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Para entender el reto que supone para el presidente estadounidense Joe Biden controlar la escasez de semiconductores que afecta a los fabricantes de automóviles y a otros sectores, piénsese en un chip suministrado por una empresa estadounidense para el nuevo auto eléctrico de Hyundai Motor Co, el IONIQ 5.
La producción del chip, un sensor de imagen de cámara diseñado por On Semiconductor, comienza en una fábrica de Italia, donde se imprimen láminas de silicio en bruto con complejos circuitos.
Las obleas se envían primero a Taiwán para su empaquetado y prueba, luego a Singapur para su almacenamiento, después a China para su ensamblaje en una unidad de cámara y, finalmente, a un proveedor de componentes de Hyundai en Corea antes de llegar a la fábrica de automóviles.
La escasez de este sensor de imagen ha provocado la paralización de la planta de Hyundai Motor en Corea del Sur, el último fabricante de automóviles que ha sufrido los problemas de suministro mundial que han paralizado la producción de la mayoría de las automotrices, entre ellas General Motors Co y Ford Motors Co y Volkswagen.
El sinuoso viaje del sensor de imagen muestra lo complicado que será para la industria de los semiconductores tanto aumentar la capacidad para hacer frente a la actual escasez como revitalizar la fabricación de chips en Estados Unidos.
Biden convocó el lunes a ejecutivos de la industria de los semiconductores en Washington para debatir soluciones a la crisis de los chips, la última medida en un esfuerzo más amplio por reforzar la industria nacional de chips.
También ha propuesto US$ 50,000 millones para apoyar la fabricación y la investigación de chips como parte de su propuesta de infraestructuras de US$ 2 billones, que dijo que ayudaría a Estados Unidos a ganar la competencia global con China.
Gran parte de ese dinero se destinará probablemente a la construcción de plantas multimillonarias de chips avanzados por parte de Intel, Samsung y TSMC. Pero los ejecutivos de la industria dicen que es crucial abordar la cadena de suministro más amplia, y el gobierno de Biden se enfrenta a decisiones complicadas sobre qué partes de la misma subvencionar.
“Tratar de reconstruir toda la cadena de suministro desde el principio hasta el final en un solo lugar no es posible”, dijo David Somo, vicepresidente senior de ON Semiconductor. “Sería prohibitivamente caro”.
En la actualidad, Estados Unidos sólo representa alrededor del 12% de la capacidad mundial de fabricación de semiconductores, frente al 37% de 1990. Más del 80% de la producción mundial de chips se realiza ahora en Asia, según datos del sector.
Mil etapas y 70 fronteras
La producción de un solo chip de computadora puede implicar más de 1,000 etapas, 70 cruces de fronteras y una gran cantidad de empresas especializadas, la mayoría de ellas en Asia y en gran medida desconocidas para el público.
El proceso comienza con discos de silicio en bruto del tamaño de una placa. En las fábricas de chips conocidas como “fabs”, los circuitos se graban en el silicio y se construye en su superficie mediante una serie de complicados procesos químicos.
El siguiente paso, el empaquetado, es un buen ejemplo de los retos de la cadena de suministro.
Las obleas o láminas salen de las fábricas con cientos o incluso miles de chips del tamaño de una uña en cada disco. Hay que cortarlos en chips individuales y meterlos en un paquete.
Tradicionalmente, esto significaba colocar cada chip en un “marco de plomo” y soldarlo a una placa de circuito. A continuación, todo el conjunto se empaquetaba en una caja de resina para protegerlo.
Este proceso requiere mucha mano de obra, por lo que las empresas de chips lo subcontrataron hace décadas a países como Taiwán, Malasia, Filipinas y China.
El propio proceso de embalaje tiene su propia cadena de suministro: La surcoreana Haesung DS, por ejemplo, fabrica componentes de embalaje para chips de automóviles y los exporta a Malasia o Tailandia para clientes como Infineon y NXP. Estas empresas, o en algunos casos un subcontratista, ensamblan y empaquetan los chips para proveedores de automotrices como Bosch y Continental, que a su vez suministran el producto final.
“Si (el gobierno Biden) quiere tener éxito con esto, tendrá que ayudar a reconstruir la industria del embalaje aquí en Estados Unidos”, dijo Dick Otte, director general de Promex, una empresa de embalaje de chips de California.
“De lo contrario, es una pérdida de tiempo. Es como construir un auto y no tener una carrocería que ponerle”.
Pero los nuevos procesos de empaquetado de chips son mucho menos intensivos en mano de obra, lo que lleva a algunos fabricantes de chips estadounidenses a creer que pueden traerse del extranjero.
En octubre, la fundición de chips con sede en Minesota, SkyWater Technology, se hizo con unas instalaciones en Florida en las que planea construir líneas de embalaje avanzadas.
“Hay una especie de acuerdo en toda la industria de que todo esto tiene que ocurrir aquí”, dijo Thomas Sonderman, director ejecutivo de SkyWater Technology.
Un cambio más rápido
Reconstruir la industria estadounidense del embalaje no sólo aislaría a las empresas de chips y a sus clientes de los riesgos políticos, sino que también podría ayudarles a liberarse de los largos ciclos que conlleva la creación de nuevos chips, dijo Tony Levi, profesor de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad del Sur de California.
Al realizar más trabajo local, las empresas de chips estadounidenses podrían crear series de fabricación más pequeñas de chips con mayor frecuencia, acelerando la innovación y potencialmente la capacidad de ajustarse más rápidamente a la demanda.
Levi dijo que Arizona, Texas y Nueva York -donde Intel, TSMC, Samsung y GlobalFoundries tienen instalaciones o proyectos- serían adecuadas para agrupar elementos de la cadena de suministro como el embalaje.
“En lo que Estados Unidos es muy bueno es en la estrecha colaboración entre el diseño del sistema, el diseño del producto y la propia fabricación”, dijo Levi.
Con todo, queda por ver cómo el Gobierno de Biden equilibrará las demandas de los numerosos subsectores de la industria de los chips.
Numerosas empresas, muchas de ellas extranjeras, suministran materiales de fundición fundamentales, como láminas y gases. Las sofisticadas herramientas usadas para la producción de chips avanzados se fabrican en su mayoría en Estados Unidos, pero no ocurre lo mismo con los componentes de las fábricas, como los sistemas robóticos que desplazan los chips entre los distintos pasos del proceso.
Además, algunos miembros del sector afirman que Estados Unidos debe apoyar no sólo las nuevas fábricas de vanguardia, sino también la tecnología más antigua. Son los chips más maduros los que sufren una grave escasez, señaló Tyson Tuttle, director general de la empresa de diseño de silicio con sede en Austin, Silicon Labs.
“Tenemos un desajuste de capital en la industria de los semiconductores”, dijo, con demasiado dinero destinado a las tecnologías más avanzadas.
E. Jan Vardaman, presidente de TechSearch International Inc, dijo que el sector de embalaje de chips ha estado sometido a una fuerte presión de precios, lo que lo ha dejado márgenes más pequeños que los de las fábricas y empresas de diseño de chips. “Desde un punto de vista financiero y económico, no tiene sentido que hagan una gran inversión”.
“El simple hecho de arrojar dinero a esto no resuelve el problema. Es un problema más complejo”.