Semiconduttori: la mente dell’efficienza energetica

Il ricordo delle difficoltà vissute dai consumatori nel reperire diversi prodotti diventati improvvisamente  quasi introvabili sulla scia delle crisi pandemica è ancora vivo nella nostra memoria. Su scala globale abbiamo toccato con mano gli effetti del razionamento di numerosi beni inclusi televisori, cellulari, auto, WiFi router e anche apparecchiature mediche. La ragione che ha sotteso questo fenomeno è stata una carenza  di semiconduttori (e relativi microchip e circuiti integrati) generata dall’impatto della crisi pandemica sulle catene di approvvigionamento su scala internazionale.

Semiconduttori: indispensabili nella vita di tutti i giorni

Questa discontinuità nell’offerta ha creato numerose sfide a molte aziende, coinvolgendo trasversalmente diversi settori. Fra questi l’industria dell’ automotive è stata quella colpita più seriamente, vedendo le proprie  linee di produzione interrotte, turni dei lavoratori ridotti  e nuove auto messe in commercio senza alcune

apparecchiature digitali. Questo tuttavia non è stato l’unico esempio. In uno studio del 2021 Goldman Sachs ha infatti identificato ben 169 diversi settori impattati dalla scarsità di semiconduttori disponibili¹.

La digitalizzazione e la microelettronica stanno abbracciando sempre più aspetti del nostro quotidiano. Grazie alle loro molteplici applicazioni i semiconduttori hanno assunto un ruolo centrale nello sviluppo tecnologico. Inoltre lo sviluppo rapido di trend quali i veicoli elettrici, l’intelligenza artificiale (AI), le tecnologie “cloud”, “Internet of things” (IoT) e la tecnologia 5G sta enfatizzando questa radicale trasformazione della mobilità, connettività e sicurezza (intesa come consumo di informazioni e tutela della privacy dei dati). Questi processi di innovazione sono attuabili grazie a complessi chip di silicone e software con alto potere computazionale.

La trasformazione “green”

I semiconduttori sono centrali soprattutto per la transizione verso un’economia digitale e sostenibile. Il futuro tecnologico dipende dall’abilità di questi chip di processare dati più velocemente, con dimensioni sempre più piccole, integrando più applicazioni e, al contempo, utilizzando meno energia.

Perciò, i semiconduttori si collocano al centro del progetto globale di trasformazione “green” volto a generare, convertire, trasferire e immagazzinare energia rinnovabile riducendone sprechi e consumo. La nostra dipendenza dai semiconduttori presenta, però, l’ulteriore sfida di una domanda di energia in forte crescita. Adottare soluzioni dedicate a rafforzare l’efficienza energetica rappresenta una sfida fondamentale per gli sviluppatori di questi chip.

EDA – Dare forma al futuro dei semiconduttori

I chip e i semiconduttori sono incredibilmente sofisticati  e spesso arrivano a contenere più di un miliardo di circuiti elettronici. Per gestire tale complessità l’automazione è essenziale. L’Electronic Design Automation (EDA) offre esattamente questo tipo di tecnologia. L’EDA è un sistema di software e hardware per il design di dispositivi con semiconduttori, chip per computer e sistemi elettronici come circuiti integrati o schede madre. Questa tecnologia è altresì importante per aumentare l’ottimizzazione della produzione dei semiconduttori e chip, decarbonizzandone quindi i processi in linea agli obiettivi identificati dagli Accordi di Parigi.   Data la sua rilevanza, Il settore dell’EDA vede una crescita annua attesa (CAGR) del 10% fino al 2032² e una proiezione del fatturato di circa 19 miliardi di dollari (USD) al 2028.³

Cadence – nel posto giusto al momento giusto 

In questo settore altamente strategico, l’azienda americana Cadence Design Systems si distingue come uno dei maggiori fornitori di tecnologia EDA con un quota di mercato del 30% e come leader dominante nel segmento del design analogico (70% di market share).⁴

Cadence produce i software e l’hardware richiesti e utilizzati dall’intera filiera di design elettronico, dalla progettazione dei chip all’assemblaggio delle schede operative.

Verso la fine del 2023 Cadence ha registrato un fatturato in crescita del 13% rispetto all’anno perdente, superando la media vista nei sei anni precedenti (11.9% dal 2016).⁵ L’azienda genera circa il 90% del proprio fatturato da brevetti rinnovabili con durata media di 2 – 3 anni, il che apporta un buon grado di prevedibilità per i prossimi anni. Inoltre il business di Cadence dimostra un’elevata profittabilità con un margine operativo del 40%⁵ (Non-GAAP standard).

Dare energia a un futuro più smart e più sostenibile

Anche se il business di Cadence contribuisce indirettamente alla sostenibilità ottimizzando i processi di produzione, ciò non ne diminuisce l’importanza nel dare forma a un futuro più “green”.

Computer più efficienti e con un potere computazionale sono necessari per rinnovare le nostre infrastrutture, per aggiornare diversi settori ottimizzandone il consumo di risorse e facilitando l’adozione di tecnologie e processi più sostenibili.

La tecnologia di Cadence quindi è la chiave per sbloccare una maggiore efficienza energetica. Attraverso i suoi progressi nel ridurre il consumo energetico e le tempistiche di produzione dei chip, Cadence ha assunto il ruolo di forte promotore nell’abbattimento delle emissioni di gas serra.

Cadence è il fornitore principale di interfaccia, memoria e di diverse tecnologie proprietarie che consentono ai suoi clienti di ridurre i costi di produzione, contenere i rischi e velocizzare i tempi di penetrazione del mercato. I suoi software JedAI, Stratus High-Level Synthesis e Cerebrus  (ampiamente utilizzato nello sviluppo dell’AI), consentono ai clienti di Cadence di aumentare di dieci volte la propria produttività⁶, riducendo del 50% il consumo energetico⁷ e del 38% gli sprechi di energia.⁸

Data la sua ambizione a cementare la propria posizione strategica, Cadence continua a investire abbondantemente nel proprio futuro. Dal 2019 al 2023 gli investimenti allocati in R&D sono infatti cresciuti più del 51%.⁹

Efficienza energetica 

L’ottimizzazione delle risorse e l’efficienza energetica sono pilastri portanti della nostra strategia Global Climate and Environment. Diverse aziende che offrono prodotti e servizi in queste aree distinguono sia per una solida proposizione di valore sia per il beneficio che arrecano al nostro pianeta. Noi crediamo fermamente che investire in tali realtà possa rappresentare il classico scenario “win-win” sia economicamente, sia per il nostro ecosistema. 

¹ Howley, Daniel (April 2021). “These 169 industries are being hit by the global chip shortages”

² Global Market Insight, Nov.2023 (https://www.gminsights.com/industry-analysis/electronic-design-automation-eda-market)

³ BlueWeave Consulting, Sept. 2022

⁴ ESDA, Company reports, BofA Global Research (October 2023).

⁵ Cadence Company Overview Presentation – Q3 2023. Operating margin: Non-GAAP operating margin.

⁶ According to Forbes, 13.06.2023 “Cadence JedAI Can Increase Chip Design Quality And Chip Designer Productivity Over 1000%” (10 times engineering hours improvement with Mobile CPU in 3nm).

⁷ Cadence Datasheet “Stratus High-Level Synthesis”

⁸ Cadence 12.10.2023: “Imagination Optimizes PPA and Speeds the Delivery of Low-Power GPUs Using AI-Driven Cadence Cerebrus in the OnCloud Platform”

⁹ Macrotrends. January 2024 (https://www.macrotrends.net/stocks/charts/CDNS/cadence-design-systems/research-development-expenses). Data as of 30.09.2023.