Nuevo paradigma en semiconductores

Desde hace más de dos décadas, el mundo se había acostumbrado a una globalización creciente, con cadenas de suministro que rozaban la perfección, tanto en precios como en programación. Ahora el péndulo comienza a oscilar en sentido contrario. La desglobalización es una tendencia clara, propiciada principalmente por la política de geoestrategia (confrontación China y USA, guerra de Ucrania, etc.) y auspiciada por unos gobiernos que intentan volver a reindustrializar sus países a marchas forzadas, especialmente en lo que se refiere a los bienes que etiquetan como estratégicos. Los chips son uno de ellos

“El libre comercio está prácticamente muerto”. Esto es lo que dijo Morris Chang, fundador de TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), el principal fabricante de semiconductores del mundo. Chang tiene más de 90 años y la frase la pronunció cuando el pasado mes de diciembre inauguró la última MegaFab de su compañía en Taiwán. Posteriormente, no se mordió la lengua al afirmar que el esfuerzo del gobierno americano para efectuar un reshoring de fábricas de semiconductores era un “ejercicio fútil”. Claramente, Chang hacía referencia a que la compañía taiwanesa se ve forzada por los gobiernos a abrir fábricas en otros países amigos, víctima directa de la política de “friendshoring”, en contra de su criterio empresarial. Piensa que sus beneficios se reducirán.

Indice Báltico para conocer el coste medio del transporte de las principales materias primas por vía marítima

TSMC es el primero de la clase en la producción de chips avanzados (nodos 3 nm), seguido a distancia por Samsung e Intel. La situación en el mercado de semiconductores ha cambiado drásticamente desde principios de este siglo, en que había cerca de 20 fabricantes capaces de producir los chips avanzados de la época (90 nm) y los suministradores estaban integrados verticalmente (diseñaban y fabricaban). Pero la desaceleración de la ley de Moore y el incremento de los costes que conlleva la tendencia en miniaturización ha conducido a la situación actual: solo quedan tres fabricantes. Apenas quedan compañías integradas verticalmente (Intel y Samsung) y la mayoría son empresas fabless, que diseñan sus propios chips, pero que ya no los fabrican (AMD, Nvidea, Qualcomm, etc.); subcontratan su producción a foundries, como la propia TSMC. Obviamente, el mercado de semiconductores es muy amplio y hay más fabricantes de chips, aunque no tan avanzados como los comentados. Estos últimos suministran multitud de productos a los mercados de consumo e industrial, pero no disponen de fábricas tan sofisticadas.

Fábrica de semiconductores de nodos de 3 nm de TSMC

La foundry que no deseaba internacionalizar su producción

TSMC va tan por delante que no solo es capaz de fabricar semiconductores con estructuras de  3 nm, sino que dispone de tres procesos diferentes para llevar a cabo la producción a este nivel. Además, cumple con las fechas previstas para comenzar a fabricar chips en una nueva planta, algo que no es fácil cuando se está tan cerca del límite de la tecnología (sino que se lo pregunten a Intel, por ejemplo). Una fábrica que produce nodos de 3 nm cuesta cerca de 20.000 millones de dólares, una cifra similar a la capitalización de Telefónica o Repsol en bolsa (la fábrica que construye TSMC para nodos de 2 nm costará 33.000 millones de dólares).

Pero si TSMC quiere vender en USA, por ejemplo, tendrá que fabricar sus productos allí y ya está construyendo fábricas en el país americano. En Japón también construye una fábrica y en Alemania hay un proyecto para construir otra. Por supuesto, los gobiernos de estos países la ayudan generosamente a nivel fiscal y en subsidios.

Aun así, TSMC ha resistido lo que ha podido para dar este paso (solo tenía producción de nodos no avanzados en China). No le gusta tener que compartir su know-how con otras áreas geográficas, dejar que su patrimonio intelectual se filtre con mayor facilidad o renunciar a una zona fabril privilegiada y eficiente en Taiwán. Eso sí, su compromiso internacional solo alcanza a una generación por detrás de las fábricas más avanzadas de Taiwán.

Las nuevas fábricas de chips de TSMC crearán riqueza y comportarán miles de nuevos puestos de trabajo, además de crear un hub de fábricas e infraestructura en la zona en que se erigen (packaging, ensamblaje, verificación, etc.).

Tal como está la situación, el viejo Chang ha reformulado sus pensamientos y ahora comenta que, con la expansión fabril internacional, TSMC saldrá beneficiada a largo plazo, en términos de reducción del riesgo y conseguir una mayor resiliencia. Por ejemplo, en el caso de una invasión de China a Taiwán, su negocio estaría distribuido geográficamente y continuaría operando.

La Ley de Chips que promueve la fabricación de semiconductores en USA es generosa; está dotada con 280.000 millones de dólares. Los estados receptores de las instalaciones también ayudan. Además, la ley de Reducción de la Inflación ofrece hasta 400.000 millones adicionales para tecnología verde durante diez años. Europa, por su parte, también dedicará 43.000 millones de euros a los semiconductores, además de otras ayudas cruzadas. En la actualidad, la cuota de la UE en la producción mundial de chips es inferior al 10%. Ahora se proponen aumentar esta cuota hasta el 20 %, posiblemente un objetivo excesivamente optimista.

En Japón también van en esta línea e incluso hay iniciativas especiales: ocho fabricantes, entre ellos Toyota y Sony, ya han unido sus fuerzas con Rapidus para crear una fábrica de chips avanzados. El gobierno japonés ha prometido que destinará cerca de 500.000 millones de dólares a esta empresa.

Contracción de la oferta de chips

Chips Nvidea Grace, fabricado por TSMC

Mucho dinero, pero escasez de talento

La americana Intel y la coreana Samsung también se benefician de este reparto generoso de ayudas y están construyendo Megafabs en USA y Europa, con un modelo de negocio híbrido en que fabricarán para ellos y para terceros. En particular, Samsung tiene previsto triplicar su producción de semiconductores entre 2023 y 2027. Otras foundries más pequeñas, como UMC, GlobalFoundries o SMC, también se benefician y continuarán diversificando geográficamente su oferta.

No obstante, los márgenes de los fabricantes de chips se están reduciendo, especialmente debido a la caída de ventas de ordenadores. Recientemente, Intel anunció un 32 % menos en sus ingresos del último trimestre respecto al mismo período del año anterior.

Otro aspecto a tener en cuenta en la expansión de la producción es el talento. TSMC avisa de que la escasez de ingenieros capacitados es el principal cuello de botella de su empresa, ya que requieren 8 años de experiencia para trabajar en una de sus fábricas avanzadas. Chang apostilla: “La siguiente fase de la industria requerirá algo más que dinero y la ley de Moore: necesitaremos más personas".

Máquinas para hacer chips

Pero para fabricar estos chips tan sofisticados hace falta maquinaria especial y precisa. Aquí, el primero de la clase es la holandesa ASML, que controla cerca del 90% de su sector de mercado y que aumentó sus ventas un 25% en el 2022. Tan críticos y únicos son sus sistemas, que el gobierno americano ha conseguido llegar a un acuerdo reciente con Países Bajos y Japón con tal de limitar la venta de su tecnología a China. Este acuerdo se hace extensivo a otras empresas como Nikon y Tokyo Electron, por ejemplo.

Una máquina litográfica de ASML pesa cerca de 200 t y puede llegar a costar 400 millones de dólares.

Máquina litográfica para la fabricación de chips (ASML)

En Europa, tenemos fábricas de chips de nodos menos avanzados (45 a 300 nm), que básicamente nutren al mercado de automatización industrial y comercial, pero que también están ampliando sensiblemente su capacidad de producción. Algunas de ellas son: Infineon, STMelectronics o NXP Semiconductores. En este segmento también se están relocalizando fábricas, algunas de ellas estratégicas para el automóvil, como las de Bosch en Alemania.

En cualquier caso, el suministro de semiconductores tenderá a normalizarse progresivamente durante 2023 y concluir esta etapa de tránsito en 2024.

Pero en 2025, la situación dará un vuelco; la capacidad de fabricación que se está gestando comenzará a entrar en funcionamiento y la industria de semiconductores pasará a tener una sobreoferta de productos, fruto de esa economía más intervenida.