Semiconduttori

semiconduttoriNella foto, un microprocessore.Immagine: Shutterstock

Per semiconduttori si intendono quei materiali, come il silicio, il selenio ed il germanio, con un grado di conduttività energetica intermedia rispetto a quella dei conduttori metallici e degli isolanti. Questi materiali sono perfetti isolanti solo a basse temperature, solo ad elevata purezza, se monocristallini, al buio ed in assenza di radiazione mentre nelle altre condizioni divengono in parte conduttori, soprattutto ad alta temperatura e se mischiati con elementi estranei. I semiconduttori, ed in particolare il silicio, sono molto importanti nell'odierna tecnologia informatica ed elettronica in quanto vengono utilizzati per la realizzazione dei chip (consolidated highly integrated processor, processore consolidato altamente integrato). Con questo termine, che in inglese sta per "scheggia", si identifica una piastrina, quasi sempre di ossido di silicio, sulla quale vengono fatti convivere numerosissimi dispositivi elementari, principalmente transistor, importantissimi soprattutto per la realizzazione di computer, TV, DVD, telefonini cellulari e video games.
I semiconduttori sono stati scoperti da Faraday nel 1833 mentre il loro sviluppo ebbe inizio nel 1947, con la realizzazione da parte dei tre scienziati americani J. Bardeen, W. Shockley e W. Brattain del primo dispositivo a semiconduttore, il transistor (Nobel nel 1956), che aprì la strada alla microelettronica. Alla fine degli anni '50 furono inventati i primi circuiti integrati, ovvero dei circuiti contenenti più dispositivi realizzati sullo stesso substrato di semiconduttore mentre nel 1971 fu realizzato il primo microprocessore, l'Intel 4004, da F.Faggin e T. Hoff presso Intel, oggi l'indiscusso leader del settore dei chip (Intel è per questo motivo anche uno dei titoli principali del NASDAQ e dell'intera Wall Street). Per microprocessore si intende un dispositivo di dimensione molto piccola (nell'ordine del micron, cioè di un millesimo di millimetro) in grado di elaborare dati e di eseguire istruzioni. Successivamente l'evoluzione dei microprocessori è stata estremamente rapida, rivoluzionando di fatto la nostra vita pratica. A questo punto, però, risulterà alquanto interessante segnalare la differenza esistente tra chip e microprocessore: tutti i microprocessori sono chip, cioè sono ospitati su piastrine di silicio ma non viceversa. I chip di memoria, infatti, non possono essere considerati microprocessori poiché non hanno capacità di elaborazione. Passando sul piano pratico possiamo dire che all'interno di un PC (Personal Computer), esiste una CPU (Central Processing Unit, unità di elaborazione centrale), ossia un microprocessore che costituisce il cuore della capacità elaborativa di un computer. Nel PC ci sono però anche i chip della memoria centrale del computer, dove sono depositate le informazioni da elaborare ed i risultati conseguenti. Si tratta principalmente di memorie RAM (Random Access Memory, memoria temporanea) e di ROM (Read Only Memory, memoria di sola lettura).
Attualmente, il semiconduttore più diffuso e più studiato è il silicio, elemento chimico della tavola periodica degli elementi che ha come simbolo Si e come numero atomico il 14. È il secondo elemento per abbondanza nella crosta terrestre dopo l'ossigeno. Si trova in argilla, feldspato, granito, quarzo e sabbia ed è il componente principale di vetro, cemento, semiconduttori, ceramica e silicone. Proprio con il nome di quest'ultimo materiale è stata denominata la regione del Nord California, vicino a San Jose, con la maggiore concentrazione di computer ed internet companies, ossia la Silicon Valley.
Sul mercato borsistico rilevante è il Philadelphia Semiconductor Index (SOX), ossia un indice ampiamente diffuso che rappresenta 18 aziende internazionali attive nella progettazione, distribuzione, produzione e vendita di semiconduttori (vedi tabella 1). Questo indice, preso a riferimento dagli investitori per comprendere meglio l'andamento mondiale del settore dei chip, fu introdotto sul Philadelphia Stock Exchange il 1° gennaio del 1993, con un valore pari a 100. Attualmente è composto da 14 aziende produttrici di chip e da quattro società che si occupano di apparecchiature. Cliccando qui potete vedere una tabella con i principali titoli dell'industria dei chip quotati a New York.
Sul listino di borsa italiana sono solamente due le società di semiconduttori quotate: la STMicroelectronics che è entrata nell'indice della Borsa di Philadelphia SOX a partire dal 23 giugno 2003 ed EEMS, società nata da una scissione parziale da parte di Texas Instruments Italia S.p.A. e sbarcata sulla Borsa Valori di Milano il 27 aprile 2006.
Secondo gli ultimi dati forniti dalla SIA (Semiconductor Industry Association) nella prima metà del 2008 le vendite globali di chip sono cresciute del 5,4% rispetto allo scorso anno a 127,5 miliardi di dollari. In particolare nel 2° trimestre dell'anno si è evidenziato un aumento del 3% a 64,7 mld usd, con un basso impatto sulla domanda dell'incremento dei prezzi energetici. La SIA è stata creata nel 1977 dalle cinque maggiori società di semiconduttori statunitensi (LSI Logic Corporation, Intel Corporation, AMD Advanced Micro Devices, National Semiconductor Corporation e Motorola), mentre ora vanta oltre 70 membri, che rappresentano circa l'85% del mercato americano dei semiconduttori. Segnaliamo che circa il 65% delle imprese manifatturiere mondiali di chip sono situate negli Stati Uniti, con vendite nazionali per 118 miliardi di dollari nel 2007 e globali per 256 mld usd.
Secondo una recente indagine svolta invece dalla iSuppli Corp., il mercato dei semiconduttori utilizzati per dispositivi wireless nel 2007 ha continuato a mostrare una domanda piuttosto forte, la più consistente dell'intero settore chip. In totale sono stati generati a livello mondiale ricavi per 29,5 miliardi di dollari, in aumento del 7,6% rispetto allo scorso anno (solo il +3,3% invece per il mercato dei semiconduttori per 268,9 mld usd, vedi tabella 2). Tra le dieci aziende che hanno maggiormente contribuito a tale risultato vanno citate la Qualcomm e la Texas Instuments (vedi tabella 3). Per quanto riguarda, invece, le aziende produttrici di memorie, la sud coreana Samsung Electronics, leader nella fornitura di memory chips, ha riportato nel 2007 ricavi in calo del 3,3%. Bene invece la connazionale Hynix Semiconductor Inc. (+15%), la Toshiba Corp. (+14,5%) e la giapponese Elpida Memory Inc. (+8,8%).

Tabella 1: Philadelphia Semiconductor Index (SOX)

Società

Simbolo

Peso

Altera Corp.

ALTR

6,76%

Applied Materials, Inc.

AMAT

5,24%

Advanced Micro Devices

AMD

1,48%

Broadcom Corporation

BRCM

7,53%

Infineon Technologies AG

IFX

2,55%

Intel Corp.

INTC

6,96%

KLA-Tencor Corp.

KLAC

11,28%

Linear Technology Corp.

LLTC

9,58%

Marvell Technology Group

MRVL

4,52%

Micron Technology, Inc.

MU

1,50%

National Semiconductor Corp.

NSM

6,64%

Novellus Systems, Inc.

NVLS

6,35%

SanDisk Corporation

SNDK

4,91%

STMicroelectronics NV

STM

3,60%

Teradyne, Inc.

TER

2,78%

Taiwan Semiconductor Manufacturing

TSM

3,02%

Texas Instruments, Inc.

TXN

7,49%

Xilinx, Inc.

XLNX

7,82%

100,00%

Tabella 2: Maggiori produttori al mondo di semiconduttori nel 2007

Società

Ricavi (% sul totale)

1

Intel

12,6

2

Samsung Electronics

7,3

3

Texas Instruments

4,6

4

Toshiba

4,5

5

STMicroelecronics

3,7

6

Hynix

3,4

7

Renesas Tech

3

8

Sony Tech

3

9

Infineon Tech

2,3

10

AMD

2,2

11

NXP

2,1

12

Nec Electronics

2,1

13

Qualcomm

2,1

14

Freescale Semi

2

15

Micron Tech

1,8

16

Qimonda

1,5

17

Elpida Memory

1,4

18

Matsushita Memory

1,4

19

Broadcom

1,4

20

Nvidia

1,3

21

Sharp Electronics

1,3

22

IBM

1,1

23

Marvell Tech

1

24

Analog Devices

1

25

Rohm

1

Altre

30,9

100

Fonte:iSuppli Corp. (marzo 2008)

Tabella 3: Top-ten 2007 nella vendita di semiconduttori per dispositivi wireless (eccetto memorie)

Società

Ricavi (% sul totale)

1

Qualcomm

19,1

2

Texas Instruments

16,7

3

STMicroelectronics

5,1

4

Infineon Technologies

4,8

5

NXP

4,8

6

Media Tek

4,2

7

Broadcom

3,7

8

Freescale Semiconductor

3,6

9

RF Micro Devices

3,4

10

CSR

2,9

Altre

31,7

100

Fonte:iSuppli Corp. (maggio 2008)

Cristina Scipioni (Settembre 2008)