La fabricación de chips es ahora una economía de la escasez

Redaccion
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Quién nos lo iba a decir. Llevamos décadas en medio de prematuros diagnósticos sobre cuándo le sobrevendría a la industria del silicio el distópico escenario del fin de la Ley de Moore, cuando las tecnologías de nanochips llegasen a los ‘cero nanómetros’. Y resulta que, antes de ello, le ha sobrevenido una crisis generadora de una casi inverosímil situación.

La industria de punta de semiconductores sigue aparentemente en una impávida aceleración. Es una industria paradigma de lo escalable y de la fabricación megamillonaria de unidades manufacturadas, que fue capaz de anunciar el 28 de agosto de 2019 que había conseguido integrar en un solo chip más de un millón de millones de transistores en un solo troquel de 46.225 mm2. Y solo un año después, en plena pandemia, una de sus empresas más prestigiosas, Apple, lanza dispositivos con su nuevo chip Apple A14 Bionic que integra 11.800 millones de transistores en 88 mm2, a razón de 134 millones de transistores por cada mm2. Solo meses después, el 10 de noviembre de 2020 Apple lanza su nuevo chip M1, el primer system on a chip (SoC) para ordenador personal fabricado con un proceso de 5 nm.

Los laboratorios que le abren paso siguen impelidos por ese mismo empuje acelerado. Hace solo una semana, el 18 de mayo de 2021, Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSMC), la Universidad Nacional de Taiwán (NTU) y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) acaban de anunciar en un paper en la revista Nature un importante avance en el desarrollo de chips de ¡1 nanómetro! Según TSMC permitirá ahorrar energía y aumentar la velocidad de los futuros vehículos eléctricos, la inteligencia artificial y otras nuevas tecnologías. El elemento clave del resultado de este avance ha sido el uso del bismuto semimetálico como electrodo de contacto de material bidimensional (el tipo de materiales como el grafeno, de una sola capa de átomos de espesor) para sustituir al silicio puede reducir la resistencia y aumentar la corriente. La eficiencia energética aumentaría así al máximo de los límites de lo posible para los semiconductores que hemos conocido hasta ahora.

Los fabricantes de chips, en su acelerada carrera hacia lo ínfimo, han intentado incrustar más transistores en superficies cada vez más pequeñas, pero han llegado al límite de lo que se puede conseguir con el silicio, el principal material de los semiconductores. Para seguir miniaturizando, los científicos han buscado materiales bidimensionales que sustituyan al silicio para llevar los chips a 1 nanómetro, «o menos», decía la información… Pero me pregunto ¿de un nanómetro o menos? Uno o menos… es casi cero. ¿Cómo será la tecnología de chips de cero nanómetros? Por ahora, no me la puedo imaginar.

Todo lo anterior son descripciones dentro el complejísimo nanocosmos de millones de puertas lógicas en cada milímetro cuadrado (134 millones en el A14). Algo a visualizar con el microscopio electrónico, quizá camino del microscopio de fuerza atómica (ATM), el instrumento por excelencia en el desarrollo de la nanotecnología, para caracterización y visualización de muestras a dimensiones nanométricas, capaz de ver y medir lo que ocurre en la magnitud de 109 metros, o sea, del nanómetro, que es a la frontera dimensional donde han llegado este mes en colaboración los científicos de la empresa TSMC, la NTEU y el MIT. Es decir, la apasionante dimensión del nanocosmos nanométrico.

El agujero negro de la escasez de chips

Sin embargo, las guerras estratégicas, comerciales y de fabricación de estos chips microscópicos no se dan en ese ámbito de lo infinitamente pequeño sino en la escala macro, la del mesocosmos en que vivimos y de las fábricas de electrónica basada en silicio, locomotora mundial y sistémica de la innovación tecnológica, que ahora ha entrado en una situación paradójica en varias dimensiones.

La primera es la que expresa la frase, ahora en titulares, de medio mundo: «Hay escasez de chips». Esta frase es casi un oxímoron. La fabricación de chips siempre se ha asociado con un tipo de manufactura en cantidades y series millonarias, o sea, con uno de los más claros paradigmas electrónicos de la economía de la abundancia. Otra de las dimensiones paradójicas es que esa caída en la escasez es contagiosa: si se para el suministro de chips, se van deteniendo por contagio, una tras otra, las industrias mundiales de forma proporcional a su grado de digitalización. Un ejemplo es la industria del automóvil. Cuando más digitalizado esté el automóvil como producto, más contagiada de parálisis estará su industria de fabricación. Parálisis que se está extendiendo con lo que eufemísticamente llaman ‘escasez de componentes’. Sólo que esta vez se trata de microcomponentes o nanocomponentes en forma de diversos chips y semiconductores.

¿Cómo ha sido posible? Y lo más importante: ¿Cómo devolver esta industria a su economía natural de la abundancia? No es fácil. El aumento de complejidad traído por la acelerada y creciente miniaturización de los microsemiconductores ha llevado al sector a una progresiva concentración y disminución del número de empresas capaz de fabricar los actuales chips. Esta superconcentración las ha convertido en empresas estratégicas globales. Ahora, los grandes actores de este escenario distópico de escasez ya no son sólo cosa de marcas y empresas (TSMC, AMD, Intel, NVIDIA Corporation, SK Hynix, Micron Technology (MU), Broadcom (AVGO), Texas Instruments Inc. (TXN), Toshiba (TOSYY), Infineon, IPtronics, Elpida Memory, etc.) y la competición por la vanguardia de la innovación ha pasado a ser una disputa de poder estratégico entre agentes de la política global. Los asuntos mundiales de chips y sus cadenas de suministro, se están dirimiendo en clave de enfrentamiento político, cuasi militar, y con nombres de Estados. Taiwan, Corea, China o EE.UU. y, muy al fondo, Europa, están dando la vuelta a la aún vigente deslocalización global induciendo, obligando, o comprando las decisiones de ubicar en territorios bajo su control las nuevas fábricas de chips, argumentando peligros sistémicos para sus economías tecnológicas.

Las disputas comerciales sobre cadenas de suministro o propiedad intelectual han pasado a ser tratadas como cuestiones geoestratégicas de orden militar, sobrevenidos los primeros síntomas de paralización de industrias tecnológicas, de automoción, máquinas herramientas, o de electrónica de consumo, que fabrican productos de todo tipo pero cuyo elemento común es llevar en su seno un chip que es el que les da su potencia esencial de funcionamiento. Sirva como ejemplo que algunos de los pilares del sector de la automoción –en plena transformación hacia el paradigma eléctrico– ya están afectados por la escasez de fabricados, porque ahora mismo los microchips constituyen la columna vertebral de la mayoría de los coches. Empresas globales de raíz estadounidense como Ford prevén una caída del 20% en la producción; o como la Tesla de Elon Musk, se ha visto obligada a cerrar su línea de montaje del Modelo 3 durante dos semanas. Europa también se resiente de la escasez: Honda, se ha visto obligada a cerrar temporalmente su planta en el Reino Unido, y en España la falta de chips obliga a la factoría Ford Almussafes a parar 20 días en junio.

El nuevo nanotaylorismo keynesiano para los nanochips

Estamos empezando a ver que los Estados consideran que esta creciente escasez de chips podría generar incluso amenazas existenciales para sectores concretos de su poderosa industria tecnológica. Pero no en el lado del software, las apps, redes sociales o la algorítmica de la inteligencia artificial –que estos últimos años han estado en boca de todos–, sino en la parte física de lo digital, la del nano-hardware electrónico. Y está ocurriendo lo nunca visto en este sector: emerge un nuevo keynesianismo con el Estado interviniendo en la economía empresarial de fabricación de nanochips para mantener el equilibrio y revertir esta aparentemente súbita crisis. Pero de súbita nada:  EE.UU. tenía una cuota del 37% en la producción de semiconductores y microelectrónica en 1990 y hoy, 31 años después, sólo el 12% de los semiconductores se fabrican en EE.UU.

Así que han tenido que tomarse medidas drásticas. Primero, ha sido la secretaria de Comercio de EE.UU., Gina Raimondo, quien dijo el lunes que se va a aumentar en 52.000 millones de dólares la financiación del gobierno de EE.UU. para la producción e investigación de semiconductores, lo cual podría dar lugar a «entre siete y diez nuevas fábricas estadounidenses.» Aseguró que esta financiación del gobierno generará «150.000 millones de dólares o más, en inversión productiva de chips y en su investigación –incluyendo las contribuciones de los gobiernos estatales y federales, y las empresas del sector privado–.»

En paralelo, en las mismas veinticuatro horas, y en una histórica Orden Ejecutiva, el actual presidente de EE.UU., Joe Biden, ha anunciado una inversión estatal de EE.UU. de 37.000 millones de dólares para financiar los costes a corto plazo de reconstruir y, asegurar contra la actual escasez, el suministro estadounidense de semiconductores, que son parte esencial de los microchips y, por tanto, parte integrante de todo su producto tecnológico actual, desde ordenadores hasta teléfonos inteligentes, pasando por los dispositivos de energías renovables, el hardware militar o coches eléctricos de última generación.

El sorprendente texto de dicha Orden Ejecutiva expresa de forma muy literaria, y con tintes ‘tayloristas’, los peligros que suponen para su país y sociedad una posible caída súbita en este agujero negro de economía de la escasez en fabricación de nanochips. En el texto se puede leer: «Recordemos el viejo proverbio: ‘A falta de un clavo, se perdió la herradura. A falta de una herradura, se perdió el caballo. Y así sucesivamente, hasta que se perdió el reino. Todo por la falta de un clavo de herradura’. Incluso pequeños fallos en un punto de la cadena de suministro pueden causar impactos externos más arriba en la cadena. Recientemente, hemos visto cómo la escasez de chips de ordenador ha provocado retrasos en la producción de automóviles que, a su vez, se han traducido en una reducción de horas para trabajadores estadounidenses. Un clavo de herradura del siglo XXI. Este semiconductor es más pequeño que un sello de correos, pero tiene más de 8.000 millones de transistores; 8.000 millones de transistores, 10.000 veces más finos que un solo cabello humano en este único chip. Estos chips son una maravilla de la innovación y el diseño que impulsa gran parte de nuestro país. Permite que gran parte de nuestra vida moderna siga adelante; no sólo nuestros coches, sino nuestros teléfonos inteligentes, televisores, radios, equipos de diagnóstico médico y mucho más. Tenemos que asegurarnos de que estas cadenas de suministro sean seguras y fiables. Estoy dando instrucciones a los altos funcionarios de mi administración para que trabajen con los líderes de la industria en identificar soluciones a este déficit de semiconductores y trabajar muy duro con la Cámara y el Senado. Han autorizado el proyecto de ley, pero necesitan 37.000 millones de dólares, a corto plazo, para asegurarse de que tenemos esta capacidad. También presionaremos para conseguirlo». Y afirma realista: «Pero todos reconocemos que el problema concreto no se resolverá inmediatamente«.

Tras esta pedagógica explicación ‘tecnológica’, la Orden culmina con una radical declaración sobre invertir toda la línea de acción ‘deslizadora’ de fabricación que EE.UU. promovió durante el último medio siglo, lo que transvasó el centro de gravedad de la fabricación electrónica y de semiconductores de EE.UU. –y el mundo– a Asia. Una argumentación de lo que parece un reconocimiento de que este tipo de deslocalización fue un grave error de las fuerzas económicas de EE.UU., con Wall Street a la cabeza.

La Orden concluye con un llamamiento hacia lo que parece una reversión y repliegue a gran escala de las acciones globales de deslocalización, que en palabras literales del presidente Joe Biden dice: «Mientras tanto, nos dirigimos a nuestros aliados, empresas de semiconductores y otros integrantes de la cadena de suministro, para que aumenten la producción y nos ayuden a resolver los cuellos de botella a los que nos enfrentamos ahora. Necesitamos ayuda para dejar de jugar a ponernos al día, tras la crisis de la cadena de suministro. Tenemos que evitar que la crisis de la cadena de suministro se produzca primero. Y en algunos casos la construcción de la resiliencia va a significar aumentar nuestra producción de ciertos tipos de elementos aquí, en casa. En otros, significará trabajar más estrechamente con nuestros amigos y socios de confianza, naciones que comparten nuestros valores, para que nuestras cadenas de suministro no puedan ser utilizadas en nuestra contra como palanca. Significará identificar y crear una capacidad de reacción que pueda convertirse rápidamente en un aumento de la producción en tiempos de emergencia. Y significará invertir en investigación y desarrollo, como hicimos en los años 60, para garantizar la competitividad a largo plazo de nuestra base industrial en las próximas décadas«.

Y culmina: «La Orden que voy a firmar hace dos cosas. En primer lugar, ordena una revisión de 100 días de cuatro productos vitales: uno, semiconductores; dos, minerales y materiales clave, como tierras raras, que se utilizan para hacer todo, desde el acero más duro hasta los aviones; tres, productos farmacéuticos y sus ingredientes; cuatro, baterías avanzadas, como las que se utilizan en vehículos eléctricos».

Como decía, a esto se podría llamar ‘envainarse’ la deslocalización de la fabricación de chips y electrónica. Justo lo que ha convertido en primer actor tecnológico mundial a China –sobre todo gracias al enorme regalo del 67% del I+D que va ligado a la experiencia de fabricación–, en detrimento de quien la promovió, EE.UU. Veremos si les funciona este auténtico Plan Marshall inverso (y para sí mismo) en la fabricación de nanochips, su principal motor global de la tecnología, que contradice fuertemente –y eso también es histórico–, las radicales políticas estadounidenses deslocalizadoras mantenidas durante décadas. Algo que no va a ser fácil de revertir. Y que está por ver si se contagia.

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