semiconduttori-cosa-sono-cosa-servono

Semiconduttori: cosa sono e a cosa servono

Tempo di lettura 4 minNews motori
I semiconduttori sono componenti essenziali per il settore automobilistico, al centro di una grave crisi globale, elementi fondamentali per le moderne auto hi-tech.
Condividi questo

Cosa sono e a cosa servono i semiconduttori

Semiconduttori automotive: applicazioni e crisi

Negli ultimi anni l’industria automobilistica ha basato l’evoluzione tecnologica sull’utilizzo dei semiconduttori, i principali materiali dei circuiti elettronici. Tuttavia, la crisi globale dei microchip sta mettendo a dura prova le aziende del settore, mostrando l’importanza raggiunta da questi componenti senza i quali non è possibile produrre le auto moderne di oggi. 

Cosa sono i semiconduttori

I semiconduttori sono dei materiali in genere a base di silicio o germanio, contraddistinti da caratteristiche elettriche particolari con proprietà intermedie tra gli isolanti e i conduttori. Sono gli elementi principali nel campo dell’elettronica, infatti questi componenti sono indispensabili per la realizzazione dei microprocessori.

La presenza dei semiconduttori nei microchip avviene all’interno di transistor e diodi; tuttavia, sono elementi essenziali anche per le sorgenti luminose a LED e di tutti i dispositivi elettronici. Il silicio e il germanio non vengono mai utilizzati allo stato puro, ma sono manipolati in base alle prestazioni che si vogliono ottenere in termini di conduttività elettrica.

Tramite l’inserimento di impurità nei semiconduttori, ovvero il processo di doping, è possibile modificare la capacità di questi materiali di condurre o meno la corrente elettrica. In questo modo si possono creare circuiti elettrici specifici e particolarmente avanzati, in grado di soddisfare qualsiasi esigenza operativa e adattarsi ad ogni contesto applicativo.

Dopo l’estrazione delle materie prime dal sottosuolo, come silice, quarzo e calcedonio per ricavarne il silicio, i materiali sono lavorati all’interno di laboratori all’avanguardia. Qui tramite processi lunghi e complessi vengono realizzati i transistor, i quali sono trasformati in wafer di semiconduttori adoperati per la costruzione di circuiti stampati e la realizzazione dei microchip.

A cosa servono i semiconduttori

Le applicazioni dei semiconduttori sono innumerevoli, interessando al giorno d’oggi quasi ogni dispositivo esistente a causa della diffusione dell’elettronica nei beni di consumo. I microprocessori creati con i semiconduttori sono presenti in:

  • smart TV
  • smartphone
  • impianti fotovoltaici
  • computer
  • elettrodomestici
  • robot industriali

Nel settore automotive i semiconduttori sono impiegati in modo massiccio; infatti, sono presenti decine o centinaia di microchip in ogni auto. Rispetto alle vetture endotermiche le macchine elettriche hanno un numero ancora maggiore di microprocessori, considerando che possono arrivare fino a 10 volte i microchip dei veicoli diesel e benzina.

Con i microprocessori a base di semiconduttori si controllano tutte le tecnologie delle auto, dai sistemi ADAS per l’assistenza alla guida ai tergicristalli elettrici automatici. Questi elementi sono usati per gestire il cruscotto digitale, l’head-up display, i sistemi di diagnostica, la connettività del veicolo e l’infotainment dell’auto. 

Quasi ogni funzione delle auto di oggi viene controllata da appositi microchip, componenti hardware che insieme alle applicazioni software rendono le auto più intelligenti. Inoltre, si tratta di un trend in crescita, con un aumento costante dei semiconduttori sostenuto dall’innovazione tecnologica in ambito automotive.

Basta pensare alle auto a guida autonoma, veicoli che fanno largo uso dell’elettronica avanzata raggiungendo un livello di automazione sempre più elevato. Con lo sviluppo delle smart road le self driving cars potrebbero conoscere un’accelerazione nei prossimi anni, provocando un potenziale incremento della richiesta di semiconduttori e microprocessori.

Crisi semiconduttori: la situazione attuale

Il chip shortage, ovvero la carenza di microprocessori, sta mettendo colpendo in modo grave il settore automobilistico dall’inizio del 2020. La produzione di microchip a partire dai semiconduttori, infatti, è concentrata in pochi paesi quasi tutti situati in Asia, tra cui la Cina ricopre un ruolo di leadership come avviene per le moderne batterie al litio per le auto elettriche.

D’altronde la trasformazione dei semiconduttori in microchip è un processo estremamente lungo e complicato, realizzato in stabilimenti all’avanguardia con personale altamente specializzato. Non a caso USA e UE vogliono recuperare la propria indipendenza nel campo dei semiconduttori e dei microprocessori; tuttavia, serviranno molti anni per raggiungere una capacità produttiva adeguata. 

L’attuale crisi dei chip auto sta costringendo le case automobilistiche a tagliare la produzione, con la società AlixPartners che stima fino a 7,7 milioni di veicoli in meno. Ad oggi tutte le principali aziende del comparto hanno annunciato rallentamenti, da Toyota a Volkswagen fino a Stellantis, sebbene nei prossimi anni la situazione potrebbe iniziare a migliorare.

Molti gruppi specializzati nei semiconduttori e nei microchip stanno lavorando per aumentare la produzione, con nuovi impianti in costruzione da parte di colossi del settore come TSMC, MediaTek e Qualcomm. Per il momento i marchi automotive stanno arginando il problema, ottimizzando l’utilizzo dei microprocessori e ritardando l’uscita di nuovi modelli. 

I semiconduttori del futuro contro la crisi dei microchip

Se la crisi dei microchip sta creando un danno ingente all’industria automobilistica e non solo, molte università e aziende studiando i semiconduttori del futuro. Allo stesso tempo si stanno cercando alternative valide per ridurre il chip shortage, ad esempio sviluppando microprocessori specifici per alcuni ambiti applicativi.

Al giorno d’oggi tutti i settori industriali utilizzano gli stessi microchip, una mancanza di differenziazione che causa problemi considerevoli in caso di incremento repentino della domanda. Una soluzione potrebbero essere le piattaforme di microprocessori, elementi più versatili per gestire una serie di funzionalità attraverso un unico componente hardware.

Inoltre, non mancano i progetti per lo sviluppo di nuovi semiconduttori più leggeri, resistenti e flessibili, in grado di fornire maggiori prestazioni e favorire l’ottimizzazione dell’uso dei microchip. La vera rivoluzione sarebbe però lo sviluppo di semiconduttori più semplici da trasformare in microprocessori, per aumentare l’accessibilità di questi processi riducendo tempi di consegna e favorendo l’ingresso sul mercato di nuovi player. 

contact-block-nl-105-105 Iscriviti a What's next? la newsletter di LeasePlan Italia per ricevere le ultime notizie sul mondo automotive e contenuti premium direttamente via email.

ISCRIVITI
Condividi questo
Pubblicato il 3 novembre 2021
3 novembre 2021
Condividi questo

Articoli correlati

Modelli auto
Torna su strada la Lamborghini Countach11 febbraio - Tempo di lettura 3 minArrowRight
Modelli auto
Noleggiare un' Audi a lungo termine è meglio che acquistarla03 maggio 2021 - Tempo di lettura 5 minArrowRight
Modelli auto
Renault Zoe: allestimenti, autonomia e tempo di ricarica30 gennaio 2020 - Tempo di lettura 4 minArrowRight