NUEVA YORK - La industria china de los semiconductores ha quedado rezagada con respecto a Estados Unidos en cuanto a patentes y a Corea del Sur y Taiwán en cuanto a fabricación, pero espera adelantarse a su competencia adoptando nuevas y revolucionarias tecnologías de diseño de chips.
Los chips avanzados que se utilizan en los teléfonos inteligentes 5G y en algunas estaciones de trabajo exprimen miles de millones de transistores en un chip del tamaño de una uña reduciendo las dimensiones del propio transistor a entre 3 y 5 nanómetros. La mayoría de los chips tienen anchos de puerta de 28 nanómetros o más. Grabar circuitos diminutos en el silicio es enormemente difícil.
Sólo el fabricante holandés ASML fabrica las máquinas de litografía que utilizan longitudes de onda cortas en el extremo del espectro ultravioleta para reducir los transistores a dimensiones tan diminutas. Y las plantas de fabricación son extremadamente caras, con un coste de hasta 20.000 millones de dólares cada una.
En 2020, Estados Unidos obligó al gobierno holandés a prohibir las exportaciones de las máquinas litográficas más sofisticadas de ASML a China. ASML utiliza la propiedad intelectual estadounidense, lo que da a Washington una ventaja.
Pero ASML siguió vendiendo su anterior generación de equipos de litografía, que graba transistores de 14 nanómetros utilizando luz "ultravioleta profunda" (DUV). China compró 81 máquinas de este tipo sólo en 2021.
El mayor fabricante de China, Semiconductor Manufacturing International Corp (SMIC), produce ahora chips de 14 nanómetros. Con el 5% del mercado mundial de fabricación, SMIC va a la zaga de sus competidores taiwaneses y coreanos, pero se está expandiendo rápidamente.
Como informaron Scott Foster y Jeff Pao en Asia Times, Washington pidió el mes pasado al gobierno holandés que impidiera a ASML vender también a China las antiguas máquinas DUV.
Ejecutivos de la industria de semiconductores dijeron a Asia Times que los holandeses no accederían a la demanda estadounidense. Las ventas de ASML en China superaron los 2.700 millones de dólares en 2021, incluyendo las 81 máquinas de litografía DUV.
El contenido de propiedad intelectual (PI) estadounidense de las máquinas más antiguas no es lo suficientemente grande como para justificar una prohibición estadounidense, dicen los analistas y ejecutivos.
Mientras tanto, los diseñadores de chips han aprendido a construir chips tridimensionales utilizando lo que la industria denomina "empaquetado avanzado".
En este proceso, que se ha utilizado en diversas formas en la fabricación de chips durante décadas, las capas de chips con transistores más grandes apilados unos sobre otros pueden producir velocidades de cálculo iguales a las configuraciones unidimensionales de los chips más pequeños.
Intel ha apostado el futuro de la empresa a los recientes avances en el empaquetado avanzado. Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), el líder del sector, también ha invertido mucho en nuevas formas del proceso. Samsung acaba de crear una tarea de empaquetado avanzado, con la esperanza de superar a Intel y TSMC, que ahora representan el 32% y el 27% respectivamente de la inversión en el proceso.
China, que tenía poca capacidad en equipos de semiconductores antes de las prohibiciones de la administración Trump impuestas a los chips y equipos de fabricación de chips hace tres años, se está poniendo al día. En febrero, Shanghai Micro "entregó con éxito la primera máquina litográfica de empaquetado avanzado 2,5D3D, que es de gran importancia para la industria nacional de circuitos integrados", según la prensa comercial china.
El sitio web tecnológico estadounidense Tom's Hardware lo explica:
Cuando a SMIC se le impidió fabricar herramientas lo suficientemente avanzadas como para fabricar chips utilizando sus nodos de clase 10nm (y sub-10nm) a finales de 2020, la empresa dijo que se centraría en el desarrollo de tecnologías avanzadas de empaquetado para hacer sofisticados diseños de múltiples chips a partir de baldosas producidas en nodos de 14nm y más gruesos. Esto permitiría a los diseñadores de chips chinos construir procesadores sofisticados y capaces con decenas de miles de millones de transistores incluso sin utilizar una tecnología de proceso avanzada.
Además, la empresa anunció planes de expansión multimillonarios que triplicarían la producción de chips fabricados en nodos avanzados.
En gran medida, las tecnologías avanzadas de empaquetado podrían ser la forma que tiene SMIC de sortear las restricciones a la exportación de Estados Unidos. Como resultado, China obtendría acceso a capacidades informáticas avanzadas que podrían utilizarse con fines militares.
La administración estadounidense entiende sin duda las opciones de SMIC y los riesgos que conlleva para Estados Unidos y sus aliados, por lo que quiere reprimir aún más el acceso de China a sofisticadas herramientas de fabricación de chips.
China no podrá producir los chips de 3 a 5 nanómetros que fabrican TSMC y Samsung en sus últimos planes, pero puede ser capaz de empaquetar los antiguos chips de 14 nanómetros en configuraciones 3D que consigan los mismos resultados, y a un coste considerablemente menor.
El intento tardío de la administración Biden de suprimir la industria china de semiconductores parece haber fracasado. China ha encontrado tecnologías alternativas que evitan la anticuada propiedad intelectual estadounidense que Washington ha embargado.
En 2011, China producía sólo el 12,7% de su consumo interno de chips e importaba el resto. En 2021, produjo el 17% del consumo nacional y en 2030 se espera que produzca el 30%.
Las importaciones de chips de China en 2020 ascendieron a 378.000 millones de dólares, la mayor partida de su comercio internacional. La presión estadounidense ha llevado a China a impulsar la autosuficiencia, lo que plantea la posibilidad de que la industria china de chips se convierta en el productor dominante del mundo a finales de la década.
Una de las estrellas del mercado bursátil chino de este año es el fabricante de equipos de semiconductores Shanghai Micro Fabrication (HK 1385), con una ganancia del 25% en lo que va de año, mientras que el líder del sector, ASML, cayó un 45%. Los ingresos netos de Shanghai Micro aumentaron a 573 millones de yuanes (85,2 millones de dólares) en 2021 desde 133 millones de yuanes en 2020, ya que el fabricante de equipos advenedizo se benefició de las restricciones a las ventas de equipos de semiconductores avanzados a China.
La escasez de chips a nivel mundial se ha convertido en un exceso de pedidos, ya que la mayoría de las principales economías están en recesión o cerca de ella. Los valores de semiconductores están entre los de peor rendimiento en lo que va de año, excepto en China, donde la geopolítica ha dado al sector un viento de cola.
El gobierno de Biden está estudiando nuevas medidas para impedir que China compre equipos de fabricación de chips. Esto parece ser una respuesta a los avances chinos en los métodos de fabricación de chips, incluido el embalaje avanzado.
Parece ser otro esfuerzo de Washington por cerrar la puerta del establo después de que el caballo se haya escapado. Las empresas chinas de equipos de fabricación de chips son las principales beneficiarias de la guerra tecnológica, y acabarán llenando el vacío.
Shanghai Microelectronics, el principal productor chino de equipos de litografía, puede satisfacer las necesidades del país en cuanto a chips de antigua generación de 90 nanómetros o más, y, según se informa, ha enviado sus primeras máquinas de 28 nanómetros.
La cuota de China en la capacidad mundial de fabricación de semiconductores era del 11% en 2010 y se prevé que aumente hasta el 24% en 2030. El Fondo Nacional de Circuitos Integrados de China, dotado con 170.000 millones de dólares, representó el 86% de todas las subvenciones gubernamentales de capital por debajo del mercado a los fabricantes de chips entre 2014 y 2018, según un estudio de la OCDE. Mientras tanto, el Congreso estadounidense ha sido incapaz de aprobar un paquete de 52.000 millones de dólares para subvencionar la producción de semiconductores en Estados Unidos.
En respuesta al retraso legislativo, Intel canceló el 22 de julio la ceremonia de colocación de la primera piedra de una planta de fabricación de chips en Ohio, y TSMC ha advertido que su fábrica proyectada en Arizona podría no construirse. Según fuentes de la industria estadounidense del chip, Intel se siente aliviada de que el proyecto de Ohio quede congelado.
El repentino ablandamiento del mercado de semiconductores y la amenaza de un exceso de chips tras la escasez mundial de 2020-21 eliminan la necesidad de capacidad adicional. Intel dispone de 10.000 millones de dólares anuales de flujo de caja libre y puede financiar su propia expansión, si tiene los clientes.
A principios de julio, el Departamento de Comercio de EE.UU. declaró extraoficialmente a la prensa económica que estaba estudiando la posibilidad de ampliar las restricciones a las exportaciones de equipos de semiconductores a China para incluir las tecnologías más antiguas que fabrican chips menos avanzados.
La amenaza de tales restricciones y los importantes avances en las capacidades chinas de producción propia han apoyado los precios de las acciones de los fabricantes de equipos chinos nacionales, que también se benefician de las subvenciones del gobierno.
La china SMIC ha perdido cerca del 8% de su capitalización bursátil durante 2022 hasta la fecha, mientras que TSMC ha perdido el 36%.
Un cuello de botella clave en los esfuerzos de China por alcanzar un alto grado de independencia en la fabricación de chips es la litografía. ASML es el único fabricante del mundo de máquinas de litografía ultravioleta extrema (EUV) que graban circuitos para los chips más avanzados con anchos de puerta de 7 nanómetros o menos.
Solo TSMC y Samsung pueden producirlos. La administración Trump prohibió las exportaciones de estos chips, cerrando el negocio de teléfonos 5G de Huawei y ZTE, y también persuadió al gobierno holandés para que prohibiera las ventas de máquinas EUV a China.
La mayor fundición de semiconductores de China, SMIC, solo tiene el 5% de la cuota de mercado mundial, pero sus ingresos se han duplicado en los últimos 18 meses. Puede producir chips de 14 nanómetros. A excepción de los teléfonos inteligentes y unas pocas aplicaciones especializadas, los chips de 14 nanómetros o más representan el 95% de la demanda mundial de chips.
Aunque el negocio de teléfonos 5G de Huawei se hundió sin acceso a chips de 7 nanómetros y menos, China no tuvo problemas para construir su red de estaciones base 5G con chips más anchos.
Pero se está produciendo una revolución en el diseño de chips, o quizás varias revoluciones. Las nuevas tecnologías, incluidas las nuevas formas de "empaquetado avanzado", ofrecen un camino alternativo hacia una anchura de puerta de enlace cada vez más pequeña y con costes posiblemente más bajos.
