El chip que sonrojó a EEUU: cómo China burla (por ahora) el plan para matar su tecnología

El tablero internacional, que ya estaba bastante revuelto por la guerra de Ucrania, se ha puesto directamente patas arriba tras el estallido del conflicto entre Israel y Palestina y la invasión de la Franja de Gaza. Puede parecer que Estados Unidos ya tiene suficiente labor geopolítica entre manos, pero el mundo sigue girando... y China nunca descansa. El dragón asiático se ha vuelto a convertir en un dolor de cabeza para Washington y lo ha hecho porque, al contrario de lo que muchos pensaban, ha conseguido burlar el plan que la primera economía mundial había puesto en marcha para frenar su avance tecnológico.

Era un plan aparentemente infalible porque, entre otras cosas, había conseguido cortar las ventas de equipos críticos a empresas chinas por parte de Nvidia o de ASML. El más significativo es el último caso. Se trata de una compañía europea que es la única del mundo capaz de crear las conocidas como máquinas de litografía ultravioleta extrema, aparatos del tamaño de un autobús urbano que son imprescindibles para crear procesadores de vanguardia.

Sin ellos, tratar de competir en carreras como la de la inteligencia artificial supone hacerlo con una mano en la espalda y sin una zapatilla.

La cuestión es que las sanciones parecen ser, a día de hoy, algo parecido a una humedad mal arreglada. Si uno se dedica a dar una mano de pintura al desconchón de la pared o pica sin dar con el origen del problema, ¿qué ocurre? Que el agua no tardará en encontrar su camino y hacer de las suyas. Desde hace semanas anda circulando un chip que está sacando los colores a Estados Unidos. Se trata de un procesador que lleva la firma de un personaje habitual en este drama: Huawei.

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La multinacional de Shenzhen ha sido probablemente la víctima más ilustre y mediática de todo este enfrentamiento entre las dos mayores potencias del mundo. En 2019, las sanciones supusieron un golpe aparentemente letal a su negocio de smartphones cuando aspiraba a convertirse en el mayor fabricante mundial. El daño fue bastante mayor que el que sufrió su negocio de telecomunicaciones, a pesar de que varios países y teleoperadores europeos decidieron extirpar sus equipos de sus redes. Huawei se quedó sin los servicios de Google, esenciales para hacer funcionar Android, tal y como lo conocemos.

Los primeros meses aguantaron tirando de lo que tenían en el almacén, pero rápidamente las ventas comenzaron a desplomarse en los mercados occidentales. Sobrevivieron en China, donde todo lo que tiene que ver con la gran G (buscador, mapas...) está reducido a la mínima expresión. Pero allí tampoco lo tenían fácil porque también tenían problemas para acceder a procesadores avanzados. Consiguieron permiso para poder comprar componentes a Qualcomm, siempre que estos no tuvieran 5G. Vamos, que todo aquello era un lío para incluso ser competitivos en su mercado natal, un lugar donde marcas como Apple han puesto también toda la carne en el asador.

Pero este relato parece haber cambiado gracias al lanzamiento del Mate 60 Pro. Es el último as en la manga de Huawei y cuenta con el Kirin 9000S, un procesador diseñado por la subsidiaria que la compañía tiene para estos fines y fabricado por SMIC, que es la fundición de semiconductores más avanzada que existe en el país asiático.

Aunque la compañía no lo reveló cuando presentó el terminal en cuestión, rápidamente trascendió que contaba con conectividad 5G y que, además, estaba fabricado en el nodo de los 7 nanómetros.

Los nanómetros, como breve recordatorio, son una de las cosas que indican cuán potente es un chip junto al número y tipo de núcleos y la velocidad. Eso significaría que el Kirin 9000S estaría por debajo de la barrera de los 10 nanómetros, la frontera de los semiconductores de vanguardia. Un terreno al que supuestamente China no puede entrar porque la llave para hacerlo son las máquinas necesarias que fabrica ASML.

¿Cómo lo ha conseguido?

Si SMIC no tiene la llave, la pregunta es cómo ha conseguido forzar esta cerradura. Hay muchas especulaciones al respecto. La primera de todas que se puso sobre la mesa es que Huawei había utilizado un diseño de un chip de 2020 y lo había actualizado. También se habló de que en realidad era una pieza hecha en catorce nanómetros, pero que, al utilizar una técnica conocida como doble grabado, su rendimiento se había asemejado al de una pieza hecha en el nodo de los 14 nanómetros.

No hay ninguna hipótesis confirmada hasta ahora (probablemente no la llegue a haber nunca), pero cada vez suena con más fuerza una tercera hipótesis: la de que la empresa china ha conseguido estirar un método antiguo de fabricación hasta el punto de que le permitan hacer esto. Para los chips de vanguardia son imprescindibles las máquinas de litografía extrema (EUV, por sus siglas en inglés) que solo las vende ASML. Pero, las máquinas de litografía ultravioleta profunda (DUV), sus inmediatas predecesoras, son fabricadas por la firma holandesa, pero también por otras compañías con diferentes banderas: como las japonesas Nikon o Canon, por citar algunas. A pesar de disponer de más proveedores, una información de Bloomberg apuntaba que el Kirin 9000S había sido hecho gracias a un equipo del catálogo de la compañía europea.

Hay un dato que refuerza esta hipótesis: la inversión que hicieron las empresas de la segunda economía mundial en la compra de equipos de segunda mano. Los datos de la SEMI, una suerte de patronal mundial de diseño y fabricación de semiconductores, aseguraron que en 2021 el monto total fue de 30.000 millones de dólares, el doble que en 2020, el momento en el que SMIC entró en la lista negra de EEUU. Todos estos equipos son de otros fabricantes que ajustan su cadena de producción para adaptarse a productos más modernos y que les dejan más margen. Cuando toman esa decisión, suelen poner en venta o alquiler los equipos a terceros.

No es la primera vez que esta teoría se pone sobre la mesa. Hace unos meses, TechInsights, una firma de análisis canadiense especializada en hacer ingeniería inversa, alertó de que un equipo que llevaba meses comercializándose para minar criptomonedas contenía componentes de 7 nanómetros fabricados por SMIC. "Las imágenes iniciales sugieren que es una copia cercana de la tecnología de 7 nanómetros de TSCM", rezaba el informe.

Aquí puede estar la clave de cómo han conseguido estirar los equipos de DUV para llegar al hito: supuesto espionaje industrial. TSMC, el mayor fabricante de semiconductores y el más avanzado del mundo, acusó a la fundición china de robo de propiedad intelectual en el pasado.

Ahora se le une una nueva empresa: ASML. Peter Wennink, presidente y CEO de la compañía, aseguró que un exempleado filtró datos de tecnologías patentadas. A pesar de ello, Wennink aseguró "que solo era una pieza de un gran puzle". En los círculos especializados se apunta a que toda esta información obtenida de manera ilícita ha ayudado a SMIC a avanzar a pesar de todos los obstáculos.

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Cuando salió el informe de TechInsights, salió a la luz, el descubrimiento se tomó como una bengala de aviso, pero no generó el revuelo que ahora ha generado el Kirin 9000S. Primero, porque estos chips estaban destinados a equipos de criptominería, que, sin entrar en demasiadas cuestiones técnicas, basta con resumir que tienen unos requisitos menores en aspectos como la gestión de memoria. El estudio también ponía el acento en que el proceso de 7 nanómetros de SMIC estaba un par de generaciones por detrás de los equivalentes de Samsung, Intel o TSMC.

¿Cómo es posible? Porque a partir de cierta escala no importa tanto el tamaño de los transistores (7 o 5 nanómetros) como la densidad de integración, es decir, saber cuántos transistores hay por milímetro cuadrado. "Si nos dicen que tienen una tecnología de 7 nanómetros que les permite 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", comentaba a este periódico Ignacio Martíl de la Plaza, catedrático de Microelectrónica de la Universidad Complutense, tras aquella publicación.

La victoria de SMIC (y por tanto de China) es la de haber sido capaz de refinar la producción hasta el punto de que puedan dar el salto a un producto de gran consumo como puede ser un dispositivo móvil de alta gama. Y esto no es nada fácil. "Llegar hasta aquí con tecnología más madura es casi un ejercicio de artesanía", explicaba a El Confidencial, Manuel Lozano, del Instituto de Microelectrónica de Barcelona y del CSIC. Este experto detallaba que existen "maneras de compensar las aberraciones" que surgen en lugares como los "vértices o las esquinas del chip" durante el proceso. "Es un proceso muy lento, muy individual y estás llevando la longitud de onda al máximo". Todo ello impacta en la velocidad de producción o en el rendimiento.

Los expertos consultados por este periódico, así como el sentir general, es que la receta de la litografía ultravioleta profunda difícilmente puede ir más allá y que parece francamente difícil que los ingenieros chinos puedan refinar estos equipos para llegar a los 5 nanómetros. En resumen, todo esto le ha servido para reducir la distancia con la cabeza de carrera, que todavía sigue alejada (Apple, por ejemplo, ya ha lanzado equipos con procesadores de 3 nanómetros). Esta vía no le servirá para cerrar esa brecha.

Difícil ir más allá, pero también mantenerse

Queda claro que China tiene poco que rebañar en el plato de la litografía ultravioleta profunda. Pero es que, probablemente, esta vía también se le agote. Al menos si sale bien el último plan de Estados Unidos y socios como Países Bajos, Corea del Sur o Japón que pretenden apretar aún más la soga. En enero de 2024 entrará en vigor una nueva batería de sanciones que va a impedir ya no la venta de equipos de fabricación de vanguardia, sino también de tecnologías más maduras. El objetivo es asestar un golpe definitivo.

SMIC ya estaba teniendo problemas para poner nuevas fábricas en marcha. Algunas, a pesar de que las instalaciones están terminadas desde hace meses, no han podido entrar en funcionamiento conforme a los plazos previstos debido a que no reciben el equipamiento necesario. Pero la cuestión no es únicamente ampliar la capacidad de producción, es mantenerla. Las nuevas sanciones también dificultarán y mucho tener acceso a los repuestos necesarios cuando fallen los equipos. Es probable que la compañía y otras en su misma situación hayan hecho acopio antes de la entrada en vigor de los nuevos vetos, pero hay que ver cuánto duran esas reservas.

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Aunque se habla mucho de SMIC, esto es un aviso también para el resto de la industria local y para firmas como YMTC, el mayor fabricante chino de chips de memoria. Esta empresa saltó hace un año a primera línea de la actualidad, tras presentar una memoria NAND 3D de 232 capas, unos avances que amenazaban con mover la silla a Western Digital y Micron o las surcoreanas Samsung o SK Hynix.

Las intenciones de Apple de utilizar a YMTC como proveedor para los teléfonos que vendiera en China desató una tormenta política en Estados Unidos. Finalmente, los de Cupertino abandonaron estas intenciones. La cuestión es que las sanciones apuntan con cañón gordo, ya que incluyen a las empresas que producen semiconductores de 14 nanómetros o menos, pero también chips NAND de 128 capas o más, así como a aquellas que producen DRAM de 18 nanómetros o menos. Ninguna compañía que trabaje en este género podrá recibir nuevas máquinas de fotolitografía.

Esto no se aplicará a las empresas extranjeras con plantas en el país asiático, como Samsung, que podrán seguir actualizando sus instalaciones. Esto siempre levanta sospechas, ya que todas estas prohibiciones deben ir acompañadas de controles que eviten que los afectados accedan al bien común. Como reveló una investigación del WSJ, en el pasado se ha visto cómo instituciones vinculadas al ejército chino han accedido a tarjetas gráficas de Nvidia a pesar de tenerlo prohibido desde hace años gracias a los llamados mercados grises.

La autosuficiencia parece imposible incluso para China

La pregunta que asalta al común de los mortales es sencilla: si prohíben a China tener todos estos equipos, ¿por qué no se pone a crearlos por sí mismo? Ese es el plan que tiene el régimen de Pekín en la cabeza, pero esto no es tan sencillo como quemar ingentes cantidades de dinero. Es algo de lo que lleva avisando gente como Wennick desde que Estados Unidos empezó a disparar vetos a las empresas de aquel país. El ejecutivo habló de fomentar "la interdependencia" antes de empujar al gigante a desarrollar su propia tecnología.

A día de hoy es imposible que en aquel país puedan crear una máquina tan sofisticada como la de ASML, que ya permite dar forma a chips en el nodo de dos o tres nanómetros. Actualmente, el equipo más avanzado creado en el país está muy alejado de esto: el nodo más avanzado en el que puede trabajar es de los 90 nanómetros. Eso significa un retraso de dos décadas, ya que este registro fue logrado por empresas como IBM, Intel, Texas Instruments o AMD entre 2003 y 2004.

El problema no reside únicamente en atesorar el conocimiento para saber montar y poner a funcionar el equipo, lo complicado radica también en que cada una de las piezas que lo hace funcionar es extremadamente especializada. "Hay quien ha definido la máquina de ASML como la máquina más difícil jamás construida. Y es una afirmación bastante acertada", aseguraba Jesús del Álamo, profesor español del MIT, a este diario. Los europeos han tenido que buscar proveedores por todo el mundo que sean capaces de darles lo que necesitan.

El láser que se utiliza para golpear las gotas de estaño y generar la luz ultravioleta está fabricado y concebido en California. El sistema para mantener el vacío proviene de Reino Unido. Zeiss, un fabricante alemán conocido por sus productos para fotografía, diseñó una serie de espejos que no absorbieran la pequeñísima onda de la luz ultravioleta como ocurría con las lentes tradicionales. La cerámica estructural y componentes químicos llegan desde Japón. Es decir, el plato es holandés, pero el 65% de los ingredientes provienen de otros países, según cifras de Boston Consulting Group. Es más que la fórmula dependa de tantas manos lo que ha permitido a la Casa Blanca cerrar el grifo al utilizar tecnología patentada en Estados Unidos.

Que China consiga replicar toda la cadena y desacoplarse del mercado global parece imposible. Incluso si lo consiguen, van a necesitar años y Occidente también tiene margen para seguir evolucionando sus propios medios y seguir marcando distancias. Esto no significa que las sanciones vayan a durar eternamente. El gobierno de Xi Jinping ya ha mostrado sus bazas con las exportaciones de materias primas tan fundamentales para esta industria como el galio y el germanio, así como otras tierras raras. Pero las presiones también surgen en casa. Firmas como Nvidia ya han advertido que un progresivo endurecimiento de estas restricciones puede impactar de lleno en sus beneficios. Intel, Qualcomm y otras compañías se han reunido en más de una ocasión con pesos pesados de la Administración Biden. Y la SIA, una organización que representa los intereses del sector en Estados Unidos, ya alertó de esta situación y pidió al Gobierno que no impusiera medidas más duras en este sentido.