Los semiconductores son el componente crítico para la vida digital. Sin embargo, hasta que en 2020 no comenzó la llamada ‘crisis de los semiconductores’, no se expuesto hasta qué punto estos componentes juegan un papel clave en nuestras vidas y el sector tecnológico. Su escasez como consecuencia del cierre de fábricas asiáticas, debido a la pandemia, entre otros motivos, ha marcado un punto de inflexión. ¿Qué consecuencias ha tenido y cómo ha cambiado este mercado?
En primer lugar, hay que tener en cuenta qué hace a los semiconductores un componente tan esencial. Un semiconductor es un material que ejerce de conductor y aislante, permitiendo o bloqueando el paso de la corriente eléctrica. Su uso en microchips permite componer circuitos integrados para la producción de diversidad de productos para una amplia variedad de sectores industriales, como el tecnológico y el automovilístico, entre otros muchos.
De esta forma, infinidad de productos que utilizamos en nuestra vida cotidiana depende de los semiconductores para su uso. Por ejemplo, los sensores de temperatura de los productos de aire acondicionado, las CPU de los ordenadores personales y otros muchos productos de consumo digital de la vida cotidiana, como los teléfonos móviles televisores, o bombillas LED.
La fuerte dependencia de los chips hace que cualquier contratiempo impacte en muchos sectores
Pero no solo para la electrónica de consumo son clave. Los semiconductores también tienen un papel fundamental en el funcionamiento de los cajeros automáticos Internet, de redes de comunicaciones, y en los sistemas logísticos.
La fuerte dependencia de los chips, hace que cualquier contratiempo en su fabricación y cadena de suministro impacte en muchos sectores, desde la electrónica de consumo, a la automoción o los electrodomésticos. Es por eso que su existencia y disponibilidad son clave.
Innovación para una necesaria evolución
En 1971, el Intel 4004, que fue el primer procesador de un solo chip, tenía sólo 2.250 transistores; en 2022, el procesador más avanzado ya cuenta con más de 50.000 millones de transistores.
El avance de los semiconductores está siendo clave para crear componentes más compactos, veloces y eficientes energéticamente. A ello también contribuye la tendencia hacia la miniaturización siguiendo lo establecido por la Ley de Moore que pone la mirada en la reducción del tamaño, el coste y el consumo.
Sin embargo, estos avances tienen un precio: tanto los costes de desarrollo como los de producción han aumentado hasta el punto de que la industria busca una solución alternativa para gestionarlos sin dejar de ofrecer productos avanzados.
Además, también hay una importante la demanda de dispositivos más pequeños, la necesidad de una integración compacta de componentes heterogéneos, así como de mayores densidades de interconexión, por lo que el embalaje de semiconductores avanzados también ha entrado en escena.
Las tecnologías avanzadas de envasado de semiconductores son una base fundamental para la próxima generación de circuitos integrados para aplicaciones informáticas de alto rendimiento y centros de datos. A la hora de diseñar un sistema de alta eficiencia energética para aplicaciones de computación de alto rendimiento (HPC) y centros de datos, hay tres tendencias que están muy relacionadas: más transistores, más memorias y más interconexiones entre el CI (circuito integrado) y la memoria.
Además de la mejora tecnológica, la gestión de costes sigue siendo un tema clave en este ámbito. El diseño de chiplets ha surgido como una forma que ayuda al proveedor a encontrar el equilibrio entre coste y rendimiento.
Gracias a estos circuitos integrados, se pueden crear diferentes chips utilizando el nodo de proceso más adecuado, lo que reduce el coste total del dispositivo al disminuir el uso del nodo de proceso más avanzado para piezas innecesarias.
Algunos de los productos comerciales más actuales que han utilizado, o es probable que apliquen tecnologías avanzadas de envasado de semiconductores son, por ejemplo, las CPU de los servidores. La mayoría de las CPU de servidor actuales se basan en un SoC (system on chip) monolítico, pero Intel ya ha anunciado que su CPU de servidor de próxima generación, Sapphire Rapids, que se lanzará presumiblemente en enero de 2023, se basará en un módulo de cuatro chips interconectados a través del puente de interconexión multidisco integrado (EMIB).
Los avances en tecnologías avanzadas de envasado de semiconductores tendrán una gran influencia en el mercado.
Aunque varios productos comerciales de gama alta ya han utilizado tecnologías avanzadas de envasado de semiconductores en 2,5D, actualmente se están llevando a cabo numerosas iniciativas de desarrollo para mejorar aún más el rendimiento de estos dispositivos y ampliar el tamaño del envase para dar cabida a componentes adicionales.
Asimismo, dada la creciente necesidad de centros de datos en el mundo, los avances en tecnologías avanzadas de envasado de semiconductores, que son cruciales para la próxima generación de circuitos integrados para aplicaciones informáticas de alto rendimiento, tendrán una gran influencia en el mercado.
Impulso público a la industria de semiconductores
Esta necesidad de innovación en semiconductores para dar respuesta a nuevos requerimientos constata el papel calve que desempeñan en el mundo actual y su impacto en distintos ámbitos. Tanto es así que ya en 2015, China estableció una estrategia global de política industrial que identificaba estos componentes como uno de los diez sectores en los que debía de reducir su dependencia de Occidente.
Esto llevó a una situación inversa, el cierre de fábricas asiáticas de semiconductores debido a la pandemia dejó en evidencia la fuerte dependencia de Occidente de los chips y otros componentes procedentes de países orientales, principalmente de Taiwán, Corea del Sur y China.
Para evitar crisis como la pasada por la escasez de estos componentes procedentes de esas fábricas, el pasado mes de agosto, Estados Unidos promulgaba su Ley de Chips y de Ciencia con la que se dotaba a la industria de 52.000 millones de dólares para la modernización y construcción de instalaciones dedicadas a la fabricación de semiconductores, así como a I+D.
La Unión Europea también ha dado un paso al frente para minimizar esta dependencia de Oriente y el pasado mes de febrero propuso la Ley de chips europeos, o Chips Act, con la que busca garantizar la seguridad del suministro y el liderazgo tecnológico de la Unión y dotada de 43.000 millones de euros.
Actualmente, Europa apenas cuenta con el 10% de la producción en este mercado en el que China ostenta el 80%. El objetivo de la UE es alcanzar al menos un 20% en 2030.
Una ley que en España se combina con un PERTE (Proyecto Estratégico para la Recuperación y Transformación Económica) aprobado en mayo, con una dotación de 11.000 millones de euros para fortalecer nuestro país en el sector de los chips y semiconductores.
España tendrá que dar nuevos pasos para ser un polo de atracción para la instalación de fábricas
En España hay algo más de un centenar de empresas dedicadas al I+D de microchips pero la fabricación y ensamblado cuenta con una situación muy distinta ya que se requieren plantas de producción para ello.
Gigantes como Intel, que ha apostado por invertir en Alemania, o TSMC, que cuenta con presencia en Sajonia, con el ejemplo de que Europa puede reducir su dependencia de Oriente, si bien España tendrá que dar nuevos pasos para ser un polo de atracción para la instalación de fábricas. La reciente apuesta de Cisco por Barcelona para instalar su centro europeo para el diseño de microchips es un buen ejemplo de ello.
Claves para la sociedad del futuro
En los últimos años, el mercado de semiconductores ha experimentado un notable auge impulsado, muy especialmente, por la demanda de la industria tecnológica y la automotriz. Sin embargo, los datos publicados por la Asociación de la Industria de Semiconductores (SIA) señalan que, durante el pasado mes de septiembre, las ventas de semiconductores cayeron un 0,5% a nivel mundial respecto al mes anterior.
Una caída que ha llevado a que, en el tercer trimestre los ingresos hayan descendido un 6,3% respecto al trimestre anterior. La coyuntura macroeconómica ha tenido aquí un papel relevante, sin embargo, desde SIA confían en que, en los próximos meses asistamos a una recuperación del mercado, que seguirá creciendo ante la importancia de estos componentes para la economía digital.
La industria de los semiconductores siempre está en constante cambio para innovar y dar, no solo respuesta a las nuevas necesidades, sino para seguir avanzando hacia mejores productos y servicios de los que constituye su núcleo central. De su evolución dependerá disponer de productos clave para la vida cotidiana, desde smartphones, a ordenadores, automóviles y muchos otros.
La relevancia de los chips es ya un hecho de forma que hoy en día ya no podríamos vivir sin ellos. Su impacto en la economía, contribuyendo al desarrollo de sectores, y de la propia sociedad, pone de manifiesto que ya no se trata solo de un aspecto tecnológico, sino también del avance hacia la sociedad del futuro.
Imagen inicial | Manuel
