perché il mondo della tecnologia dipende da Svevia e Assia

Nessuna rivoluzione dell’IA senza la tecnologia tedesca: il DNA dei microchip più moderni

Quando politici ed economisti dibattono di sovranità tecnologica, intelligenza artificiale e futuro dell’industria dei semiconduttori, la loro attenzione si concentra solitamente su Taiwan, la Silicon Valley o le nuove megafabbriche di Dresda e Magdeburgo, fortemente sovvenzionate. Ma questa focalizzazione sui centri di produzione di chip trascura il vero e critico collo di bottiglia dell’intero settore: due modeste cittadine del Baden-Württemberg e dell’Assia. A Oberkochen e Wetzlar, la Carl Zeiss SMT GmbH sviluppa e produce le ottiche a specchio estremamente complesse, senza le quali l’azienda leader olandese ASML non può realizzare moderni sistemi di litografia. Di conseguenza, senza le ottiche di precisione provenienti dalla Svevia e dall’Assia, non esisterebbero microchip altamente integrati in tutto il mondo per smartphone, data center o acceleratori di intelligenza artificiale. La seguente analisi chiarisce come si sia formato nel corso dei decenni questo doppio monopolio naturale e senza precedenti, perché conferisca alla Germania una posizione di potere geopolitico inaspettata e perché la costruzione di sempre nuove fabbriche di chip in tutto il mondo non riduca la dipendenza da queste due sedi tedesche, ma la esacerbi drasticamente.

Il collo di bottiglia da 350 milioni di euro: perché la Germania controlla il mercato dei chip

Il collo di bottiglia dell’economia globale: perché ogni fabbrica di chip dipende da queste due piccole città tedesche

Quando politici e strateghi del settore discutono di sovranità tecnologica nella produzione di semiconduttori, la loro attenzione si rivolge quasi automaticamente a Taiwan, ai nuovi stabilimenti in Arizona o ai programmi di finanziamento multimiliardari di Dresda e Magdeburgo. Ciò che viene regolarmente trascurato è che il vero collo di bottiglia tecnologico per l’intero settore risiede in due località relativamente poco appariscenti in Germania: Oberkochen nel Baden-Württemberg e Wetzlar in Assia. Lì, Carl Zeiss SMT GmbH, la divisione semiconduttori del Gruppo Zeiss, sviluppa e produce le ottiche di proiezione per i sistemi di litografia del produttore olandese di macchinari ASML. Senza queste ottiche, non è possibile costruire un moderno sistema EUV e, senza un sistema EUV, non è possibile produrre chip altamente integrati nell’ordine dei nanometri, necessari per smartphone, data center e soprattutto per i chip acceleratori dell’intelligenza artificiale. Secondo Zeiss SMT, circa l’80% di tutti i microchip prodotti nel mondo contiene ottiche di litografia di origine tedesca; Per i chip più sofisticati utilizzati nelle applicazioni di intelligenza artificiale, la percentuale si avvicina al 100%. Questa analisi esamina come si è generata questa dipendenza, quali conseguenze economiche e geopolitiche comporta e perché il dibattito sulla sovranità dei chip si sta svolgendo nei forum sbagliati.

Dal banco di lavoro ottico al collo di bottiglia insostituibile

La storia della collaborazione tra Zeiss e ASML risale a molto prima di quanto l’attuale attenzione ai rischi della catena di approvvigionamento possa suggerire. Già nel 1983, Zeiss consegnò il suo primo sistema di ottica litografica al predecessore di ASML, e una partnership strategica formalizzata tra le due aziende esiste dal 1997. Nel corso dei decenni, Zeiss SMT si è evoluta da fornitore di sistemi di lenti convenzionali all’unica azienda al mondo in grado di produrre le ottiche a specchio altamente complesse per l’esposizione con luce ultravioletta estrema. Questa specializzazione non era affatto scontata. È il risultato di decenni di ricerca ad alta intensità di capitale in un segmento che per lungo tempo è stato considerato tecnicamente quasi impossibile da risolvere, poiché la radiazione ultravioletta estrema viene assorbita praticamente da ogni materiale, persino dall’aria. I sistemi di lenti in vetro convenzionali sono stati quindi esclusi e Zeiss ha dovuto sviluppare un concetto ottico completamente nuovo che opera esclusivamente con specchi curvi in ​​alto vuoto. Il primo prototipo di un’ottica EUV è stato realizzato nel 2010, Zeiss ha consegnato la prima ottica EUV pronta per la produzione ad ASML nel 2012 e da allora sono stati prodotti oltre 300 set di ottiche EUV. Questo lungo periodo di maturazione spiega perché nessun concorrente sarà in grado di recuperare il divario tecnologico nel prossimo futuro.

Quando la luce estrema incontra la precisione estrema

Per comprendere le implicazioni economiche di questa dipendenza, è utile considerare la complessità fisica e tecnica dei prodotti. La litografia EUV utilizza luce con una lunghezza d’onda di 13,5 nanometri, una frazione di quella utilizzata nei precedenti metodi di esposizione con una lunghezza d’onda di 193 nanometri. Questa lunghezza d’onda estremamente corta consente di realizzare strutture di dimensioni ben inferiori a 20 nanometri sul chip finito, ma può essere ottenuta tecnicamente solo con un sistema ottico completamente nuovo, costruito interamente con specchi curvi e operante in alto vuoto. Per garantire una sufficiente riflessione della luce, Zeiss ha sviluppato specchi con uno speciale rivestimento di fino a cento strati alternati di molibdeno e silicio, ciascuno spesso solo pochi nanometri, che insieme aumentano la riflettività da circa l’uno per cento a circa il 70 per cento. Le superfici di questi specchi sono così levigate che qualsiasi irregolarità, rapportata all’area della Germania, ammonterebbe a solo un decimo di millimetro. Per l’ultima generazione, nota come litografia High-NA-EUV, Zeiss ha ulteriormente incrementato significativamente la complessità: un modulo ottico completo è costituito da oltre 40.000 componenti individuali, pesa circa dodici tonnellate e viene misurato in camere a vuoto con un diametro di cinque metri. Un sistema High-NA completo, comprese le ottiche Zeiss, ha un costo di circa 350 milioni di euro per macchina.

Un miliardo di euro per assicurarsi un futuro

La stretta integrazione tecnologica tra ASML e Zeiss si è manifestata anche in termini di capitale a partire dal 2016. In quell’anno, ASML ha acquisito una partecipazione di minoranza del 24,9% in Carl Zeiss SMT per circa un miliardo di euro, impegnandosi a investire ulteriori 760 milioni di euro in ricerca, sviluppo e potenziamento delle capacità per la tecnologia ad alta apertura numerica (NA). Questa operazione non è stata un normale investimento finanziario, bensì una salvaguardia strategica per il suo principale cliente contro il rischio di fallimento del suo fornitore più importante e unico dei componenti chiave delle sue macchine. ASML acquista le sue ottiche per la litografia esclusivamente da Zeiss, e Zeiss fornisce le sue ottiche per la litografia esclusivamente ad ASML: un’esclusività reciproca altamente insolita in un settore ad alta intensità di capitale e ad alta tecnologia come questo. Proprio questa situazione spiega perché ASML riconosce apertamente nel proprio bilancio annuale che il numero di sistemi che l’azienda può produrre è direttamente limitato dalla capacità produttiva di Zeiss SMT. Chiunque parli dei limiti di offerta della produzione globale di chip, in realtà si riferisce ai limiti di capacità di due stabilimenti tedeschi situati nel Baden-Württemberg e nell’Assia centrale.

La Germania sta ampliando il collo di bottiglia globale

Data la sua posizione centrale, non sorprende che Zeiss SMT abbia investito in modo significativo nell’espansione dei suoi stabilimenti tedeschi negli ultimi anni. Presso la sede centrale di Oberkochen, a maggio 2022 sono iniziati i lavori di ampliamento che hanno aggiunto circa 25.000 metri quadrati di spazio per la produzione e le aree correlate. A luglio 2026, dopo circa quattro anni di lavori, è stata raggiunta un’importante tappa con il trasferimento dei primi dipendenti nel nuovo edificio per uffici; i restanti edifici saranno inaugurati in successione. Contemporaneamente, è stato costruito un nuovo stabilimento multifunzionale presso il sito di Wetzlar, nel quartiere di Dillfeld. In futuro, circa 150 dipendenti produrranno sistemi di illuminazione all’avanguardia per la litografia DUV in questa struttura di 12.000 metri quadrati. Questo ampliamento si aggiunge a un precedente ampliamento di oltre 3.000 metri quadrati dello stabilimento esistente in Gloelstrasse a Wetzlar. Zeiss SMT attribuisce esplicitamente questo aumento di capacità alla rapida crescita della domanda di chip per nodi di processo avanzati, trainata dall’intelligenza artificiale. È degno di nota che Oberkochen e Wetzlar rimangano gli unici due luoghi al mondo in cui è possibile produrre assemblaggi ottici completi per sistemi di litografia EUV. Ogni ulteriore fabbrica di chip costruita negli Stati Uniti, a Taiwan, in Corea del Sud o altrove per la produzione di semiconduttori all’avanguardia si basa in ultima analisi su macchinari i cui componenti principali sono prodotti esclusivamente in queste due piccole città tedesche.