El Control de los Semiconductores y el Nuevo Orden Mundial (I)

* Primer artículo de una serie de notas de Alfredo Moreno dedicado al rol de los semiconductores en la economía global actual

La disputa por los chips ya redefinió la economía global, la inteligencia artificial y el equilibrio de poder entre Estados Unidos y China. En el centro de esa puja Taiwán está en un frágil equilibrio, mientras el sur global busca abrirse un espacio en una industria decisiva para el siglo XXI.

En tres entregas intentamos abracar la extensión del impacto de la globalización del Silicón Valley, el retorno a los orígenes y el espectacular ascenso de China. El sur global juega su posibilidad.

La seguridad nacional global

Los semiconductores son el recurso más valioso del siglo XXI.

Estos milmillonésimos de fragmentos de silicio actúan como el cerebro de toda la tecnología digital. Una guerra silenciosa continúa su desarrollo. Su control ha desatado una feroz disputa geopolítica entre las superpotencias globales.

La soberanía tecnológica está en disputa. Los microchips ya no solo controlan teléfonos y computadoras básicas y de alto rendimiento. Son el motor que procesa los algoritmos de la inteligencia artificial, son el procesamiento básico de los centros de datos, son “la inteligencia” de los coches eléctricos y los sistemas de defensa hipersónicos. Quien domine la fabricación de chips dominará el futuro económico y militar del planeta.

La industria de los semiconductores ha dejado de ser un sector puramente comercial para convertirse en el epicentro de la seguridad nacional global.

La competencia por el dominio de los microchips avanzados define la hegemonía tecnológica, económica y militar del siglo XXI. El futuro del sector estará marcado por la fragmentación de la globalización, la búsqueda de la autosuficiencia regional y la carrera por la Inteligencia Artificial (IA) y la computación cuántica.

Más del 60 % de la producción mundial de semiconductores y cerca del 90 % de la capacidad de producción de los chips más avanzados cuyo tamaño es de menos de 7 nanómetros (nm), se concentran en Taiwán y en China continental.

La producción, el terreno de la disputa

La empresa taiwanesa TSMC lidera la fundición global. Las compañías estadounidenses como NVIDIA y AMD dominan el diseño de hardware para inteligencia artificial.

Las empresas SMIC y Hua Hong de fundiciones chinas desarrollan mayor capacidad que el resto del mundo combinado, para nodos de entre 22nm y 40nm se estima que alcanzará el 41% en 2027. Este contexto, genera fuerte preocupación en Europa y EE. UU por la posible dependencia estratégica de estos chips económicos, lo que ha abierto debates sobre aranceles especiales.

Los microprocesadores que utilizan el proceso de fabricación de 22 nm y 14 nm se utilizan para servidores de procesamiento general, centros de datos con servicios de computación en la nube y dispositivos móviles.

La tecnología de 7 nm había permanecido fuera del alcance debido a numerosas barreras tecnológicas fundadas en que este tipo de producción requiere miles de millones de transistores en espacios microscópicos; las limitaciones físicas para el control cuántico que pueda evitar fugas de energía. Además, existen las barreras económicas ya que requiere instalaciones valoradas en miles de millones de dólares y las geopolíticas por existir restricciones de acceso a maquinaria clave.

Fabricar chips de 7 nm de manera estándar requiere máquinas de Litografía Ultravioleta Extrema (EUV). Estas máquinas son de extrema complejidad y su exportación está fuertemente restringida a nivel internacional por motivos estratégicos.

Las limitaciones son implementadas por el gobierno de los Países Bajos, donde se encuentra la sede de ASML (el único fabricante mundial de estos equipos), en conjunto con presiones y regulaciones de Estados Unidos y Japón.

Ante esta limitación, empresas como SMIC (china) han tenido que recurrir a técnicas alternativas conocidas como multiple patterning y adaptar equipos de Litografía Ultravioleta Profunda (DUV) más antiguos. Esto alarga exponencialmente los tiempos de producción y aumenta el margen de error.

El prototipo de chip de 7nm con transistores funcionales se ha conseguido utilizando nuevos procesos de producción y técnicas. IBM Research en 2015 formalizó una alianza junto a GlobalFoundries, Sansung y el Instituto Politécnico SUNY para desarrollar el primer chip funcional de 7 nm del mundo. Lograron integrar más de 20.000 millones de transistores usando una aleación de silicio-germanio (SiGe)

Según explica IBM, su desarrollo ha requerido múltiples innovaciones, pioneras en la industria, como los transistores de canal de silicio-germanio (SiGe) y la integración a múltiples niveles de la litografía en ultravioleta extremo (EUV). El silicio (Si) y el germanio (Ge) son los dos materiales semiconductores más importantes en la historia de la electrónica.

El silicio es el “nuevo petróleo” de la industria actual por su abundancia y estabilidad térmica, el germanio ofrece mayor movilidad de electrones, aunque es más costoso y sensible al calor. Juntos forman una aleación determinante en la tecnología digital.

La litografía en ultravioleta extremo (EUV) es una tecnología clave en la industria de semiconductores que utiliza luz con una longitud de onda de 13.5 nm para imprimir circuitos diminutos en obleas de silicio. Esencial para fabricar microchips de alta densidad, permite integrar miles de millones de transistores en procesadores y memorias.

Estas técnicas podrían llegar a suponer unas mejoras de hasta un 50% en la relación energía/rendimiento necesarias en sistemas de computación en la nube, big data, computación cognitiva y dispositivos móviles.

Las empresas con terminal en estados unidos que adaptaron esta tecnología para fabricar en masa este tipo de procesadores son:

- TSMC (Taiwán): Fue la primera compañía en iniciar la producción comercial masiva de chips de 7 nm en 2018.

- Samsung Electronics (Corea del Sur): Comenzó la fabricación masiva de su propio nodo de 7 nm a finales de 2018. Fue la pionera en utilizar de forma comercial la tecnología de litografía ultravioleta extrema (EUV) en este nivel.

- Intel (Estados Unidos) realiazaron el lanzamiento de sus procesadores comerciales a partir de 2023.

La producción de chips de 2nm se desarrolla en las compañías TSMC (Taiwán), Samsung Electronics (Corea del Sur, Intel (Estados Unidos y Rapidus (Japón) nueva empresa respaldada por el gobierno japonés e IBM.

Todas tiene su producción comprometida con las grandes compañías tecnológicas hasta 2028. Este tipo de semiconductores es el motor de las computadoras de alto rendimiento utilizadas para el procesamiento de algoritmos de inteligencia artificial.