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SiC Valley: la svolta italiana a Catania

da | 4 Giu, 24 | Gestione termica |

STMicroelectronics (STMicro) ha annunciato l’intenzione di costruire il primo impianto di produzione di carburo di silicio (SiC) completamente integrato al mondo a Catania. Questo investimento sottolinea la crescente importanza del SiC nel settore tecnologico, rispecchiando il dominio di Taiwan nella produzione di silicio. L’emergere della Sicilia come hub per la produzione di SiC non solo mette in mostra le competenze della regione, ma contribuisce anche all’innovazione dei semiconduttori su scala globale.

L’obiettivo è che la nuova struttura inizi la produzione nel 2026 e raggiunga la piena capacità entro il 2033, con un massimo di 15 000 wafer a settimana a pieno regime. Il programma di investimenti pluriennale previsto di 5 miliardi di euro (circa 5,4 miliardi di dollari), con il sostegno di 2 miliardi di euro (circa 2,2 miliardi di dollari) fornito dallo Stato italiano nel quadro dell’EU Chips Act, riflette un impegno strategico volto a rafforzare la posizione dell’Europa nella produzione di semiconduttori. Questo sostanziale investimento guiderà i progressi tecnologici e rafforzerà le reti tecnologiche globali, posizionando l’Europa come attore chiave nel futuro dell’industria dei semiconduttori.

Questo progetto innovativo prevederà una produzione di SiC da 200 mm in grandi volumi dedicata a dispositivi e moduli di potenza, nonché funzionalità complete di test e confezionamento. Il Campus del Carburo di Silicio di STMicro consoliderà tutti gli aspetti della produzione del SiC, dalla ricerca e sviluppo alla produzione e dalla creazione del substrato all’assemblaggio dei moduli, in un unico sito. Questa integrazione verticale è progettata per semplificare le operazioni, migliorare l’innovazione e ridurre i costi di produzione, avvantaggiando in definitiva i clienti che cercano soluzioni sostenibili e ad alte prestazioni. Il Silicon Carbide Campus si concentra sulla decarbonizzazione e sul miglioramento dell’efficienza energetica. Il BMW Group ha mostrato un video durante una conferenza stampa a Catania evidenziando il ruolo chiave dell’impianto nella sua strategia di elettrificazione. Florian Weig, SVP della rete digitale di acquisti e fornitori di BMW, ha affermato che il gruppo BMW sta sistematicamente elettrificando il proprio portafoglio di prodotti per soddisfare la crescente domanda di mobilità elettrificata, per oltre 15 modelli completamente elettrici entro il 2024 e vendite di veicoli elettrici per il 50% entro il 2030. La chiave di questa evoluzione è la tecnologia dei semiconduttori, in particolare il SiC, fondamentale per trasmissioni elettriche e sistemi di ricarica efficienti.

Attraverso la collaborazione, il Silicon Carbide Campus mira ad accelerare il passaggio verso soluzioni energetiche sostenibili, sottolineando l’impegno a ridurre l’impronta di carbonio e a promuovere un uso efficiente dell’energia nel settore automobilistico. La partnership supporta lo sviluppo tecnologico, i test sui prodotti e la produzione in grandi volumi, riflettendo l’impegno di BMW verso soluzioni innovative e lungimiranti nel campo della mobilità elettrica. Jean-Marc Chery, presidente e CEO di STMicro, ha sottolineato il ruolo fondamentale che il campus svolgerà nel rafforzare la leadership di STMicro nella tecnologia SiC per i settori automobilistico e industriale. Chery ha osservato che le capacità integrate di questo progetto saranno determinanti nel promuovere l’innovazione e nell’espansione della capacità produttiva di grandi volumi. Si prevede che questo sviluppo porterà vantaggi significativi ai clienti europei e globali mentre avanzano verso l’elettrificazione e perseguono soluzioni efficienti dal punto di vista energetico per raggiungere i loro obiettivi di decarbonizzazione.

Giuseppe Notarnicola, presidente di STMicro Italia, ha sottolineato l’importanza di questo sviluppo, sottolineando che con 12 555 dipendenti, l’azienda è impegnata ad aumentare i propri investimenti in ricerca e sviluppo per rimanere all’avanguardia nell’innovazione. Maurizio Tamagnini, vicepresidente del consiglio di sorveglianza di STMicro, ha fatto eco a questo sentimento, sottolineando che questi progressi sono cruciali per mantenere la leadership dell’azienda nella fornitura di tecnologie pionieristiche che soddisfano le richieste in evoluzione dei mercati globali. In seguito all’acquisizione di Norstel, è stato creato un impianto SiC integrato verticalmente. La struttura sottolinea l’importanza dell’analisi dei difetti utilizzando tecniche a raggi X. Una parte cruciale del processo prevede un’analisi dettagliata del reticolo cristallino. Ciò garantisce l’elevata qualità e prestazioni dei prodotti SiC, essenziali per varie applicazioni avanzate.

Il SiC, un composto di silicio e carbonio, offre vantaggi rispetto al silicio convenzionale per applicazioni di potenza grazie all’ampio gap di banda, alla conduttività termica superiore, alla maggiore velocità di commutazione e alla minore dissipazione di energia. Ideale per dispositivi ad alta tensione superiori a 1 200 V, il SiC è essenziale nei veicoli elettrici, nelle infrastrutture di ricarica rapida, nelle energie rinnovabili e nelle applicazioni industriali, compresi i data center, migliorando l’efficienza energetica. STMicro è leader nel SiC grazie a 25 anni di ricerca e sviluppo, con sede a Catania. STMicro produce prodotti SiC su linee per wafer da 150 mm in Italia e Singapore e su un impianto da 200 mm in costruzione in Cina attraverso una joint venture con Sanan Optoelectronics, supportato da operazioni di assemblaggio e test in Marocco e Cina. La produzione del SiC è notevolmente più complessa di quella del silicio, che è diventato una merce grazie al suo processo di produzione maturo e semplice. Il SiC, tuttavia, presenta sfide uniche a causa della sua struttura reticolare esagonale e dell’esistenza di oltre 300 politipi diversi. Questa complessità richiede un ambiente di produzione altamente controllato e attrezzature specializzate. Il metodo della sublimazione viene utilizzato per far crescere i lingotti di SiC. Questo processo avviene in forni specializzati dove i crogioli riempiti con polvere di SiC e cristalli di seme vengono riscaldati a temperature fino a 2. 00 gradi Celsius.

L’ambiente controllato all’interno del forno, compresa la bassa pressione e l’introduzione di gas specifici, facilita la crescita dei cristalli di SiC. A differenza del silicio, che può crescere di metri in poche ore, il SiC richiede diverse settimane per crescere solo di pochi centimetri a causa della sua struttura complessa. Dopo la crescita, i lingotti subiscono una serie di lavorazioni meccaniche, a partire dalla rettifica per ottenere la planarità e la levigatezza desiderate. Successivamente i lingotti vengono tagliati in wafer. Questo taglio è particolarmente impegnativo a causa della durezza del SiC. La struttura utilizza sia metodi tradizionali di taglio del filo che un’innovativa tecnica di taglio laser. Quest’ultimo riduce significativamente la perdita di materiale, il che è fondamentale dato l’elevato costo del SiC. Durante l’evento stampa è stata sottolineata l’importanza del controllo qualità e dell’integrazione verticale. Controllando l’intera catena di fornitura, dalla materia prima al wafer finito, la struttura garantisce che eventuali difetti possano essere ricondotti alla fonte, consentendo il miglioramento continuo e la riduzione dei costi. Questa integrazione accelera inoltre il ciclo di feedback, collegando i difetti dei materiali ai problemi di prestazioni elettriche, migliorando così l’affidabilità e le prestazioni complessive dei dispositivi SiC.

 

Figura 1 – Soluzioni STMicro, dal materiale al chip (Fonte: Maurizio Di Paolo Emilio).

 

Il SiC in Sicilia

Durante la conferenza stampa, Margrethe Vestager, vicepresidente esecutivo di un’Europa pronta per l’era digitale e commissaria europea per la concorrenza, ha elogiato gli impressionanti progressi e la collaborazione nella produzione di semiconduttori guidati da STMicro. Ha sottolineato che il risultato “non è scienza missilistica; è molto più complesso”, sottolineando la sofisticata automazione e i macchinari coinvolti. Vestager ha inoltre riconosciuto il solido cluster industriale creato attraverso partnership con università, istituti di ricerca e fornitori in tutta Europa, definendolo “un risultato straordinario”. Vestager ha sottolineato l’importanza storica dell’azienda, menzionando i suoi 60 anni di eredità e i traguardi recenti, come aver ricevuto quasi 300 milioni di euro (circa 326 milioni di dollari) in aiuti di Stato per costruire una linea di produzione di wafer SiC. Ha celebrato l’approvazione di quasi 2 miliardi di euro (circa 2,2 miliardi di dollari) in nuovi finanziamenti per l’ulteriore sviluppo, che miglioreranno la capacità produttiva e il progresso tecnologico dell’Europa.

Vestager ha inoltre sottolineato l’importanza di tali investimenti nel ridurre la dipendenza dai combustibili fossili e nel rilanciare il settore della mobilità, dove “gli apparecchi connessi contengono facilmente più di 3 000 chip”. Vestager ha concluso elogiando la combinazione di ambizione politica e investimenti strategici, garantendo che il denaro dei contribuenti venga “usato saggiamente” e “in modo che vada a vantaggio di tutti”. Ha sottolineato il ruolo delle leggi sulla concorrenza nel promuovere lo sviluppo sostenibile e nel prevenire la corsa ai sussidi che potrebbe essere più costosa. Adolfo Urso, Ministro delle Imprese e del Made in Italy, è intervenuto a nome della Presidente Giorgia Meloni in una giornata storica per la Sicilia e l’intero Paese. In un commosso discorso, Urso ha ringraziato tutte le autorità presenti, rimarcando il significato della Valle dell’Etna dove circa 60 anni fa fu posata la prima pietra dell’attuale polo STMicro, a simboleggiare la perseveranza e la passione che hanno trasformato la regione in un centro chiave per l’innovazione tecnologica. sviluppo nel Mediterraneo.

L’investimento di Silicon Box nel Nord Italia, con 3,2 miliardi di euro (circa 3,5 miliardi di dollari) stanziati per costruire un impianto per la produzione di chiplet, è un segno tangibile di questo impegno. Il governo italiano contribuirà con i finanziamenti del Fondo per la Microelettronica, creando 1 600 nuovi posti di lavoro. Questo progetto si inserisce in un contesto più ampio di 10 miliardi di euro (circa 10,8 miliardi di dollari) di investimenti nella microelettronica previsti entro la fine dell’anno.

 

Figura 2 – Da sinistra a destra, Jean-Marc Chery, presidente e amministratore delegato di STMicro, Margrethe Vestager, EVP per un’Europa pronta per l’era digitale e Commissaria europea per la concorrenza, Adolfo Urso, ministro delle Imprese e del Made in Italy. (Fonte: Maurizio Di Paolo Emilio)

 

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