di Guido Alberto Casanova
Il recente incontro tra il presidente americano Joe Biden e quello cinese Xi Jinping è stato positivo per molti versi, ma per quanto riguarda le restrizioni statunitensi sull’export di tecnologia verso la Cina le due parti non sono riuscite a sciogliere le proprie differenze. Né era legittimo aspettarsi che ci riuscissero, perché l’attuale fase di confronto serrato che contrappone i due Paesi passa anche (se non soprattutto) dalla competizione per il predominio sulle tecnologie emergenti.
Al centro di questa competizione ci sono i microchip, protagonisti della rivoluzione digitale a cui stiamo assistendo in questi anni. Gli Stati Uniti, che assieme ai propri partner internazionali (come Taiwan, Giappone ed Europa) possiedono un vantaggio considerevole in questo campo, negli ultimi anni hanno intrapreso un’intensa campagna per arrestare lo sviluppo delle capacità tecnologiche della Repubblica Popolare.
Lo scontro Cina-USA sui microchip
Nell’ottobre 2022 Biden aveva pubblicato una serie di restrizioni con cui l’esportazione di microchip avanzati verso la Cina veniva essenzialmente vietata. La misura, che ha sorpreso numerosi osservatori in quanto molto radicale, ha anche una vasta influenza extra-territoriale. Il divieto infatti prevede un’applicazione ben più ampia che sulla sola industria di microchip degli Stati Uniti dal momento che, attraverso la cosiddetta “foreign direct product rule”, le restrizioni sull’export di semiconduttori avanzati verso la Cina sono state estese anche alle società di microchip che non ricadono sotto la giurisdizione degli Stati Uniti ma i cui prodotti contengono ugualmente tecnologia statunitense.
Per la Cina si tratta di un problema di fondamentale rilevanza, poiché gli Stati Uniti occupano una posizione dominante nel segmento upstream della catena del valore dei microchip e in particolare in quello delle proprietà intellettuali (IP) con cui sono progettati i circuiti dei microchip. Tra queste un ruolo centrale viene occupato dall’Instruction set architecture (ISA), un modello astratto di istruzioni che funziona come un vocabolario che permette a software e hardware di interagire. A preoccupare la Cina è soprattutto il fatto che il mercato mondiale delle ISA è spartito tra due società, Intel e Arm, che hanno sede rispettivamente negli Stati Uniti e nel Regno Unito. Da un punto di vista della sicurezza tecnologica dunque, per Pechino fare affidamento su architetture per microchip che ricadono sotto la giurisdizione di due potenze ritenute ostili è una minaccia per le proprie prospettive di sviluppo tecnologico.
Il nodo delle ISA
Per evadere il controllo anglo-statunitense, la Cina ha quindi deciso di puntare su una tecnologia open-source nota col nome di RISC-V: si tratta di un’ISA aperta a tutti e utilizzabile liberamente senza dover pagare nessuna licenza. L’architettura originaria (RISC-I) è stata sviluppata nel 2010 all’interno dell’Università della California, a Berkeley, ma a diventare popolare è stata la sua quinta versione resa pubblica nel 2015.
RISC-V è un prodotto ancora piuttosto nuovo e rispetto ai suoi due competitors, che invece godono di un’ampissima adozione, manca ancora di un ecosistema digitale da cui trarre beneficio. X86, l’ISA sviluppata e messa in commercio da Intel, si è affermata nel mercato dei microchip per computer e data center, mentre l’architettura di Arm domina largamente il settore degli smartphone. Al momento è improbabile che RISC-V possa riuscire in una rapida scalata di questi mercati e all’interno della Cina stessa l’affermazione dell’architettura open-source prenderà del tempo: basti pensare, ad esempio, che nel 2020 il 95% del mercato cinese delle ISA era in mano ad Arm.
Tuttavia, in settori tecnologici che non richiedono l’impiego di microchip estremamente avanzati, nel giro di qualche anno RISC-V potrebbe imporsi come un’alternativa pratica. Per esempio l’architettura open-source potrebbe presto imporsi nella nascente industria dell’internet delle cose (IoT) per la fabbricazione di (IdC) per la fabbricazione di videocamere di sorveglianza, elettrodomestici intelligenti, orologi e altri apparecchi smart, ma anche la robotica industriale e l’elettronica delle auto potrebbero essere interessate.
L’interesse cinese per RISC-V
Per Pechino lo sviluppo e l’adozione di RISC-V rappresenta una priorità tecnologica, per almeno due motivi. Il primo ha naturalmente a che fare coi minori costi. In quanto open-source, l’utilizzo di questa architettura senza proprietario non comporta il pagamento di alcuna licenza, il che si è rivelato essere un vantaggio particolarmente rilevante quest’anno dal momento che Arm ha preso la decisione di rialzare i prezzi delle licenze per aumentare i ricavi in vista del proprio lancio in borsa, avvenuto lo scorso settembre.
In un contesto in cui le spese di ricerca e sviluppo nel segmento delle IP per semiconduttori si stanno facendo sempre più alte, RISC-V permette alle società cinesi di aggirare un’importante barriera d’entrata nel mercato e ridurre parte dei costi. Quest’aspetto è stato rivalutato positivamente anche da importanti società tecnologiche occidentali come la statunitense Qualcomm, che assieme ad alcune case automobilistiche europee svilupperà microchip basati su RISC-V, e Google, che sta lavorando per rendere Android compatibile.
Indubbiamente, l’adozione di RISC-V consentirebbe a molte società cinesi di velocizzare l’innovazione e accelerare i propri piani di sviluppo interno di microchip. Eppure, il secondo aspetto, e quello più interessante per la Repubblica Popolare, è l’assenza di un controllo centralizzato sulla tecnologia, che la possa trasformare in uno strumento di confronto geopolitico. Pubblicamente accessibile secondo i termini dell’attribuzione 4.0 di Creative Commons, RISC-V è un’ISA che può essere utilizzata, riadattata e ridistribuita senza permessi da chiunque anche a fini commerciali. In sostanza, è impossibile negare l’accesso a qualcuno. E proprio questa caratteristica dell’architettura open-source è ciò che ha avvicinato molte società cinesi, interessate a sviluppare i propri microchip a partire da un fondamento tecnologico che non possa essere messo a repentaglio da nessuna potenza straniera.
RISC-V International, l’organizzazione internazionale che si occupa di promuovere e sviluppare gli standard dell’architettura, ha poi mostrato una sensibilità simile nel cercare di isolarsi quanto più possibile da ingerenze esterne a scopo politico. Fondata inizialmente in California, l’organizzazione nel 2020 si è trasferita in Svizzera con l’espressa intenzione di evitare possibili “distorsioni geopolitiche” nella discussione sullo sviluppo dell’ISA.
La rapida adozione cinese
L’interesse per questa tecnologia si è rapidamente diffuso tra le società cinesi che negli ultimi anni si sono impegnate a mettere in commercio una gamma di prodotti basati su RISC-V sempre più vasta. Tra queste spuntano soprattutto i colossi digitali come Huawei, che anche grazie al lavoro sull’architettura open-source di HiSilicon (la sua sussidiaria per la progettazione di microchip) punta a riguadagnare il terreno perso dopo la messa al bando decretata da Donald Trump nel 2019. Un altro attore importante è Alibaba, che nell’ultimo anno sta velocizzando l’adozione dei microchip RISC-V progettati dalla propria sussidiaria T-Head. L’impegno per creare un ecosistema digitale interno alla società si sta rivelando infatti abbastanza importante: T-Head sta lavorando con Alipay per ridisegnare sulla base dell’architettura open-source i microchip che consentono i pagamenti digitali tramite codice QR, mentre i nuovi server dei data center di Alibaba Cloud funzioneranno sulla base del RISC-V. Inoltre, secondo quando dichiarato dal suo vice presidente, T-Head starebbe incoraggiando migliaia di sviluppatori a prendere familiarità con l’ISA e ottenere certificazioni internazionali.
A fianco alle grandi società tecnologiche, però, si trova una vasta platea di piccole imprese cinesi che si stanno ugualmente spingendo in questo campo. Secondo Edward Wilford, esperto in materia, è cinese più del 60% di tutte le startup che oggi si appoggiano su RISC-V.
Al di là delle singole società, la Cina sta comunque cercando di approcciare questa tecnologia in modo quanto più possibile sistematico. Nel 2018 a Shanghai è stato fondato il China RISC-V Industry Consortium (CRVIC), un ente che raggruppa alcuni dei principali attori nel settore dell’architettura open-source il cui scopo è di facilitarne l’adozione e la diffusione nel Paese. Il fatto che il consorzio sia stato fondato a Shanghai è rilevante, poiché la città è l’epicentro cinese per l’industria dei semiconduttori. Sempre a Shanghai, questa estate 9 società di microchip incluse T-Head e VeriSilicon (che detiene la presidenza del CRVIC) hanno raggiunto un accordo sulla condivisione delle IP generate a partire dalla tecnologia RISC-V: oltre a impegnare le società a non perseguire azioni legali per violazione di brevetti da parte degli altri membri, l’accordo prevede che le licenze saranno concesse a terze parti in solido per conto di tutti i membri.
A ciò si aggiunge poi la partecipazione ai forum internazionali per lo sviluppo della tecnologia, che consente alle società cinesi di avere voce in capitolo nelle discussioni. A parte il RISC-V International, dove 11 dei 23 membri premium sono enti cinesi come Alibaba Cloud o Huawei o Tencent, un’altra iniziativa che ha attirato l’attenzione è il RISC-V Software Ecosystem Project organizzata dalla Linux Foundation Europe con lo scopo di promuovere l’architettura open-source. Tra i 13 membri fondatori del progetto c’era anche T-Head oltre a Samsung, Nvidia, Qualcomm e la stessa Intel.
Limiti e ostacoli dell’alternativa RISC-V
RISC-V però potrebbe non essere una panacea per le ambizioni cinesi di sviluppo tecnologico. In primis perché un’ISA è solo una delle componenti che costituiscono il segmento upstream dell’industria dei microchip. Anche se le società cinesi riuscissero a padroneggiare lo sviluppo dell’architettura open-source, per Pechino la progettazione dei microchip rimarrebbe comunque problematica dal punto di vista della vulnerabilità alle pressioni esterne. Nel campo dell’automazione della progettazione elettronica (Electronic design automation, EDA), una tipologia di software fondamentali per progettare i circuiti integrati, gli Stati Uniti godono ancora di un largo predominio sulla concorrenza. Lo stesso si può dire per la litografica ultravioletta estrema (Extreme ultraviolet, EUV), una tecnologia di cui l’olandese ASML detiene il sostanziale monopolio e senza la quale non è possibile incidere i circuiti più avanzati sui wafer di silicio. Huawei ha compiuto alcuni passi in avanti sia nel campo EDA che in quello EUV, ma il distacco rispetto alla concorrenza al momento appare difficile da colmare.
C’è poi il tema di come si possano progettare i circuiti di un microchip a partire da un modello astratto di istruzioni. Anche nel caso di RISC-V alcune società più piccole si affidano alle capacità ingegneristiche di terze parti che sono invece in grado di elaborare un’ISA per produrre il design di un microchip. L’esistenza di questo passaggio, di fatto, restringe notevolmente la natura aperta con cui è stata resa disponibile l’architettura creando un ristretto gruppo di società il cui modello imprenditoriale consiste nella produzione di IP basate sulla tecnologia RISC-V che sono poi concesse in licenza a società che preferiscono esternalizzare questo passaggio. Nuclei System Technology, una startup cinese fondata nel 2018, sta emergendo come uno dei leader nel settore anche grazie alla propria capacità di offrire progetti di microchip pronti per la fabbricazione modulati sulle necessità dei clienti.
Azzardo americano?
Non va infine dimenticata la determinazione degli Stati Uniti a impedire il trasferimento di tecnologie per la produzione di microchip alla Cina. Durante le ultime settimane infatti nel Congresso si sono intensificate le voci bipartisan che chiedono al presidente Biden di prendere provvedimenti per evitare che la Repubblica Popolare possa sfruttare la natura open-source della tecnologia RISC-V per avanzare le proprie capacità nel campo dei semiconduttori. Mike Gallagher, il presidente della commissione della Camera dei Rappresentanti dedicata alla competizione con la Cina, il mese scorso ha richiesto al Dipartimento del Commercio di introdurre un’autorizzazione obbligatoria per ogni cittadino o azienda statunitense che intendesse collaborare con entità cinesi sullo sviluppo di RISC-V (come, ad esempio, Nuclei) o che autonomamente decidesse di partecipare all’avanzamento del progetto open-source.
Di fatto si tratterebbe di una scelta molto radicale poiché implicherebbe l’auto-esclusione degli Stati Uniti da un’iniziativa condivisa a livello globale e aperta a tutti, con conseguenze che al momento sono difficili da immaginare ma che comunque potrebbero avere ricadute molto sostanziali. Basti pensare a come Android, il sistema operativo open-source di Google, ha negli anni scorsi soppiantato Symbian, quello di proprietà di Nokia, proprio grazie alle sue caratteristiche di apertura.
Guido Alberto Casanova
Ispi Junior Research Fellow
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