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Industria elettronica

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Lavoratori in una fabbrica di elettronica a Shenzhen, Cina

L'industria elettronica è un ramo dell'industria manifatturiera che produce componenti e prodotti elettronici per altri settori industriali e commerciali e per il consumo domestico. È emersa nel XX secolo e rappresenta una delle maggiori industrie nel mondo. La società contemporanea usa svariati dispositivi elettronici costruiti in modo manuale, semi-automatico o automatico. I prodotti sono principalmente basati su dispositivi a semiconduttore come il transistor tipo MOS (Metal Oxide Semiconductor) e circuiti integrati, montati su circuiti stampati.

L'industria elettronica si suddivide in diversi settori, il principale di questi è quello dei dispositivi a semiconduttore.[1][2] Il settore più in espansione è quello dell'e-commerce.[3] Il componente elettronico più prodotto al mondo è il transistor MOSFET, inventato nel 1959. La dimensione dell'industria e l'utilizzo di materiali a volte tossici crea il problema dei rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche.

Storia

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L'industria dell'energia elettrica ha inizio nel XIX secolo, con lo sviluppo dell'industria metalmeccanica e di elettrodomestici come grammofoni elettrici, radio e televisori. Il dispositivo attivo antesignano del transistor fu la valvola termoionica usata agli albori dell'elettronica, prima di essere sostituita dall'utilizzo di materiali a semiconduttore nei dispositivi a semiconduttore.[4]

Il primo transistor, il point-contact transistor, fu inventato da John Bardeen e Walter Houser Brattain presso i Bell Laboratories nel 1947, che in quel periodo ricercavano nell'elettronica a stato solido.[5] Questo contribuì allo sviluppo dell'elettronica di consumo nella società degli anni cinquanta; un esempio la Tokyo Tsushin Kogyo (Sony) con l'introduzione di radio a transistor e televisori.[6]

Il dispositivo elettronico maggiormente fabbricato è il transistor MOSFET, inventato da Mohamed M. Atalla e Dawon Kahng presso i Bell Laboratories nel 1959. Questo versatile dispositivo, discreto o miniaturizzato, permise lo sviluppo del settore negli anni sessanta.[7] Il MOSFET, che rappresenta il 99,9% di tutti i transistor prodotti, è il dispositivo più utilizzato nella storia dell'industria elettronica, con una stima di 13 sestilioni (1,3 × 1022) MOSFET prodotti dal 1960 al 2018.

Attraverso l'ingegneria elettronica vengono sviluppati componenti elettronici e dispositivi completi con specifiche funzioni nei più disparati settori tra i quali spicca la produzione di computer. I componenti elettronici possono essere attivi e passivi, dalla resistenza al microprocessore.[8]

Elettronica di consumo

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Lo stesso argomento in dettaglio: Elettronica di consumo.

L'elettronica di consumo rappresenta prodotti di uso quotidiano nell'ambito dell'intrattenimento e della comunicazione. La radiodiffusione cominciò nei primi decenni del XX secolo diede il via al settore, con apparecchi funzionanti a valvole termoioniche. In tempi successivi furono introdotti il telefono, il personal computer e il telefono cellulare così come il televisore, impianti ad alta fedeltà e poi fotocamere e videocamere digitali, console per videogiochi e via di seguito. Il passaggio dall'elettronica analogica all'elettronica digitale ha permesso il miglioramento e la diffusione della tecnologia dell'informazione.

La CEA (Consumer Electronics Association) calcola nei soli Stati Uniti d'America vendite nel 2008 per oltre 170 miliardi di US$.[9] Le vendite globali nel 2020 sono attese per 2900 miliardi di US$.[10]

Effetti sull'ambiente

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Lo stesso argomento in dettaglio: Rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche.

I rifiuti elettrici o elettronici contengono diversi elementi chimici, in numero fino a 60 diversi, spesso a elevata tossicità, alcuni dei quali riciclabili. Gli Stati Uniti e la Cina sono i maggiori paesi nel creare rifiuti di tal genere con 3 milioni di tonnellate ogni anno.[11] La UNEP stima che il rifiuto elettrico elettronico possa quintuplicare nel prossimo decennio in paesi in via di sviluppo come l'India.[12]

In Europa sono state emanate direttive il controllo e la protezione ambientale con la Normativa comunitaria RoHS e la Normativa comunitaria WEEE da parte della Commissione europea nel 2002.

Settori maggiori dell'industria elettronica

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Settore Fatturato Anno Ref
B2B e-commerce (business-to-business) $25 516 000 000 000 2017 [3]
Alta tecnologia $4 800 000 000 000 2018 [13]
Tecnologia mobile $3 900 000 000 000 2018 [14]
B2C e-commerce (business-to-consumer) $3 851 000 000 000 2017 [3]
Elettronica di consumo $1 712 900 000 000 2016 [10]
Dispositivi a semiconduttore $481 000 000 000 2018 [2]
Televisione $407 700 000 000 2017 [15]
Elettronica di potenza $218 000 000 000 2011 [16]
TFT LCD $141 000 000 000 2017 [17]
Video game $137 900 000 000 2018 [18]
Home video $55 700 000 000 2018 [19]
Streaming $11 200 000 000 2018

Dispositivi elettronici più venduti al mondo

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Lista dei componenti elettronici e dei dispositivi elettronici per numero di vendite (almeno 1 miliardo di unità)
Dispositivo elettronico Vendite
(stima in miliardi di unità) 		Anni di produzione Ref Tipo
MOSFET (MOS field-effect transistor) 13,000,000,000,000 1964–2018 [20] Semiconduttore
Floating Gate MOSFET (flash memory) 2,321,000,000,000 1992–1997, 2000–2018 [N 1]
Capacità MOS (DRAM) 228,000,000,000 1965–2007, 2009–2013, 2018 [N 2]
Componente discreto/Dispositivo a semiconduttore 5,041 1954–1957, 1966–1971, 2002–2018 [N 3]
Integrated circuit (IC) chip 4,044 1960–1997, 2000, 2002–2013, 2015–2018
Optoelettronica dispositivi 1,112 2002–2013, 2016
Transistor discreto 798 1954–1957, 1966–1971, 2011, 2013–2018
Analog integrated circuit chip 635 2002–2013, 2016
Diodo discreto 593 2011, 2013–2015 [24]
Application-specific standard product (ASSP) 541 2002–2013 [N 3]
Transistor di potenza 363 2011, 2013–2018 [N 4]
Memoria MOS chip 357 1992–1997, 2002–2013, 2016 [N 3]
Porta logica 250 2002–2013, 2016
Microprocessore (MPU) / Microcontroller (MCU) 205 1971–1996, 2002–2014, 2016
Compact disc (CD) 200 1982–2007 [27] Consumer
Flash memory chip 197 1987–2018 [N 1] Semiconductor
Tiristore 189 2013–2015 [28]
System-on-a-chip (SoC) 131 1976–2017 [N 5]
Sensori / Attuatori 87.7 2002–2013, 2016 [N 3]
Display driver chip 53.3 2003–2009, 2017–2018 [N 6]
Light-emitting diode (LED) 50 2009 [35]
Smart card (integrated circuit card) 50 1977–2019 [36] Consumer
Sensori d'immagine CMOS 34.5 2007–2018 [N 7] Semiconductor
SIM card (universal integrated circuit card) 34.1 1991–2018 [N 8] Consumer
Schermo piatto (FPD) 30.2 1999–2009, 2017–2018 [N 9] Consumer
Compact Cassette 30 1963–2019 [51]
Application-specific integrated circuit (ASIC) 25.6 2002–2013 [N 3] Semiconductor
Carta di pagamento 22.1 1967–2018 [52] Consumer
Digital versatile disc (DVD) 20 1996–2012 [53]
Telefono cellulare 19.4 1994–2018 [N 11]
Smartphone 10.1 2007–2018 [N 10]
Videocassette 10 1976–2000 [57][58]
Hard disk drive (HDD) 9.15 1976–2018 [59]
EMV (Chip & PIN) smart carta di pagamento 8.2 1995–2019 [36]
Radio a transistor 7 1954–2012 [60]
Personal computer (PC) 6.93 1975–2019 [N 12]
NAND flash memory controller chip 5 2007–2017 [61] Semiconductor
RF CMOS (Radiotecnica CMOS) switch 5 2000–2017 [62]
Flip chip 4.81 1997–2001 [63]
Codec audio sound chip 3.78 2013 [64]
Universal Serial Bus (USB) 3.7 2011 [30]
Video game cartridge 3.4 1983–2013 [N 13] Consumer
Smart carta di pagamento 3.04 2018 [36]
Televisore (TV) 3 1936–2019 [N 14]
SRAM memoria a semiconduttore sincrona 2.7 1995–2015 [70] Semiconductor
Graphics processing unit (GPU) 2 1996–2014 [N 15] Consumer
Short-range wireless IC chip 1.67 2009 [73] Semiconductor
Video game console 1,58 1976–2019 [N 16] Consumer
Laptop computer 1.45 2010–2017 [N 12]
Lettore DVD 1.3 1996–2007 [74]
Valvola termoionica 1.3 1966–1970 [75] Vuoto
Telefono fisso 1.26 1950–2005 [76] Consumer
Tablet computer 1.24 2010–2017 [N 12]
USB controller 1.2 1997–2011 [30]
Desktop computer 1.14 2010–2017 [N 12]
Home video game console 1,03 1976–2019 [N 16]
Lettore CD 1 1982–2004 [77]
Videoregistratore (VCR) 1 1976–2006 [78]

Note

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  1. ^ a b See Template:Section link.
  2. ^ Capacità MOS (dynamic RAM con MOSFET e condensatori MOS)
    • 1965–2007 – 1 exabyte circa)[21] – 8 quintillion cells
    • 2009–2013 – 113,6 billion gigabits[22] – 113.6 quintillion cells
    • 2018 – 106.34 billion gigabits[23] – 106.34 quintillion cells
  3. ^ a b c d e See Template:Section link.
  4. ^ Power transistor:
    • 2011, 2013–2014 – 137 billion[24]
    • 2015 – 52 billion[25]
    • 2016–2018 – 174.3 billion[26]
  5. ^ System-on-a-chip (SoC)
  6. ^ Display driver chip:
    • LCD display driver (2003–2005) – 9,821,200,000[31]
    • 2006 – 5.5 billion[32]
    • 2007 – 6.9 billion[32]
    • 2008 – 6.9 billion+ circa
    • 2009 – 8.2 billion[33]
    • 2017–2018 – 16 billion[34]
  7. ^ CMOS image sensor:
    • 2007–2017 – 29 milioni circa[37]
    • 2018 – 5.5 billion[38]
  8. ^ SIM card (universal integrated circuit card)
    • 1991–2013 – 7 billion[39]
    • 2014 – 5.2 billion[40]
    • 2015 – 5.4 billion[41]
    • 2016 – 5.4 billion[42]
    • 2017–2018 – 11.07 billion[43]
  9. ^ Flat-panel display (FPD)
    • 1999 – 2.3 billion[44]
    • 2000–2004 – 11.5 miliardi circa)
    • 2005 – 3.177 billion[45]
    • 2006 – 3.5 billion[46]
    • Mobile phone (2007) – 1.15 billion[47]
    • Mobile display (2008) – 1.6 billion[48]
    • Mobile display (2009) – 1.3 billion[49]
    • Small-medium display (2017–2018) – 5,681.2 million[50]
  10. ^ a b Smartphone:
    • 2007–2010 – 731 million[55]
    • 2011–2013 – 2.122 billion[55]
    • 2014–2015 – 2.69 billion[56]
    • 2016–2018 – 4.589 billion[55]
  11. ^ Mobile phone:
  12. ^ a b c d See Template:Section link.
  13. ^ Video game cartridge:
  14. ^ Television set (TV set)
  15. ^ Graphics processing unit (GPU)
  16. ^ a b See Template:Section link circa
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