Il sostegno alla ricerca è uno dei passaggi chiave dello European Chips Act approvato dalla Commissione Europea a febbraio di quest’anno, per sviluppare e innovare design, produzione e packaging e anche per trovare nuovi materiali che servono ad alimentare il mercato dei microchip. Nei decenni scorsi, la ricerca si è concentrata soprattutto sulla spinta alla miniaturizzazione per aumentare la capacità di calcolo. Come ci spiega Alessandro Paccagnella, fisico del Dipartimento di ingegneria dell’informazione dell’Università di Padova, che assieme a David Burigana, storico del Dipartimento di scienze politiche, giuridiche e studi internazionali, ci accompagna in questa serie dedicata al microchip, la legge di Moore è stata il riferimento a partire dalla metà degli anni ‘60, per lo sviluppo dell'industria microelettronica. La stiamo ancora seguendo pur con sempre maggiore difficoltà, perché è difficile realizzare componenti sempre più piccoli. 

“La sfida tecnologica propriamente detta in questo momento - aggiunge Paccagnella - è il passaggio da quella che si chiama tecnologia planare, con la quale si stampano i transistor sulla superficie, alla possibilità di avere dispositivi tridimensionali con più strati di transistor uno sopra l'altro entro la fine di questo decennio.” Passi avanti importanti sono già stati ottenuti in questa direzione nel caso delle memorie flash, che da qualche anno, proprio per la difficoltà di comprimere ulteriormente la dimensione del singolo transistor, sono prodotte per strati successivi, con anche centinaia di strati attivi. “In fondo, è la stessa strategia di città come New York o Hong Kong - continua Paccagnella - che non potendo più ammassare nuovi abitanti in abitazioni unifamiliari, sono cresciute in altezza, costruendo edifici residenziali di 50 e anche 100 piani.”

Questa tecnologia non è ancora molto presente in Europa, pur essendoci nella nostra regione eccellenti laboratori di ricerca come quelli di Grenoble o del Fraunhofer in Germania. Ci siamo però fermati ai 20-25 nanometri, e invece dovremmo cercare di proseguire con queste tecnologie più avanzate.

La catena di produzione dei chip può essere sostanzialmente suddivisa in tre parti. La prima è la fase di progettazione, quella in cui gli ingegneri disegnano chip destinati a una certa funzione. Il file di progettazione viene poi passato alla produzione fisica di silicio su cui viene messo a punto il circuito integrato, realizzato su wafer di dimensioni di pochi centimetri di diametro. Questo passaggio richiede alcune settimane e diverse centinaia di passaggi tecnologici. Una volta completati, i wafer vengono spediti alle industrie specializzate in assemblaggio e montaggio e poi forniti alle aziende che li utilizzano per la produzione dei diversi dispositivi elettronici, dal cellulare al computer dell’automobile, dal defibrillatore ad altri apparati medicali e via dicendo.

Ingegneri e altri professionisti cercasi

Non c’è solo un rischio di scarsità di risorse materiali, quando parliamo di microelettronica. A non essere sufficienti, ora come ora, sono anche le risorse umane. C’è infatti bisogno di molta formazione e di reclutamento di tutte le figure professionali necessarie a far funzionare questa industria. 

Alessandro Paccagnella è molto chiaro su questo punto. “Accanto alle risorse naturali, materiali e a quelle  tecnologiche - spiega - è fondamentale la risorsa umana. Dalle previsioni di settore ci aspettiamo una domanda di materiale semiconduttore doppia nel corso dei prossimi 10 anni. Servono dunque più fabbriche, e di conseguenza più persone.”

Vero che nelle aziende si va sempre più verso una robotizzazione dei processi, ma l’automazione richiede persone che programmano e guidano questi stessi processi. E la disponibilità di risorse umane sta diventando un problema in tutto il mondo, dagli Stati Uniti a Taiwan e perfino in Cina. “Mancano ingegneri, mancano tecnologi, mancano fisici, scienziati dei materiali che possano acquisire le competenze e il know how per realizzare questi chip - aggiunge Paccagnella - Noi speriamo di averne sempre di più in Europa: parliamo di professionisti che abbiano acquisito, durante il loro percorso universitario, competenze nel campo dell’ingegneria elettronica, dei materiali, dell’ICT (information and communication technology), ma anche fisici, chimici, informatici, insomma un percorso di formazione nel mondo STEM.” 

Ci sono però, come abbiamo visto, molte altre competenze necessarie per lavorare nel settore della microelettronica, da quelle politiche a quelle giuridiche. Soprattutto, è importante capire gli equilibri delicati, la gestione delle risorse, i rapporti tra stati. E le questioni etiche, che sono molte e ancora in gran parte irrisolte, dallo sfruttamento del lavoro alla gestione dell’ambiente. 

“La storia della microelettronica è un'interconnessione fondamentale tra scienza pura e tecnologie e applicazioni industriali che continua ancora oggi.” commenta David Burigana “Formare degli ingegneri che non hanno idea di cosa sia il contesto internazionale, che non conoscono la geografia, gli scenari geopolitici, le questioni demografiche e storiche, non basta.” Anche l'Unione Europea - aggiunge Burigana - sta finanziando dei progetti sulla diplomazia tecno-scientifica, con l’idea di creare delle arene di condivisione di competenze e di conoscenze tra gli studenti e i professionisti esperti in questioni tecnologiche e quelli in questioni storico-diplomatiche. In un sistema economico-produttivo come quello attuale è necessario avere consapevolezza anche degli aspetti ambientali, etici, sociali. “La cosiddetta diplomazia dell’innovazione, - conclude il docente, - funziona a condizione di avere diplomatici, politici o attori della dimensione politica che siano curiosi rispetto alle prospettive scientifiche, di esplorazione delle frontiere della ricerca. E che capiscano che la microelettronica è uno dei pochi settori strategici oggi e in prospettiva.” 

Gli episodi precedenti li puoi leggere qui:

Scienza e geopolitica del microchip. Storia di un oggetto che usiamo tutti i giorni /01

Scienza e geopolitica del microchip. Storia di un oggetto che usiamo tutti i giorni /02

Scienza e geopolitica del microchip. Storia di un oggetto che usiamo tutti i giorni /03