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La crisis de los chips: ¿Quién puede competir con TSMC?

Ignacio Mártil
Catedrático de Electrónica de la Universidad Complutense de Madrid y miembro de la Real Sociedad Española de Física

(Para una perspectiva general de la historia y la actualidad de la tecnología microelectrónica, recomiendo la lectura de "Microelectrónica. La historia de la mayor revolución silenciosa del siglo XX"; 2018, Ediciones Complutense)

Oblea de silicio procesada, mostrando los chips antes de su separación y posterior encapsulado

 

La actual crisis de suministro de circuitos integrados que sufren gran número de industrias del planeta, ha puesto de relieve la hegemonía de un fabricante de Taiwán de estos dispositivos: TSMC. Esto sugiere una pregunta inmediata: ¿hay algún fabricante capaz de competir en la actualidad con TSMC?

En este artículo voy a responder a esa pregunta, que utilizaré para dar una visión general del panorama global de la industria de los semiconductores, basándome en las consideraciones de Morris Chang, el fundador de TSMC. Para ello, desglosaré el papel que según su opinión, juegan los principales países y regiones implicadas en comparación con Taiwán: Estados Unidos, China, Corea del Sur, Europa y Japón.

 

1. Estados Unidos

Estados Unidos es un gran competidor dados sus vastos recursos de todo tipo: terrenos, agua (la industria microelectrónica es muy demandante de este recurso), electricidad asequible, competencia profesional de los trabajadores del sector, etc. Salvo el último, son atributos que Taiwán, una pequeña isla, nunca tendrá. Sin embargo, Estados Unidos no tiene los ingredientes que hicieron de Taiwán el lugar adecuado para permitir el éxito de TSMC, que analicé recientemente en otro artículo. Chang considera que los estadounidenses no son tan trabajadores como los taiwaneses. En la misma línea, no cree que Estados Unidos tenga el talento administrativo necesario para gestionar una industria tan compleja como la microelectrónica. De hecho, cree que la instalación de una fábrica de TSMC en Arizona es un error al no ser la ubicación correcta para concentrar el desarrollo de la fabricación de semiconductores en Estados Unidos ¿Por qué Arizona recibe tanta inversión y atención? Porque es un estado de los que se denominan swing en las elecciones presidenciales, es decir, de resultados muy disputados y este factor ha sido una de las claves para decidir instalar allí la primera fábrica que TSMC tendrá en Estados Unidos.

Los principales fabricantes estadounidenses. Arriba: principales fabricantes integrales de chips (Intel, Micron). Abajo: los tres grandes fabricantes que diseñan chips y contratan su fabricación a otros, principalmente a TSMC (NvidiaBroadcom, Qualcomm)

 

Debido a que las debilidades de Estados Unidos son esencialmente estructurales, las subvenciones a nivel federal y estatal son, en el mejor de los casos, parches temporales. Por tanto, lo que Estados Unidos tiene, Taiwán no lo tiene. A la inversa, lo que Taiwán tiene, Estados Unidos no lo tiene.

 

2. China

A pesar de la opinión generalizada, China es hoy por hoy un competidor poco significativo en esta industria. La ambición de China en la industria de los semiconductores y la asombrosa cantidad de inversión del gobierno central acaparan muchos titulares, pero Chang lo descarta como competidor de peso. En su opinión, China está uno o dos años por detrás de Estados Unidos y de Taiwán en el sector del diseño de chips y más de cinco años por detrás de TSMC en la fabricación. En resumen, China no es una amenaza.

Los principales fabricantes de China. SMIC es un foundry (fabrica los productos que otros diseñan, como TSMC), HiSilicon es un fabless (solo diseña, no fabrica) vinculado a Huawei, el gigante de la telefonía móvil

 

3. Corea del Sur

La única competencia importante que Chang considera es Samsung Electronics, de Corea del Sur. El razonamiento es bastante sencillo: tanto Corea del Sur, el país, como Samsung, la compañía, muestran características similares a Taiwán y TSMC, respectivamente.

Las dos principales empresas coreanas de microelectrónica (SK hynix, Samsung)

 

TSMC y Samsung han tenido unas relaciones complicadas. En 1989, Samsung intentó (y fracasó) reclutar al propio Chang, solo dos años después de que comenzara la andadura de TSMC.

 

4. Japón y Europa

Chang apenas menciona a Japón y claramente no lo ve como una amenaza de peso para TSMC. La actitud de Chang hacia Japón es clara y se expresó hace muchos años. La negativa de Japón a abrazar la evolución de su industria hacia el modelo fabless obstaculizó su capacidad para innovar y mantenerse a la vanguardia. Esa evolución fue catalizada en gran parte por la existencia de TSMC. Japón nunca lo hizo, pero Estados Unidos sí (los diseñadores de chips de EEUU mencionados en el punto anterior son los más importantes del sector en estos momentos). Por lo tanto, gran parte de la innovación en el diseño de nuevos chips corresponde desde hace varios años a las empresas estadounidenses, pero por otra parte, eso fue el inicio del desmantelamiento de las capacidades de fabricación de chips de Estados Unidos. Una más de las complejidades que caracterizan a esta industria.

Arriba: principales fabricantes japoneses (Panasonic, Renesas). Abajo: los tres grandes de Europa (Infineon, STMicroelectronics, NXP)

 

La actitud de Chang hacia Europa no es tan clara. Mirando la industria en su conjunto, parece que los principales actores europeos han estado desempeñando un papel más complementario al de TSMC, no competitivo como es el caso de Samsung o de Intel. Las principales empresas de chips como NXP son en su mayoría clientes sin fábrica de TSMC, al igual que otros grandes fabless, como Nvidia o Qualcomm. Pero, por otra parte, el principal fabricante de equipos de litografía de ultravioleta extremo, ASML, es europeo y trata a TSMC como su cliente preferente. En 2020, TSMC representó el 31% de los ingresos de ASML, convirtiéndose en su principal fuente de ingresos. Ese número solo crecerá dada la escasez global de chips y la enorme inversión de TSMC para cubrirlo.

 

5. ¿Lecciones para aprender?

Cada historia de éxito se basa en una confluencia afortunada de tiempo, recursos, trabajo duro, paciencia y dedicación por parte de científicos y técnicos muy capacitados. TSMC es una de estas historias. Estas historias son muy improbables de reproducir en la actualidad, pero ¿hay lecciones que aprender, especialmente para las dos grandes potencias tecnológicas, Estados Unidos y China?

Según el análisis de Chang, hay más similitudes que diferencias entre las dos superpotencias. De forma bastante sorprendente y a pesar de sus muy diferentes regímenes políticos, ambos países tienen una perspectiva muy enfocada en el corto plazo cuando se trata de construir su propia capacidad de fabricación de chips semiconductores, a pesar de que la experiencia de TSMC muestra claramente que es un proceso que llevó varias décadas. China tiene un plan: "Made in China 2025", aunque es dudoso que alcance sus objetivos de independencia en la fabricación de chips. Por su parte, el programa de 50.000 millones de dólares propuesto por la administración Biden seguramente no irá más allá de 2024, teniendo en cuenta el calendario electoral presidencial estadounidense. A pesar de gobernar a través de dos sistemas políticos diferentes, el cortoplacismo ha infectado a ambos, porque ambos liderazgos están bajo la presión de obtener resultados pronto. El horizonte temporal de varias décadas sería la primera lección que deberían aprender y esto habría que extenderlo a Europa, donde las decisiones de política industrial siempre están vinculadas a los calendarios electorales.

Como señaló Chang, la fabricación de chips ya no es "el mejor lugar para trabajar" que atrae a los mejores y más brillantes científicos e ingenieros de los países occidentales; si eres joven e inteligente, hay muchas industrias que ofrecen posibilidades de obtener más salario y prestigio. También se puede decir lo mismo de China, una economía cada vez más diversificada con muchas formas de ganar dinero más rápido que trabajando en una fábrica de chips. Y no se puede culpar a los ciudadanos por tomar estas decisiones; simplemente están respondiendo a los incentivos que encuentran para desarrollar sus carreras profesionales.

Lo bueno de una economía pequeña, como la de Taiwán o Corea del Sur, es que, si bien hay menos recursos, también hay menos opciones, menos distracciones y, en consecuencia, un enfoque más específico en lo que respecta a la política industrial. Ese contexto no se puede reproducir en un país grande. Lo bueno de una gran economía, como la de Estados Unidos o China, son sus vastos recursos en términos de tierra, gente, dinero y la capacidad de traspasar los límites de la innovación que los países pequeños nunca se atreverían a intentar.

Recrear las peculiaridades de la industria de semiconductores taiwanesa o sur coreana, especialmente cuando la Ley de Moore se está acercando a su límite, no parece una buena idea de futuro. En cambio, una acción multilateral enfocada a resolver problemas tales como el Calentamiento Global, la Inteligencia Artificial, la computación cuántica o la biotecnología, todo lo cual necesitará más chips semiconductores, es lo que los grandes países podrían y deberían hacer. Y Europa, por descontado, también.