El logro de China para vencer a EEUU en la guerra de los chips (y por qué dudar de ello)

La gran triunfadora de la pandemia en Europa no fue ninguna compañía de comercio electrónico ni de envío de comida a domicilio. Fueron unos holandeses que se 'independizaron' de Phillips y que actúan desde hace muchos años bajo el nombre de ASML Holdings, que se han aprovechado de la sequía de semiconductores y el apetito voraz por hacer más. Son los únicos en el mundo que son capaces de construir unas máquinas que tienen el tamaño de un autobús municipal y que son imprescindibles para fabricar algo tan diminuto como el corazón del último iPhone. Lo mismo ocurre con otros chips de vanguardia empleados, entre otras cosas, para la creación de tarjetas gráficas o para los equipos de los centros de datos más modernos. Se trata de una auténtica obra de ingeniería, única e irreplicable a día de hoy, sin la cual es imposible producir los procesadores más avanzados y potentes de última generación, con garantías, gracias una técnica llamada litografía ultravioleta extrema.

TE PUEDE INTERESAR

Esta desconocida máquina decidirá la guerra de los microchips (y China no puede copiarla)

Michael Mcloughlin

Dada su importancia capital, hace tiempo que Estados Unidos lanzó una ofensiva para evitar que China accediese a estos equipos, algo que consiguió gracias a una batería de sanciones que decretó contra el régimen de Pekín y que hizo que la empresa holandesa, como muchas otras, tuviese que cortar el suministro. Esta gran muralla levantada por Washington suponía un golpe directo a uno de los planes maestros de la segunda potencia mundial: fabricar localmente el 70% de los chips que utilicen todas sus industrias. Ese objetivo parece quedar lejos. Tras los vetos, algunos pronósticos apuntan a que, en el mejor de los casos, para 2026 conseguirá una capacidad de producción del 20%. Además, estas medidas suponían un palo en las ruedas de cara a las ambiciones chinas en materia de inteligencia artificial, computación cuántica, telecomunicaciones o desarrollos militares en el medio y el largo plazo.

"EEUU ya ha demostrado que no tiene intención de que produzcan por debajo de los diez nanómetros, que es la frontera donde empiezan los más avanzados. Los 'foundries' chinos ahora están en 14 nanómetros", explicaba hace unos meses a Teknautas el español Antonio Varas, antiguo responsable del negocio de semiconductores de Boston Consulting Group. Pero, ahora, una investigación ha hecho saltar todas las alarmas y señala que SMIC, el mayor 'foundry' del país asiático (con ese término se define a las compañías que solo fabrican, pero no diseñan nada) podría llevar un año produciendo en secreto componentes en el nodo de los 7 nanómetros. La compañía ya había anunciado en 2020 que pretendía desarrollarlo e incluso habían anunciado algunos avances que habían pasado completamente desapercibidos fuera de los círculos especializados.

La firma de análisis canadiense TechInsights ha descubierto dentro de una tarjeta gráfica para minería de criptomonedas un chip de SMIC con esta arquitectura. Se trata de un modelo que se puede adquirir libremente desde el pasado año, por lo que la compañía ha concluido que se lleva produciendo al menos desde el pasado verano. Esto significa que estos avances ya no serían asuntos de laboratorio y prototipos, sino que sería una tecnología lo suficientemente consolidada como para llevarla al mercado.

Esto ha hecho que muchos recuerden la advertencia del mandamás de ASML, Peter Wennick. Ante las restricciones vigentes desde 2019, advirtió de que había que fomentar "la interdependencia con China" con el resto de la cadena global o se le empujará a desarrollar su propia soberanía tecnológica. Algo que lograría, según sus previsiones, "en un plazo de quince años", momento en que los europeos podrían ver cómo se esfuma uno de los pocos negocios tecnológicos en los que son una referencia indiscutible a día hoy.

Una copia de TSMC

"Lo han averiguado haciendo un proceso de ingeniería inversa. Esto es una práctica habitual. Son especialistas que adquieren ciertos productos y los desmontan, documentando y analizándolo todo concienzudamente, hasta llegar a estos niveles de detalle", explica Manuel Lozano, investigador del Instituto de Microelectrónica de Barcelona y del CSIC.

"Todo eso se detalla y se recopila en unos volúmenes que se ponen a la venta por miles de euros. Este proceder ya fue aprobado hace años por la justicia estadounidense", explica este experto, que reconoce que en un primer momento pensó "que las informaciones podían ser poco más que propaganda" por parte de las autoridades chinas, pero al ver que estaba una empresa especializada detrás ya se lo tomó "más en serio". "La divulgación es legal, lo que no es legal es su uso para clonar procesos y copiarlos", recuerda. Eso es lo que parece haber hecho SMIC.

TE PUEDE INTERESAR

La crisis de los microchips se agrava: por qué simplemente no podemos montar más fábricas

Michael Mcloughlin Gráficos: Darío Ojeda Infografía: Rocío Márquez

"Las imágenes iniciales sugieren que es una copia cercana de la tecnología de 7 nanómetros de TSMC", reza el informe. TSMC es el mayor 'foundry' del planeta y el más puntero desde el punto de vista tecnológico, un proveedor al que recurren empresas del tamaño de Apple, Qualcomm o Nvidia, entre muchas otras. Esta compañía, de origen taiwanés, ya había denunciado en dos ocasiones a SMIC en el pasado por vulnerar su propiedad intelectual y 'piratear' parte de sus procesos.

Sin embargo, esto no responde a la gran duda que rodea a este descubrimiento. Si tiene vetado el acceso a la tecnología de ASML y es imprescindible, ¿cómo lo ha logrado? "La opción más probable, por así decirlo, ha sido la de estirar la tecnología anterior, la litografía ultravioleta profunda, conocida como DUV, a cuyos equipos sí tienen acceso", subraya Ignacio Mártil de la Plaza, doctor en Física y catedrático de Microelectrónica en la Universidad Complutense de Madrid. Este académico y divulgador recuerda que no es ni mucho menos la primera vez que alguien hace esto.

SMIC ha estirado las posibilidades de una tecnología antigua para lograrlo

"La propia TSCM lo logró hace años, pero lo sustituyó por la litografía ultravioleta extrema, porque los siete nanómetros con equipos DUV ya presentan problemas y dificultades que pueden afectar al rendimiento del producto final", apunta Lozano a este respecto. Intel, la única empresa que hace todo el proceso —diseñar y fabricar— junto con Samsung, también ha experimentado durante muchos años retrasos en el salto a generaciones más modernas por su empeño en explotar la vida útil de las tecnologías más maduras de producción.

"Hay que tener en cuenta que llegar a estos niveles con esa tecnología más madura es casi un ejercicio de artesanía", reflexiona. "Hay maneras de compensar las aberraciones que se producen por ejemplo en los vértices o las esquinas del chip durante la fabricación pero es un proceso muy lento, muy individual y al final estás llevando la longitud de onda de la luz al máximo. Todo eso impacta enormemente el rendimiento porque permite incorporar menos transistores y también en el coste y la velocidad de producción". Por eso, Lozano pone en duda que esta técnica pueda ser explotada mucho más allá y SMIC puede avanzar sin dar el salto a la litografía extrema, terreno prohibido para ellos a día de ello.

A vueltas con los nanómetros

Los nanómetros han sido tradicionalmente usados como referencia de cuán avanzado es un procesador, junto al número de núcleos o a la velocidad del mismo. Reducir esta referencia suele tener impacto en el consumo energético del chip así como en su rendimiento al poder meter más transistores. ¿Qué ocurre si China finalmente no consigue acceder a estos componentes? "Se pueden ver afectados en el desarrollo del 5G y el 6G y, por tanto, quedarse descolgados en el tema de las telecomunicaciones", rematan desde el Instituto de Microelectrónica de Barcelona. "Seguro que estos avances también tienen aplicaciones militares, aunque, por razones obvias, hay mucho secretismo en torno a esto. Pero si se quieren implementar cosas como sistemas de guiado por inteligencia artificial y avances similares necesitarás chips más complejos y avanzados".

Ignacio Mártil hace varias observaciones al respecto. La primera, sobre los fines militares. "A día de hoy, los punteros se utilizan principalmente en los móviles de alta gama, los portátiles de alta gama y las tarjetas gráficas más potentes", argumenta. "Pero hay que coger con pinzas esto. Por ejemplo, el radar en los aviones más avanzados, que es una de las cosas que marca la diferencia, está hecho con materiales como nitruro de galio y no con silicio, porque no se busca una altísima integración sino que se busca respuesta en frecuencia en cosas tan críticas como la guía de misiles. Por eso hay que tener perspectiva cuando se habla de aplicaciones bélicas a estos avances, que obviamente las hay, por ejemplo, en las telecomunicaciones entre unidades del mismo bando".

Otra cosa con la que es muy crítico el catedrático es con el discurso de "a menos nanómetros, mejor chip". "Eso era válido hasta el nodo de los 22 nanómetros", explica. En las arquitecturas inferiores, se pasa de un proceso de fabricación conocido como 'MOSFET' a uno llamado 'FINFET'. La diferencia, sin entrar en demasiados vericuetos técnicos, es que se pasa de una dimensión de construcción en dos dimensiones a una en tres dimensiones. "Creo que es deliberadamente confuso. Nos hemos encontrado a veces que lo que Intel llama tecnología de 10 nanómetros, Samsung se refiere a ello como 7 nanómetros y TSMC como 6". Concluye que lo importante es la densidad de integración, saber cuántos transistores tenemos por milímetro cuadrado. "Si nos dicen que tiene una tecnología de 7 nanómetros que le permiten incorporar 60 o 80 millones por milímetro cuadrado, tendríamos algo equivalente a lo de otro fabricante con 10 o 14 nanómetros. Otra cosa es que nos digan que son capaces de integrar 120 o 170 millones".

EEUU quiere apretar la soga

Eso es lo que, en resumidas cuentas, parece haber hecho SMIC. Han logrado llegar a un dominio de la técnica que ellos han bautizado como proceso de siete nanómetros, pero que el informe de TechInsights cataloga como "dos generaciones por detrás" de los procesos de Intel o Samsung.

Sea como sea, SMIC podría verse frenada una vez más por la 'Chips and Science Act' que ha sacado adelante Estados Unidos. Se trata de un enorme paquete de 280.000 millones de dólares, que ya ha desbloqueado un primer paquete de 52.000 millones orientado a reactivar la producción patria de semiconductores. Algo que ha conseguido ya que Intel, TSMC o Samsung vayan a abrir instalaciones en territorio estadounidense en los cursos venideros. Pero esta norma tiene letra pequeña.

La primera es que incluye una prohibición durante al menos una década de expandir la fabricación de chips más allá de los 28 nanómetros en países como Rusia o China. Esto impediría la proliferación e inversión en factorías relativamente modernas en el país asiático, que no le impediría seguir fabricando chips maduros como los que se utilizan en electrodomésticos o en la automoción, uno de los sectores más afectados por la escasez de componentes desde que estallase la pandemia.

De todas formas, Washington podría apretar todavía más las tuercas a la industria local china, con una prohibición extendida sobre la venta de máquinas de litografía, no limitándose a los equipos más modernos fabricados por ASML, sino también a máquinas de litografía ultravioleta profunda utilizadas para la fabricación en 14 nanómetros.

Este componente podría ser el siguiente en protagonizar una nueva guerra entre las dos grandes potencias

Empresas como LAM Research y KLA Corp ya habrían recibido la notificación oficial por parte del Departamento de Comercio, que lleva tiempo denegando licencias de venta. La prohibición parece limitarse, por el momento, a los dispositivos necesarios para la producción de chips como procesadores, pero no a otros componentes como las memorias integradas.

Sin embargo, este componente podría ser el siguiente en protagonizar una nueva guerra entre las dos potencias. Ya son varios senadores los que han pedido incluir en la lista negra a YMTC, un fabricante chino de memorias integradas, que recientemente anunció una pieza NAND con 232 capas, un avance que le acerca a sus rivales, los estadounidense Micron Technology y los surcoreanos de Hynix. Según diferentes informaciones, Apple estaba estudiando utilizar a YMTC como proveedor para sus iPhones y sus iPads.

¿Yo me lo guiso, yo me lo como?

Con este panorama, es imposible recuperar la profecía del mandamás de ASML y preguntarse si China puede superar todos estos obstáculos y desarrollar alternativas para ser autosuficiente en 15 años y tener la posibilidad de cubrir todas las partes del proceso de fabricación, que van desde las máquinas, hasta la producción de las obleas, así como su testeo y su empaquetado. "Es impensable tal y como está diseñada la industria a día de hoy", resuelve Mártil. "La historia nos demuestra que se acabó eso de yo me lo guiso y yo me lo como. Los japoneses ya lo hacían cuando eran los reyes de la electrónica en los 80 y principios de los 90. Lo hacían todo, fabricar los circuitos, ensamblarlos, testarlos y empaquetarlos. Todo aquello se fue al carajo cuando apareció TSMC y estableció un modelo horizontal de producción, donde uno se ocupa de una parte del proceso en una ubicación diferente".

"Lo que nadie sabe hoy en día es si los movimientos en curso finalmente darán lugar a ese desacoplamiento completo entre los norteamericanos y los chinos", afirma Miguel Ángel Piqueras, director del Grado en Ingeniería de la Universidad Internacional de Valencia, que recuerda también el alto grado de globalización de la cadena de valor del gremio. "Algo de este tipo conllevaría inmensos costes económicos y tecnológicos".

Los expertos rechazan la idea de una China que domine todo el proceso: "Impensable"

Piqueras afirma que la industria microelectrónica china se "encuentra tecnológicamente hablando unas tres generaciones por detrás de las naciones punteras" como Taiwán o Corea del Sur, aunque recuerda que en 2015 redactó el plan estratégico 'Made in China 2025'. El objetivo de ese programa es que para ese año, el país pase de ser un fabricante que abastece al mundo de productos de baja calidad y precio, a una "potencia manufacturera especializada en los sectores más intensivos en innovación tecnológica", como la inteligencia artificial, la tecnología 5G, los sectores aeroespacial, de vehículos eléctricos y de biotecnología, Y los semiconductores juegan un papel crítico en todo esto.

El futuro de China pasa por lo antiguo

A pesar de la cantidad de obstáculos que se ha encontrado en el camino, Pekín no se ha quedado quieta. Parece haber aparcado sus ansías por los componentes de vanguardia, pero se ha centrado en convertirse en un proveedor clave en tecnologías más maduras. ¿Por qué? Es sabido que son muy pocas las empresas capaces de hacer las piezas más modernas.

La lista se reduce básicamente a TSMC y Samsung, a la espera de que Intel pueda llevar a cabo su plan de modernización. Aunque van a aumentar su músculo productivo, sus posibilidades siguen siendo finitas y, por eso, dejan de lado la producción de aquello que le resulta menos rentable, que son aquellas tecnologías más maduras. Pero cuando toman esta decisión, tienen una tarea pendiente: la venta de los equipos de fabricación, para amortizar las inversiones que demanda la modernización de las plantas. Por ello alquilan o venden a través de terceros estas máquinas. China se ha hinchado a comprar maquinaria 'vieja' en los últimos años o al menos así lo atestiguan los datos de SEMI, una especie de patronal mundial del diseño y fabricación de semiconductores. El pasado año, las empresas de aquel país invirtieron casi 30.000 millones de dólares con este fin, más del doble de lo que movilizaron un año antes.

Además de convertirse en un proveedor clave para industrias como la automoción, que no requiere cosas tan modernas como la electrónica de consumo, este movimiento les ayudaría a no quedarse fuera de la ecuación. Hay muchas cosas que se fabrican utilizando escalas por encima de los 90 nanómetros. Todos los chips, por avanzados que sean, deben estar equipados con piezas de administración de energía, unidades que en la mayoría de casos se utilizan técnicas más antiguas, como las de 200 nanómetros. En una industria que ha demostrado que su capacidad está mucho más mermada de lo que se presuponía, esto puede resultar una importante baza para que China no se quede completamente aislada.