Ecosistema AI dell'Arizona:guidare l'innovazione e la crescita economica

Ryan Ruiz, vicepresidente esecutivo per lo sviluppo aziendale presso l'Arizona Commerce Authority (ACA), immagina un futuro in cui l'intelligenza artificiale sarà fondamentale per le imprese quanto l'elettricità.

“L’intelligenza artificiale alimenterà davvero ogni settore dell’economia”, afferma Ruiz, il cui team presso l’ACA – la principale organizzazione per lo sviluppo economico dell’Arizona – sta guidando la crescita industriale dello stato guidata dall’intelligenza artificiale.

Il vasto potenziale dell’intelligenza artificiale è limitato da gravi carenze di hardware specializzato per semiconduttori, tra cui GPU, memoria e storage, nonché da un grave deficit di talento tecnico. Queste limitazioni di capitale e manodopera sono diventate i principali colli di bottiglia che ostacolano la penetrazione globale dell'IA.

Mentre i leader del settore, i governi e gli insegnanti lavorano per affrontare questi blocchi, l’Arizona sta già fornendo soluzioni. Con profonde radici nella produzione e nella progettazione di semiconduttori, celebri università di ingegneria e una storia di gestione di una rapida crescita, lo stato sta definendo il percorso da seguire per le industrie legate all'intelligenza artificiale.

Avanti, scopri come i punti di forza dell'Arizona nell'infrastruttura per l'innovazione stanno contribuendo a ridurre gli attriti che influiscono sulla crescita dell'intelligenza artificiale.

1. Investimenti massicci e strutture di ricerca di livello mondiale stanno catalizzando i progressi dei semiconduttori

Per più di settant’anni, con l’attività accelerata dall’approvazione del CHIPS Act nel 2022, l’Arizona ha gareggiato per una posizione di leadership globale nello sviluppo e nella produzione di semiconduttori.

Ruiz afferma che l’ACA ha guidato la pubblicazione della National Semiconductor Economic Roadmap (NSER), che fissa obiettivi specifici per la produzione nazionale di chip, nonché iniziative per raggiungere obiettivi a breve e lungo termine. Allo stesso tempo, l'ACA ha effettuato numerosi investimenti a otto cifre in ricerca e sviluppo e nel progresso della forza lavoro, oltre a facilitare le startup in fase iniziale.

L'ACA riferisce che decine di aziende che rappresentano ogni fase dello sviluppo, della produzione e del confezionamento dei semiconduttori hanno recentemente stabilito o ampliato le attività in Arizona. L’investimento è guidato dalla Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), che ha annunciato 165 miliardi di dollari per costruire sei impianti di fabbricazione all’avanguardia – noti come “fabs” – due impianti di imballaggio avanzati e un importante centro di ricerca e sviluppo.

L’ACA sta inoltre investendo strategicamente nella forza lavoro e nelle infrastrutture dello stato, compresi 35,5 milioni di dollari per il Nano Fabrication Center dell’Università dell’Arizona, che comprende anche una partnership con i college della comunità.

Nel frattempo, un investimento di 47,5 milioni di dollari presso l'Arizona State University (ASU) consentirà un laboratorio di ricerca, sviluppo e prototipazione unico nel suo genere per supportare la produzione di wafer e il confezionamento di chip di prossima generazione.

Un ricercatore posa presso il Nano Fabrication Center dell'Università dell'Arizona, una struttura di fabbricazione multiuso per scienziati, start-up e imprese private per ricercare, sperimentare, sviluppare, prototipare e produrre prodotti.

Università dell'Arizona

2. Le startup affermano che l'infrastruttura dell'Arizona rende più facile la scalabilità e il successo

Mariana Bertoni, Ph.D., è solo una delle recenti storie di successo e dei leader emergenti nel campo dei semiconduttori dell'Arizona. In qualità di professoressa di ingegneria presso l'ASU, la dottoressa Bertoni ha sviluppato processi di produzione di chip di nuova generazione che ora sta implementando presso Crystal Sonic, la startup che ha co-fondato e che guida come chief technology officer.

"L'ASU mi ha offerto un'ottima piattaforma per fare dei test... anche quando ero una professoressa alle prime armi... [e] seguire alcune idee folli", afferma.

Oggi questi ambiziosi esperimenti prendono di mira la realtà attuale della produzione di semiconduttori. Secondo Crystal Sonic, circa il 95% della materia prima utilizzata nella produzione di chip viene scartata come prodotto di scarto. Ridurre gli sprechi con il sistema di taglio dei wafer di prossima generazione co-progettato dal Dr. Bertoni potrebbe portare a una sostanziale riduzione dei costi di produzione, che è solo un esempio di come le menti dei semiconduttori dell'Arizona affrontano le sfide odierne dell'intelligenza artificiale.

Il passaggio dai materiali tradizionali per la produzione di chip a opzioni emergenti come il carburo di silicio e il nitruro di gallio può anche aiutare a ridurre il consumo energetico e il calore disperso, nonché a migliorare le prestazioni delle future generazioni di chip, afferma Arno Merkle, CEO di Crystal Sonic.

"Stiamo applicando moltissimo la nostra tecnologia per facilitare un migliore utilizzo di quel materiale, in modo che queste nuove applicazioni possano davvero fiorire e accelerare", afferma Merkle. "E guardiamo avanti tra un decennio o due [verso] il punto in cui la tecnologia si sta evolvendo e utilizzando materiali ancora più specializzati per creare chip, [come] il diamante."

Le aziende di semiconduttori hanno bisogno di una fornitura costante di lavoratori formati e coinvolti. L’ACA e i partner industriali hanno sviluppato il programma Future48 Workforce Accelerator per soddisfare tale domanda. Progettato in parte per i college biennali dell’Arizona, il programma simula il flusso di lavoro di una vera e propria camera bianca fabbricata con chip ed è modellato su un’iniziativa di successo progettata per stimolare la crescita nella produzione di veicoli elettrici.

"Abbiamo avuto dozzine di leader dello sviluppo della forza lavoro provenienti da tutto il paese che sono venuti a vedere queste strutture [di formazione]", afferma Patrick Ptak, vicepresidente esecutivo delle iniziative esecutive dell'ACA. "E, la maggior parte delle volte, escono [dal programma] e hanno un colloquio in attesa presso uno dei partner del settore."

3. La robusta rete energetica dell’Arizona può alimentare l’innovazione di nuova generazione

Una fornitura di energia adeguata e affidabile, che supporti le esigenze esistenti e i fiorenti data center IA, è una preoccupazione a livello nazionale. Un recente rapporto indica che le aziende tecnologiche stanno accettando di ridurre volontariamente i consumi nei loro data center su richiesta delle società di servizi pubblici.

Ad un certo livello, questa è una questione di fisica:installazioni avanzate di intelligenza artificiale eseguono migliaia di GPU contemporaneamente su attività di apprendimento ed elaborazione. Ogni GPU deve essere alimentata e tutto ciò che è alimentato genera necessariamente calore disperso.

Ptak afferma che l'ACA ritiene che l'Arizona sia stata costruita per questo momento, citando recenti dati federali che mostrano che nel 2024 lo stato ha subito 87,5 minuti di interruzioni di corrente, la seconda più bassa nella nazione e quasi un settimo della media nazionale di oltre dieci ore.

"La capacità dei semiconduttori su questa scala richiede infrastrutture energetiche altrettanto massicce. Questa base è ciò che rende possibile tutto il resto", afferma Ruiz. "Dall'ufficio del governatore ai servizi pubblici e all'industria privata, l'Arizona è stata intenzionata a costruire le infrastrutture necessarie per la prossima generazione di innovazione."

Ruiz afferma che garantire un’infrastruttura solida supporta l’obiettivo condiviso del settore di creare una catena di fornitura stabile di intelligenza artificiale, che comprenda istruzione, produzione, funzionamento e consegna.

"Questi fornitori sono i primi a muoversi negli Stati Uniti e la loro crescita accelererà man mano che il resto del paese cercherà di adeguarsi al ritmo che stiamo vedendo in Arizona", afferma.

4. Forti partenariati pubblico-privato sostengono la nuova crescita

Merkle osserva che “la tecnologia delle scienze fisiche è incredibilmente costosa in anticipo e rischiosa da sviluppare” e che non è possibile evitare gli investimenti che i fondatori devono fare per far decollare un’idea. Le sovvenzioni ACA sono state fondamentali per portare i processi innovativi di Crystal Sonic oltre la fase della lavagna, afferma.

"[ACA] ha fornito... la flessibilità necessaria per enfatizzare realmente parte del nostro lavoro in una direzione o nell'altra, o svolgere anche più attività di sviluppo del business commerciale", afferma.

In quanto stato principale dell’Arizona, l’Arizona era nella posizione ideale per agire tempestivamente e con decisione in base alle raccomandazioni, pilotando diverse grandi collaborazioni nei primi mesi dal lancio di NSER per allentare le barriere.

“C’era un collo di bottiglia per gli innovatori e le start-up nell’utilizzare attrezzature all’avanguardia per testare i loro prodotti”, afferma Ptak. Per contribuire a risolvere questo problema, afferma che l'ACA ha stanziato oltre 100 milioni di dollari destinati a fornire ai professionisti attrezzature e strutture reali da utilizzare in tre università statali.

"L'ufficio del governatore, passando per l'industria privata, i partner dei servizi pubblici e i gruppi per lo sviluppo economico, hanno dedicato molto tempo per assicurarsi che stiamo costruendo le infrastrutture necessarie per quella che chiameremmo la prossima generazione di innovazione."

Nelle strutture pubblico-private come i MacroTechnology Works dell’ASU, accademici e professionisti del settore possono collaborare su nuove soluzioni. "Il settore dei semiconduttori presenta in genere una barriera all'ingresso estremamente elevata in termini di costi di capitale di macchinari e attrezzature", afferma Ruiz. "Le strutture condivise e le camere bianche consentono alle aziende di innovare senza sostenere l'intero costo di tale infrastruttura."

All'interno della struttura MacroTechnology Works dell'Arizona State University, una delle più grandi strutture universitarie di ricerca e sviluppo nel campo della microelettronica negli Stati Uniti.

Università statale dell'Arizona

Perché l'Arizona sta forgiando la prossima frontiera del successo dell'intelligenza artificiale

Ci saranno inevitabilmente nuove sfide del settore man mano che l’intelligenza artificiale continua ad evolversi. In Arizona, Ruiz è fiducioso che la collaborazione e la partnership in corso tra industria, università di ricerca e leader civici soddisferanno il presente e il futuro della tecnologia.

"Il successo di NSER è radicato in un profondo impegno nel settore e continuiamo a svilupparlo", afferma.

Merkle di Crystal Sonic riassume in modo efficace lo status di futuro dell'Arizona:

"Non potremmo collocare la nostra azienda in una posizione fisica migliore di quella in cui siamo oggi."