione asiatici.

Quando TSMC ha iniziato la costruzione del suo impianto in Arizona, ha incontrato significative difficoltà, evidenziando una netta differenza rispetto alla costruzione di fabbriche a Taiwan. In primo luogo, TSMC ha avuto problemi nel reperire lavoratori qualificati localmente, un inconveniente raramente riscontrato a Taiwan. In secondo luogo, le differenze culturali tra la gestione taiwanese di TSMC e i dipendenti americani hanno creato ostacoli inaspettati. Forse il problema più critico è stato quello di dover navigare attraverso le normative locali, un compito arduo per il produttore globale di chip.

Tuttavia, queste problematiche non erano attribuibili solamente alla mancanza di esperienza di TSMC nel mercato statunitense, ma piuttosto evidenziavano un divario fondamentale nell’efficienza costruttiva tra gli USA e Taiwan.

Taiwan ha sviluppato una competenza notevole nella costruzione di impianti di fabbricazione di semiconduttori, con un’efficienza che è seguita da vicino da Cina e Sud-est asiatico. Tale efficienza si riflette nei tempi e nei costi associati alla costruzione delle fabbriche nelle diverse regioni.

Secondo quanto riportato da Semiconductor Digest, Herbert Blaschitz, Vicepresidente Esecutivo dell’Unità Business Globale per le Tecnologie Avanzate di Exyte, ha parlato al recente Simposio sulla Strategia Industriale SEMI rivelando che una fabbrica molto grande a Taiwan, di proprietà di una compagnia statunitense (che ha preferito non nominare), è stata costruita in circa 20 mesi.

Al contrario, le fabbriche negli Stati Uniti richiedono tipicamente circa 38 mesi per essere completate, dalla concessione dei permessi e progettazione fino all’avvio della produzione di wafer. La costruzione di fabbriche in Europa si colloca tra questi estremi, con una media di circa 34 mesi.

La disparità dei costi è altrettanto notevole. I costi di costruzione delle fabbriche negli USA sono circa il doppio di quelli in Taiwan, nonostante i costi delle attrezzature di processo rimangano simili. Blaschitz ha riassunto efficacemente questa differenza: “Costruire una fabbrica di wafer in Occidente costa il doppio e richiede il doppio del tempo rispetto alla costruzione in Taiwan.”

La ragione principale dell’efficienza superiore di Taiwan nella costruzione delle fabbriche è l’esperienza. “La loro catena di approvvigionamento è semplicemente incredibile,” ha spiegato Blaschitz. “E molto spesso, non è che siano molto più precisi, ma sanno cosa stanno facendo.”

Questa esperienza si traduce in un processo di costruzione più snello. I costruttori taiwanesi spesso lavorano con informazioni meno dettagliate rispetto ai loro omologhi occidentali. “Se guardi un disegno a Taiwan, manca metà delle cose che troveresti nel mondo occidentale,” ha detto Blaschitz. “Non hanno bisogno di quel livello di dettaglio; lo fanno tutti i giorni e questo li rende molto produttivi.”

Per comprendere appieno l’ampiezza di questo divario di efficienza, è essenziale capire la scala della costruzione moderna delle fabbriche. Le strutture odierne per la produzione di semiconduttori sono meraviglie di ingegneria e logistica. Secondo Blaschitz, le grandi fabbriche richiedono oltre 20 miliardi di dollari di spesa capitale totale, con 4-6 miliardi di dollari destinati solo all’impianto.

La costruzione di tali impianti richiede tra i 30 e i 40 milioni di ore di lavoro e coinvolge la gestione di enormi quantità di materiali, inclusi 83.000 tonnellate di rinforzi in acciaio, 5.600 miglia di cavi e 785.000 metri cubi di calcestruzzo.

Una fabbrica su larga scala tipica ospita una sala pulita di 430.000 piedi quadrati contenente 2.000 strumenti di processo. Ogni strumento richiede una media di 50 collegamenti individuali per processi e utilità, risultando in oltre 50.000 collegamenti totali all’interno dell’impianto.

Il CHIPS Act degli Stati Uniti mira a correggere questo squilibrio, ma gli esperti del settore ritengono necessarie ulteriori misure. Blaschitz propone la “commissione virtuale” come possibile soluzione. Questo approccio prevede la creazione di un gemello digitale della fabbrica durante la fase di pianificazione e progettazione, permettendo una messa in servizio virtuale prima dell’inizio della costruzione fisica.

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