Una convinzione che sta prendendo sempre più piede tra gli ambientalisti è che l'industria dei semiconduttori stia danneggiando il pianeta. È una preoccupazione giustificata. I chip sono prodotti in enormi fabbriche che necessitano di grandi risorse, che possono estendersi su superfici di oltre novantamila metri quadrati. E ogni anno, l'industria utilizza ben oltre 100 miliardi di litri d'acquahttps://www.semiconductor-digest.com/water-supply-challenges-for-the-semiconductor-industry e genera quasi 100 milioni di tonnellate di emissioni di gas serraIEA Global Energy Review 2021, SEMI; è anche un consumatore avido di terre rare e produce molti rifiuti tossici.
Le preoccupazioni sull'impronta ecologica dei semiconduttori si sono intensificate negli ultimi anni, con l'incremento della potenza delle apparecchiature informatiche e l'aumento esponenziale del consumo energetico del settore. Inoltre, i governi di Stati Uniti ed Europa hanno in programma di investire decine di miliardi di dollari per dotarsi di una propria capacità produttiva di chip. L'obiettivo è quello di garantire un approvvigionamento affidabile, ma certamente ciò farà emergere con maggiore preoccupazione il problema delle emissioni degli impianti e dei rifiuti, un tempo considerato marginale.
A prima vista i semiconduttori non trovano quindi posto in un portafoglio orientato all'ambiente. A un esame più approfondito, però, il quadro che emerge è completamente diverso.
Aiutare la transizione energetica con i semiconduttori
Come investitori responsabili a lungo termine, nel processo di costruzione dei portafogli attribuiamo molta importanza alle credenziali ambientali di settori e aziende. Tuttavia, il processo di selezione dei titoli in cui investire deve anche tenere conto del ruolo cruciale che i semiconduttori svolgono nel sostenere la transizione verde. In altre parole, gli investitori orientati alle questioni climatiche devono guardare oltre l'impronta di carbonio del settore e valutare ciò che gli esperti chiamano "handprint" o impatto positivo sul resto dell'economia.
Per i semiconduttori questo impatto positivo è particolarmente significativo quando si tratta di elettrificazione, un elemento chiave della decarbonizzazione.
Se vogliamo raggiungere le zero emissioni nette entro il 2050, l'Agenzia Internazionale dell'Energia stima che la quota di elettricità nel consumo energetico totale dovrà raggiungere il 50% dall'attuale 20%, sostituendo i combustibili fossili.Agenzia Internazionale dell’Energia
Ciò significa anche che la quota di elettricità rinnovabile dovrà aumentare dal 30% al 90%. Dobbiamo prima elettrificare per poter poi decarbonizzare. E dobbiamo anche ridurre il consumo totale di energia. Tale obiettivo potrà essere raggiunto con un miglioramento annuale del 3% in termini di intensità energetica dell'economia, il doppio rispetto al tasso attuale.World Energy Transitions Outlook 2023, IRENA
Riteniamo che i semiconduttori siano un fattore fondamentale per la transizione verde.
Niente di tutto ciò può avvenire senza semiconduttori.
Per agevolare l'elettrificazione è fondamentale una categoria di chip speciali, i cosiddetti "semiconduttori di potenza". Questi chip sono principalemente utilizzati per controllare l'erogazione di energia elettrica, nonché la sua conversione (da corrente continua a corrente alternata e viceversa), il suo trasferimento e il suo stoccaggio.
Sebbene rappresentino solo il 5% circa del mercato complessivo dei semiconduttori, ovvero 40 miliardi di dollari, essi hanno un ruolo cruciale da svolgere.https://straitsresearch.com/press-release/global-power-semiconductor-market-size
Negli impianti fotovoltaici, ad esempio, sono necessari semiconduttori di potenza efficienti e affidabili per convertire l'elettricità da corrente continua a corrente alternata e trasmettere la potenza con perdite minime di energia.
I semiconduttori sono anche essenziali nella modernizzazione delle reti elettriche, in quanto consentono una migliore risposta alle variazioni della domanda e dell'offerta di energia.
I chip sono altrettanto vitali per l'industria automobilistica. Il fabbisogno di semiconduttori per i veicoli è oggi di molto superiore di quanto non lo fosse dieci o vent'anni fa, conseguenza di una conversione massiccia all'utilizzo di veicoli elettrici e dello sviluppo delle automobili intelligenti.
I semiconduttori sono quindi fondamentali in tutta la catena del valore dell'elettrificazione, dallo sviluppo delle energie rinnovabili allo storage in rete, alle automobili elettriche e ai loro caricabatterie.
Gli investitori si trovano quindi di fronte a un dilemma da risolvere. Come conciliare l'impatto sull'ambiente delle aziende di semiconduttori con l'impatto sistemico positivo dei loro prodotti?
Limiti Planetari e Life Cycle Assessment
Come gestori della strategia Pictet - Global Environmental Opportunities, affrontiamo questo problema utilizzando due modelli analitici che, insieme, ci aiutano a valutare il contributo di un'azienda alla transizione verde.
Il primo è il modello dei Limiti Planetari (Planetary Boundaries, PB), un modello scientifico sviluppato dagli accademici dell'Università di Stoccolma. Esso analizza le nove dimensioni ambientali di vitale importanza per la salute del pianeta (compresi il cambiamento climatico, la biodiversità, l'inquinamento idrico e chimico) e, in modo critico, definisce lo "spazio operativo sicuro" entro cui dovrebbero svolgersi le attività umane.
Applichiamo il modello PB a un processo di investimento tramite un secondo modello: il Life Cycle Assessment (o valutazione del ciclo di vita). Questo strumento quantifica essenzialmente la mole di materie prime, energia, acqua e le emissioni associate utilizzate o generate durante l'intero ciclo di vita del prodotto. Applicando le valutazioni del ciclo di vita, possiamo mappare l'impatto ambientale di un'azienda in relazione alle nove dimensioni dei PB.
Impronta dei semiconduttori
Nella Fig. 1, illustriamo come questi modelli vengono utilizzati nella pratica. Qui, lo strumento PB-LCA viene utilizzato per quantificare l'impatto che un produttore di apparecchiature a semiconduttori ha su ciascuno dei nove Limiti Planetari. L'analisi mostra che questa azienda ha un impatto negativo significativo sulla biodiversità ed è anche responsabile di elevati livelli di inquinamento chimico (a causa dei rifiuti pericolosi e dell'acqua contaminata che possono essere gestiti attraverso misure di trattamento in loco). Il suo impatto ambientale al di fuori di questi due limiti è altrimentì trascurabile.
L'impronta di un produttore di apparecchiature a semiconduttori nell'ambito dei Limiti Planetari
Fonte: Pictet Asset Management, Agosto 2023. Solo a fini illustrativi.
Un'altra conclusione da trarre da questa analisi è che, sebbene i semiconduttori abbiano chiaramente un impatto significativo sull'ambiente, questo impatto è inferiore a quello di molti altri prodotti. E anche se le emissioni del settore sembrano elevate in termini assoluti, rappresentano solo lo 0,2% del totale globale delle emissioni.IEA Global Energy Review 2021, SEMI
È altrettanto incoraggiante il fatto che molte aziende stiano lavorando duramente per migliorare le proprie credenziali ecologiche. La maggior parte delle aziende ha fissato obiettivi quali il 100% di energia rinnovabile e le zero emissioni nette o la carbon neutrality da raggiungere nei prossimi anni, e il Semiconductor Climate Consortium (SCC) sta lavorando per raggiungere le zero emissioni nette per l'intero settore entro il 2050.https://www.semi.org/en/industry-groups/semiconductor-climate-consortium
Un modo per ridurre l'impronta consiste nell'utilizzo della litografia ultravioletta estrema (UEV). Si tratta di un processo più sofisticato per trasferire pattern sulla superficie del wafer di silicio, il che significa che sono necessarie meno fasi di patterning rispetto ai tradizionali UV; questo, a sua volta, porta a una riduzione delle emissioni.https://www.eenewseurope.com/en/imecs-virtual-fab-models-climate-impact-of-chipmaking-processes/
Un'altra soluzione consiste nel migliorare l'abbattimento o il trattamento dei gas pericolosi e a effetto serra prodotti durante il processo di fabbricazione. I produttori di semilavorati stanno anche cercando di ridurre gli scarti introducendo il riciclaggio direttamente in fabbrica.
Il concetto di handprint ecologico
Inoltre, il fatto di concentrarsi esclusivamente sull'operato delle aziende produttrici di chip non offre un quadro veritiero delle credenziali ambientali del settore. Guardando oltre le attività del settore e tenendo conto del contributo positivo dei semiconduttori alla costruzione di un'economia sostenibile, gli investitori portranno trarre conclusioni completamente diverse.
È qui che entra in gioco il concetto di "handprint" di un settore.
L'handprint di un'azienda è l'effetto positivo che i suoi prodotti possono avere sull'impronta ambientale dei suoi clienti. Un'azienda crea "handprint" quando offre ai suoi clienti una soluzione che ha un'impronta inferiore rispetto al "business as usual". I professionisti del settore applicano attualmente questo concetto alle emissioni di carbonio, ma crediamo che possa essere applicato in modo più ampio a molte altre dimensioni ambientali, tra cui il consumo di acqua e l'uso dei materiali.
Il termine "handprint" rappresenta quindi un impatto ambientale positivo, che maggiore è, meglio è; in teoria, non ha limiti.
L'handprint è difficile da quantificare accuratamente, perché consiste nella differenza tra una base di partenza e uno scenario controfattuale. Pertanto, questo concetto non sarà mai incluso realisticamente negli obblighi di informativa in materia ambientale.
Tuttavia, le valutazioni handprint sono una parte importante del processo di investimento della nostra strategia ambientale globale. Vogliamo identificare e detenere in portafoglio aziende che non solo riducono al minimo la propria impronta ambientale, ma che forniscono anche soluzioni che aumentano l'handprint dei loro clienti e del resto dell'economia. Queste aziende costituiscono l'universo delle nostre opportunità di investimento.
La nostra analisi mostra che l'impronta di un produttore di apparecchiature a semiconduttori è inferiore alla sua potenziale handprint. Dalla produzione di elettricità rinnovabile al miglioramento della nostra efficienza nell'utilizzarla, i semiconduttori hanno un ruolo chiave da svolgere nel guidare la transizione green.
Secondo un'analisi di MSC, circa la metà delle aziende produttrici di semiconduttori e relative apparecchiature genera ricavi da prodotti e servizi che contribuiscono direttamente alla transizione, come la produzione di energia solare e di veicoli elettrici.MSCI, Industry Report: Semiconduttori e apparecchiature a semiconduttori, 2022 Molte altre potrebbero essere coinvolte indirettamente.
L'impatto è difficile da quantificare e sono disponibili solo pochi studi, quindi dobbiamo considerare qualsiasi cifra come una stima approssimativa. Tuttavia, un'analisi condotta da Accenture e dalla Global Enabling Sustainability Initiative (GeSI) ha suggerito che le soluzioni in materia di tecnologie dell'informazione e della comunicazione (TIC) potrebbero ridurre le emissioni globali di 12 Gt di CO2 entro il 2030 (ovvero circa un terzo di quelle attualmente emesse dall'industria e dai combustibili fossili) e promuovere una crescita economica sostenibile nei settori della mobilità, della produzione, dell'agricoltura, dell'edilizia e dell'energia.https://smarter2030.gesi.org/downloads/Full_report.pdf
Per citare alcuni esempi, nel settore energetico le emissioni potrebbero essere ridotte attraverso l'impiego di sistemi di gestione dell'energia, l'aumento e l'integrazione dell'energia rinnovabile nella rete e il miglioramento dell'efficienza della rete. Inoltre, le emissioni dell'industria edilizia potrebbero essere ridotte del 30-40% grazie all'impiego di sistemi di gestione degli edifici (Building Management Systems, BMS) che utilizzano computer per monitorare e regolare le apparecchiature meccaniche ed elettriche di un edificio, come riscaldamento, ventilazione e illuminazione.
Nessuno di questi risparmi sarebbe possibile senza semiconduttori o senza il settore tecnologico nel suo complesso. Il potenziale di abbattimento aggregato tra energia, edilizia e produzione ammonta a 5,8 Gt, quasi cinque volte superiore all''impronta totale del settore tecnologico.WRI, IPCC, GeSI, SMARTer2020, Accenture, Pictet Asset Management E il risparmio sarà ancora maggiore se si includono altre aree, come ad esempio l'agricoltura.
Da questo punto di vista, i semiconduttori sono una parte fondamentale della transizione green, essenziale per l'elettrificazione, che a sua volta è necessaria per la decarbonizzazione.
