La Cina e la fisica potrebbero presto mandare in frantumi i nostri sogni di una potenza di calcolo infinita

I transistor su chip di silicio sono così piccoli che si stanno avvicinando ai loro limiti fisici. E l’azienda che ne produce molti potrebbe essere in qualche modo ostacolata se Xi Jinping decidesse di invadere Taiwan

Negli anni '50 spendevo una parte significativa della mia paghetta acquistando un transistor. Era un piccolo cilindro di metallo (circa 5 mm di diametro e 7 mm di profondità) dalla cui base sporgevano tre fili. Ne avevo bisogno per una piccola radio che stavo costruendo e comprarla era un grosso problema per un ragazzo che viveva nell'Irlanda rurale. I miei genitori sconcertati non riuscivano a capire perché questo aggeggio che loro figlio teneva tra l'indice e il pollice potesse essere interessante; e, a dire il vero, non puoi biasimarli.

Ora andiamo avanti per sei decenni. Il processore A13 che alimenta l'iPhone che ho usato per trovare una fotografia di quel primo transistor ne ha 8,5 miliardi incisi su un frammento di silicio non più grande di un'unghia: un "chip". La prossima generazione di questi chip avrà transistor piccoli quasi quanto il diametro di un cromosoma umano.

Questa capacità di stipare sempre più transistor in uno spazio finito è ciò che ci ha dato la legge di Moore – l’osservazione che il numero di transistor in un circuito integrato raddoppierà ogni due anni circa – e con essa il fatto che la potenza del computer è raddoppiata ogni due anni per tutto il tempo che la maggior parte di noi può ricordare. La storia di come ciò sia accaduto è un racconto avvincente di genialità ingegneristica e manifatturiera ed è brillantemente raccontata da Chris Miller nel suo libro bestseller Chip War, che dovrebbe essere letto da tutti i ministri conservatori che fantasticano di rendere la “Gran Bretagna globale” una superpotenza tecnologica.

Ma con quel lungo periodo di progresso tecnologico sono arrivati ​​l’autocompiacimento e l’arroganza. Siamo arrivati ​​al punto di pensare che se per risolvere un problema urgente bastasse più potenza di calcolo, allora avremmo potuto considerarlo risolto; non oggi, forse, ma certamente domani.

Ci sono almeno tre cose che non vanno in questo. Il primo è che molti dei problemi più urgenti dell’umanità non possono essere risolti con l’informatica. Questa è una novità per la Silicon Valley, ma sembra essere vera. La seconda è che presto la legge di Moore si scontrerà con le leggi della fisica. Stiamo arrivando al punto in cui la parte critica di un transistor – la “porta” attraverso la quale scorre la corrente – si avvicina a 2 nanometri (nm – un miliardesimo di metro) e un atomo di silicio ha un diametro di 0,2 nm, il che significa che il cancello è largo solo circa 10 atomi di silicio, a quel punto iniziano a verificarsi tutti i tipi di interazioni scomode tra gli atomi e la produzione diventa davvero problematica.

Il terzo problema è che ci sono due colli di bottiglia critici nella catena di fornitura dei chip di fascia alta su cui l’industria tecnologica sta scommettendo sul suo futuro, compresi i chip Nvidia che alimentano la maggior parte dei sistemi di apprendimento automatico (o AI) come ChatGPT.

Il collo di bottiglia A si è verificato perché esiste una sola azienda al mondo – ASML nei Paesi Bassi – che può realizzare macchine di litografia a raggi ultravioletti estremi in grado di “stampare” transistor da 2 nm su silicio.

Queste macchine sono, come ha spiegato il MIT Technology Review, davvero qualcosa: "Grandi quanto un piccolo autobus e piene di 100.000 minuscoli meccanismi coordinati, incluso un sistema che genera una lunghezza d'onda specifica di luce ultravioletta ad alta energia facendo esplodere gocce fuse di stagno con un laser 50.000 volte al secondo. Ci vogliono quattro 747 per spedirne uno a un cliente." E le macchine di fascia alta costano 350 milioni di dollari.

Il collo di bottiglia B esiste perché solo una manciata di aziende ha la capacità di produrre chip a livello di 2 nm, e la principale di queste in assoluto – TSMC – ha sede a – indovina dove? –Taiwan.

Mettendo insieme questi due colli di bottiglia si ottiene quello che può essere descritto solo come panico nella leadership delle economie occidentali. Il monopolio dell'ASML forse non è una questione così strategica: dopo tutto è un'azienda europea. Il suo problema più grande è che produrre le sue macchine è un’attività delicata, complicata e dispendiosa in termini di tempo. E secondo il Financial Times attualmente ha un portafoglio ordini di 40 miliardi di dollari.