TSMC (TSM) Spotlight: La fonderia dell’oro del XXI secolo

Il leader dei semiconduttori

Man mano che l’elettronica e i microchip si sono inseriti praticamente in ogni prodotto, dalle lavatrici alle fotocamere e ai telefoni, i loro produttori sono diventati aziende sempre più grandi e importanti.

I primi attori dominanti della nascente industria tecnologica furono stabiliti negli USA, con aziende come Intel (INTC ) e IBM (IBM ). Poco dopo, l’industria si spostò verso l’Asia, con il Giappone e poi Taiwan che beneficiarono della combinazione di manodopera di alta qualità e costi più bassi.

Questo spostamento dei costi si è trasformato in un vantaggio a lungo termine. L’esperienza e lo sforzo accumulato di R&D hanno trasformato le fonderie di chip asiatiche in giganti, che oggi producono la maggior parte dell’approvvigionamento globale di chip.

Oltre a quasi l’intera industria, un’azienda domina il processo di produzione di chip più avanzato: la Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSM ) Company, o TSMC.

Un’iniziativa guidata dallo Stato

TSMC è stata fondata nel 1987, su iniziativa del governo taiwanese per costruire da zero l’industria dei chip del paese. È stata una spin-off dall’istituto di ricerca governativo ITRI (Industrial Technology Research Institute).

Ciò avvenne dopo che leader del settore come Texas Instruments (TXN ) e Intel rifiutarono l’opportunità, con solo Philips disposta a firmare una joint venture e investire 58 M$ & IP in cambio del 27,5% di TSMC.

Oggi, il governo taiwanese possiede ancora il 6% di TSMC, e Philips avrebbe venduto tutte le sue azioni TSMC nel 2008.

Il dott. Morris Chang è stato fondamentale nella fondazione dell’azienda. Nato in Cina, con 25 anni di esperienza presso Texas Instruments, è ricordato come il “padre dei semiconduttori”.

Fonte: The Curiosity Chronicle

Tagliare il modello di business di Intel

All’epoca, c’erano molti produttori di chip “fabless”, aziende che progettavano i chip ma non possedevano strutture di produzione, affidando questo compito a realtà come Intel (una fab, o fonderia, è il termine industriale per una fabbrica di chip).

Ciò era in gran parte dovuto al fatto che la produzione richiedeva attrezzature dal valore di 50 M$ a 100 M$ per incidere le wafer di silicio e trasformarle in chip informatici.

Fonte: eTeknix

Il processo di produzione dei chip è molto complesso, basato su una catena di approvvigionamento ultra-specializzata, dove la fonderia (fab) è responsabile di assemblare nel modo più efficiente possibile le diverse attrezzature di produzione (wafer, litografia, riscaldamento, drogaggio, confezionamento, assemblaggio, ecc.).

Fonte: EITC

Di conseguenza, Intel non solo poteva chiedere prezzi elevati, ma anche costringere i produttori fabless ad avere il diritto di progettare. Intel poteva successivamente introdurre il proprio design concorrente prodotto internamente.

TSMC si fece strada nell’industria diventando la prima vera “fonderia”, offrendo servizi di produzione senza competere con i propri clienti fabless.

All’epoca, TSMC era indietro tecnologicamente, ma questa offerta si rivelò molto efficace. I primi clienti includevano aziende come Broadcom (AVGO ), e successivamente Apple (AAPL ), Nvidia (NVDA ), AMD (AMD ), ecc.

TSMC fece il suo IPO a Taiwan nel 1994, e fu quotata al NYSE nel 1997, lo stesso anno in cui raggiunse una capacità di 1 milione di wafer di silicio.

L’ascesa di un gigante tecnologico

L’elefante nella stanza

Un altro fattore del successo di TSMC è stata la sua dedizione alla R&D. Determinata a colmare rapidamente il divario tecnologico con i leader del settore, l’azienda ha investito una somma enorme in nuove macchine e ricerca.

La grande partecipazione del governo taiwanese è stata anche importante nei primi anni. Il governo era soddisfatto dei progressi dell’azienda nel settore e dei lavori ad alto valore e non era particolarmente interessato a un rapido ritorno sull’investimento.

Nel tempo, TSMC è diventata la fonderia di semiconduttori, con non meno del 59,5% dei ricavi del settore, ben al di sopra del suo più grande concorrente, Samsung (16,1%).

Fonte: Eric Flaningam

Questo vantaggio si sta rafforzando nel tempo, con TSMC che ha catturato una parte molto ampia della crescita del settore dal 2019 e la quota di fatturato del Q2 2024 che ha raggiunto il 62%.

Fonte: SemiWiki

Leader nei nodi avanzati

Fin dall’inizio come partner di produzione più equo, TSMC è progressivamente diventata il leader tecnologico del settore, soprattutto nei chip “leading edge”.

I chip sono generalmente classificati in base alla dimensione del loro processore.

In generale, tutti i nodi superiori a 16‑28 nanometri (nm) sono considerati semiconduttori legacy. Sono ancora molto importanti per l’economia globale, poiché costituiscono la maggior parte del consumo mondiale di semiconduttori per elettrodomestici, auto, infrastrutture, equipaggiamenti di difesa, ecc. Tuttavia, questi chip sono per lo più una commodity con margini molto bassi per i produttori.

Fonte: Techovedas

Al contrario, i nodi più recenti sono quelli in cui si realizza la maggior parte del profitto del settore, con una domanda spesso superiore alla capacità delle fonderie, e ciò è particolarmente vero per TSMC.

Oggi, l’azienda è leader nel nodo più avanzato, 3 nm, e il prossimo nodo da 2 nm è ancora più richiesto, previsto che sarà più grande dei 5 nm e 3 nm combinati.

La produzione di massa del nodo da 2 nm di TSMC dovrebbe iniziare nel 2025. Probabilmente sarà una competizione serrata con Samsung, che ha anche iniziato a preparare linee di produzione da 2 nm e 1,4 nm.

Fonte: TSMC

Un punto di svolta per TSMC è stato nel 2010, quando Apple l’ha scelta come fornitore dei chip dei suoi iPhone, le cui vendite erano in esplosione. Negli ultimi due decenni, smartphone, computer avanzati e data center (o HPC—High-Performance Computing) sono state le applicazioni principali per i chip più avanzati, spingendo l’industria e finanziando gli enormi costi di R&D associati.

Fonte: TSMC

Ad oggi, Apple è ancora il più grande consumatore di TSMC, seguita da Nvidia.

Fonte: Moomoo

EUV

Ciò che rende unici i nodi più piccoli e avanzati è l’uso di una nuova tecnologia chiamata EUV (litografia Extreme UltraViolet), un’evoluzione rispetto alla precedente DUV (Deep UltraViolet).

Attualmente, l’EUV è monopolio dell’azienda olandese ASML (ASML ), l’unico produttore di macchine per litografia EUV.

Nel 2019, i chip del nodo da 7 nm di TSMC sono stati realizzati con il primo processo EUV, fornendo al mercato prodotti per clienti ad alto volume.

Il passo successivo, una macchina per litografia chiamata High NA (Numerical Aperture) EUV, è ora in fase di spedizione alle fonderie di semiconduttori, a Intel nel dicembre 2023, a TSMC un anno dopo, e si prevede che Samsung la riceva entro il 2025.

Va notato che, oltre alla produzione stessa, i costi di progettazione per i chip che utilizzano processori sempre più piccoli stanno crescendo quasi esponenzialmente, indicando che forse, in futuro, la corsa verso processori più piccoli porterà a rendimenti decrescenti.

Fonte: Quatr

Cina, fabbriche USA & guerre commerciali

Lo status diplomatico scomodo di Taiwan

A causa dell’importanza della produzione avanzata di chip per l’IA, la difesa e l’industria tecnologica in generale, questo è un settore di grande rilevanza strategica.

Allo stesso tempo, il governo cinese considera ufficialmente Taiwan una “provincia ribelle della Cina”, e non un paese indipendente. Una situazione che è attualmente la posizione ufficiale della maggior parte dei paesi, inclusi gli USA (“politica One China”), con, ad esempio, una dichiarazione di Joe Biden nel 2024 secondo cui gli “USA non supportano l’indipendenza di Taiwan”.

Allo stesso tempo, gli USA stanno armando Taiwan per difendersi da un’eventuale invasione cinese e hanno ripetutamente implicato che andrebbero in guerra con la Cina in caso di attacco all’isola.

TSMC come obiettivo?

Ciò pone TSMC, in quanto produttore dell’industria più importante dell’isola, in una posizione geopolitica difficile.

Da un lato, è un leader tecnologico in un paese de-facto (ma non de jure) indipendente sotto l’ombrello protettivo degli USA.

Dall’altro lato, potrebbe diventare il bersaglio principale in qualsiasi azione militare, con i legislatori statunitensi che suggeriscono addirittura che gli USA dovrebbero essere pronti a bombardare le fabbriche di TSMC per impedire alla Cina di acquisirle in caso di invasione.

Questa idea è stata fortemente sostenuta da Elbridge Colby, ora candidato di Trump per Under Secretary of Defense for Policy.

Fonte: Elbridge Colby

Fabbriche americane di TSMC

A causa del rischio geopolitico di un’interruzione della fornitura di Taiwan, gli USA hanno spinto TSMC ad aprire più fabbriche nel territorio continentale americano.

Ciò ha portato a piani dal 2020 per aprire una grande fonderia in Arizona, a cui è stata aggiunta un’altra fab nel 2022, portando l’investimento totale a 40 M$.

Fonte: TSMC

La mossa non è stata priva di problemi, poiché TSMC fatica a trovare lavoratori locali adeguatamente formati e segnala conflitti derivanti dalle differenze culturali tra dipendenti taiwanesi e americani.

Tuttavia, la prima produzione dovrebbe iniziare nel 2025 per la prima fab, e il rendimento di produzione (l’efficienza dei chip correttamente incisi, una metrica chiave del settore) è ora più alto a Phoenix che a Taiwan.

La seconda fab inizierà la produzione nel 2028 per i processi da 3 nm e 2 nm. È stata anche annunciata una terza fab che si concentrerà sul processo da 2 nm e oltre, con l’avvio della produzione entro la fine del decennio.

Danni collaterali della guerra commerciale

Mentre gli USA cercano di limitare l’accesso alle tecnologie avanzate in Cina, soprattutto per il calcolo e l’IA, l’industria dei semiconduttori del paese è stata soggetta a restrizioni e sanzioni.

Ciò è iniziato con il divieto di esportazione delle macchine EUV verso la Cina, estendendosi a una lista sempre più ampia di prodotti vietati, inclusi tutti i chip avanzati.

Se ciò avesse avuto successo, sarebbe stata una grande notizia per i produttori di chip non cinesi.

Tuttavia, ciò ha spinto la Cina a sviluppare la propria capacità di fonderia domestica il più aggressivamente possibile. Al centro di questo sforzo vi sono SMIC e Huawei, di proprietà statale.

SMIC afferma di aver sviluppato un processo da 5 nm senza EUV. La Cina sta anche valutando lo sviluppo della propria litografia EUV, oltre a sostituire l’intera catena di approvvigionamento internazionale di semiconduttori con produttori domestici.

Tra le possibili alternative all’EUV, e anche al più avanzato High-NA EUV, sono state proposte le seguenti soluzioni:

• Costruire un massiccio ciclotrone (acceleratore di particelle) per sostituire le macchine di litografia tipo ASML.
• Replicare le macchine di ASML, un compito principalmente affidato a Shanghai Micro Electronics Equipment (SMEE).
• Riorientare l’attenzione sulla fotonica, un campo in cui l’Occidente non detiene un vantaggio significativo, e che potrebbe rappresentare il futuro del calcolo.
  • Progettazioni di chip neuromorfici sono anch’esse considerate, soprattutto per applicazioni IA.

A lungo termine, ciò potrebbe rivelarsi la più grande minaccia per TSMC, più dei suoi rivali tradizionali. Questo perché la Cina sta già consumando più del 50% dell’approvvigionamento globale di chip.

Quindi, potrebbe fornire a aziende come SMIC la domanda domestica necessaria per scalare fino a una dimensione in cui potrebbero competere con TSMC, beneficiando anche di vantaggi fiscali, accesso al capitale e altri benefici offerti dal governo cinese a un settore strategico.

Finanze di TSMC

Per un’azienda industriale, TSMC ha registrato un margine lordo notevolmente alto del 57,8% nel Q3 2024, in aumento del 3% rispetto all’anno precedente. Questo si traduce in un margine di profitto netto altrettanto impressionante del 42,8%. L’azienda ha pochissimo debito, con le passività totali pari alla liquidità disponibile.

Il prezzo delle azioni è triplicato rispetto al punto più basso alla fine della pandemia e decuplicato negli ultimi dieci anni.

L’azienda ha inoltre iniziato a pagare dividendi nel 2004 e non ha mai ridotto i dividendi per azione da allora.

Conclusione

TSMC è forse il più importante produttore di chip e semiconduttori al mondo. L’azienda ha una lunga storia nella costruzione di un solido vantaggio competitivo, prima con accordi più equi, poi con una leadership persistente in qualità, tecnologia e rese, permettendole di generare margini costantemente impressionanti, soprattutto per un’attività manifatturiera.

Di conseguenza, sebbene non sia priva di concorrenza, con Samsung e Intel seri concorrenti, è molto indietro in termini di quota di mercato rispetto al leader incontrastato. Probabilmente ci vorranno anni, al meglio, prima che le fonderie cinesi colmino il divario.

Un investimento in TSMC non è privo di rischi; tuttavia, il più grande è quasi completamente fuori dal controllo della gestione aziendale. Se dovesse verificarsi un’invasione cinese di Taiwan, devasterebbe certamente la capacità dell’azienda di produrre chip e potrebbe persino distruggere le sue fabbriche o vederle sequestrate da quella che sarebbe allora una nazione straniera ostile.

Pertanto, gli investitori nell’azienda dovranno monitorare non solo se i vantaggi di TSMC in termini di tecnologia ed eccellenza produttiva persistono, anche rispetto a SMIC e altre aziende cinesi, ma anche la situazione geopolitica globale.