- En 2024, las ventas globales de semiconductores se dispararon a más de 600 mil millones de dólares y podrían alcanzar 1 billón de dólares anualmente para 2030.
- El M1 Ultra de Apple contiene 114 mil millones de transistores en un solo chip.
- ASML es el único fabricante de escáneres de litografía EUV, y cada máquina pesa alrededor de 180 toneladas y cuesta más de 300 millones de dólares.
- TSMC representó aproximadamente el 55% del mercado global de fundición en 2023, Samsung alrededor del 15–20%, y solo Taiwán poseía cerca del 92% de la capacidad mundial de fabricación de chips más avanzados (<10nm).
- Los tres principales proveedores de Automatización de Diseño Electrónico—Synopsys, Cadence y Siemens EDA—dominan el software de diseño utilizado para organizar miles de millones de transistores.
- La escasez de chips de 2021 provocó una pérdida estimada de 210 mil millones de dólares en ventas de automóviles.
- La Ley CHIPS de EE. UU. (2022) destina 52.7 mil millones de dólares en financiamiento directo para la fabricación nacional de chips, además de créditos fiscales a la inversión del 25%.
- La Ley de Chips Europea (2023) busca movilizar 43 mil millones de euros para duplicar la cuota de producción de chips de Europa al 20% para 2030.
- La fabricación global de chips emitió alrededor de 190 millones de toneladas de CO2-equivalente en 2024, y una sola fábrica moderna puede consumir alrededor de 100 MW de energía de forma continua.
- A mediados de 2024, el 55% de la fuerza laboral de semiconductores de EE. UU. tenía más de 45 años, lo que resalta una inminente escasez de talento.
Los semiconductores – esos diminutos chips de silicio – son los cerebros de la electrónica moderna, presentes en todo, desde teléfonos inteligentes y automóviles hasta centros de datos y aviones de combate. En 2024, las ventas globales de semiconductores se dispararon a más de 600 mil millones de dólares y podrían alcanzar 1 billón de dólares para 2030, lo que subraya lo críticos que se han vuelto los chips para la economía mundial deloitte.com, blog.veolianorthamerica.com. Estos microchips permiten billones de dólares en productos y servicios derivados, formando la base oculta de nuestras vidas digitales steveblank.com. Sin embargo, en los últimos dos años, la producción de semiconductores se ha convertido en un escenario de alto riesgo de innovación y tensión geopolítica. Una escasez de chips impulsada por la pandemia mostró lo frágil que puede ser la cadena de suministro, deteniendo fábricas y aumentando los precios. Al mismo tiempo, las naciones compiten por impulsar la fabricación nacional de chips por razones económicas y de seguridad, invirtiendo cientos de miles de millones en nuevas fábricas (plantas de fabricación de chips) y desencadenando una «guerra de chips» global.
Este informe ofrece un recorrido completo y actualizado por el mundo de los semiconductores – explicando qué son los semiconductores y cómo funcionan, cómo se fabrican los chips de principio a fin, quiénes son los principales actores (empresas y países) en cada etapa, y dónde se encuentran las vulnerabilidades en la cadena de suministro. También profundizaremos en las tecnologías y materiales de vanguardia que hacen posibles los chips modernos, las últimas innovaciones y tendencias de I+D, y las batallas geopolíticas y de políticas que están transformando la industria. Finalmente, examinamos el impacto económico del sector de los semiconductores, su huella ambiental, y los inminentes desafíos laborales. Desde las opiniones recientes de expertos hasta los desarrollos clave en 2024-2025, este informe iluminará por qué la producción de semiconductores es uno de los ámbitos más importantes – y disputados – del planeta hoy en día.
¿Qué son los semiconductores y cómo funcionan?
Los semiconductores son materiales (como el silicio) que pueden actuar como conductores o aislantes eléctricos bajo diferentes condiciones, lo que los hace perfectos para controlar la corriente eléctrica techtarget.com. En términos prácticos, un dispositivo semiconductor (chip) es esencialmente una red de pequeños interruptores eléctricos (transistores) que pueden encenderse o apagarse mediante señales eléctricas. Los circuitos integrados modernos agrupan miles de millones de estos interruptores de transistores en un chip del tamaño de una uña, permitiendo cálculos complejos y procesamiento de señales. “En términos simples, un semiconductor es un interruptor eléctrico que puede encenderse y apagarse mediante electricidad. La mayoría de la tecnología moderna está compuesta por millones de estos diminutos interruptores interconectados,” explica una introducción de ingeniería de TechTarget techtarget.com.
Debido a que pueden controlar con precisión el flujo de corriente, los chips semiconductores funcionan como “cerebros” o “memoria” de los dispositivos electrónicos. Los chips lógicos (como CPUs, GPUs, aceleradores de IA) procesan datos y toman decisiones, los chips de memoria almacenan información, y los chips analógicos/de potencia interactúan con el mundo físico. Al dopar cristales puros de semiconductores con pequeñas impurezas, los fabricantes crean componentes como transistores, diodos y circuitos integrados que aprovechan la física cuántica para conmutar y amplificar señales eléctricas techtarget.com. El resultado es que los semiconductores pueden realizar operaciones aritméticas, almacenar datos binarios e interactuar con sensores/actuadores – capacidades que sustentan prácticamente toda la tecnología moderna, desde comunicaciones digitales hasta electrodomésticos y equipos médicos steveblank.com.
Los chips actuales son asombrosas hazañas de ingeniería. Un procesador de última generación puede contener decenas de miles de millones de transistores grabados en silicio, con características tan pequeñas como unos pocos nanómetros (a escala de átomos). Por ejemplo, el chip M1 Ultra de Apple incluye 114 mil millones de transistores en una sola pieza de silicio bipartisanpolicy.org. Estos transistores se encienden y apagan a velocidades de gigahercios, lo que permite que el dispositivo realice miles de millones de operaciones por segundo. En resumen, los semiconductores se han convertido en la tecnología fundamental del mundo moderno, alimentando todo, desde teléfonos inteligentes y automóviles hasta servidores en la nube y maquinaria industrial. A menudo se dice que “los semiconductores son el nuevo petróleo” – un recurso esencial del que dependen las naciones y las industrias para el progreso y la seguridad.
Cómo se fabrican los chips: El proceso de manufactura de semiconductores
Construir un microchip es uno de los procesos de manufactura más complejos jamás ideados – “un negocio que manipula materiales un átomo a la vez” en fábricas que cuestan decenas de miles de millones de dólares steveblank.com. Todo comienza con materias primas y termina con chips terminados y empaquetados para su uso. Aquí tienes una visión general del proceso de fabricación de chips de extremo a extremo:
- Del silicio crudo al wafer: La arena común (dióxido de silicio) se refina hasta obtener silicio puro. Se cultiva un lingote de cristal de silicio y luego se corta en finos wafers (discos circulares) que contendrán miles de chips bipartisanpolicy.org. Cada wafer parece brillante y liso, pero a nivel microscópico es una red prístina de átomos de silicio.
- Fabricación front-end: La verdadera magia ocurre en la “fábrica” de sala limpia donde se construyen circuitos complejos en cada wafer. La fabricación de chips implica cientos de pasos precisos, pero las etapas clave incluyen: deposición de capas de material ultrafino sobre el wafer; recubrimiento con fotoresist; fotolitografía (utilizando luz enfocada para grabar diminutos patrones en el wafer mediante máscaras, como imprimir el plano de un circuito); grabado y dopado (eliminando material e implantando iones para formar transistores e interconexiones); y repitiendo estos pasos capa por capa bipartisanpolicy.org. Los transistores – esencialmente los interruptores de encendido/apagado – se construyen mediante estas capas estampadas que crean caminos eléctricos microscópicos. Esto es fabricación a escala nanométrica – los chips modernos pueden tener más de 50 capas de circuitos y características tan pequeñas como 3 nm (nanómetros) de ancho. Cada paso debe ser controlado con precisión atómica; una mota de polvo o una ligera desalineación puede arruinar el chip.
- Back-End y Empaquetado: Después de la fabricación del front-end, la oblea terminada contiene una cuadrícula de muchos chips individuales (dies). La oblea es cortada en chips separados, y cada chip es luego empaquetado. El empaquetado implica montar el chip frágil en un sustrato, conectarlo con diminutos contactos de oro o cobre, y encapsularlo (a menudo con una resina protectora y un disipador de calor) para que pueda ser manipulado e integrado en placas de circuito bipartisanpolicy.org. El chip empaquetado es el que se suelda en la placa base de tu teléfono o en la placa de circuito de tu PC. Los chips también pasan por rigurosas pruebas en esta etapa para asegurar que funcionen como se espera.
A pesar del resumen simplificado anterior, fabricar semiconductores avanzados es un proceso masivamente complejo, de varios meses. Un chip de última generación puede requerir más de 1,000 pasos de proceso y equipos de precisión extrema. Por ejemplo, las últimas máquinas de fotolitografía (que proyectan patrones de circuitos con luz ultravioleta) pueden costar más de $300 millones cada una, y cada una de estas máquinas “puede consumir tanta electricidad como mil hogares,” según Bloomberg bipartisanpolicy.org. Estas herramientas utilizan luz ultravioleta extrema (EUV) para esculpir características ultra pequeñas y son tan sofisticadas que solo una empresa en el mundo (ASML en los Países Bajos) las fabrica actualmente patentpc.com. El gasto de capital es enorme: construir una nueva fábrica de chips puede tomar más de 3 años y requerir más de $10 mil millones de inversión bipartisanpolicy.org. Empresas líderes como TSMC, Samsung e Intel gastan decenas de miles de millones anualmente en expandir y equipar fábricas.
La recompensa por todo este esfuerzo es una tecnología asombrosa: una sola oblea de 12 pulgadas, una vez completamente procesada, puede contener cientos de chips terminados que en conjunto suman billones de transistores steveblank.com. Cada chip es probado y puede realizar miles de millones de cálculos por segundo una vez desplegado. La escala diminuta y alta densidad de los chips modernos les otorgan un poder increíble. Como señaló un blog de la industria, esa oblea en la sala limpia “tiene dos billones de transistores” fabricados con control a nivel atómicosteveblank.com. Esta destreza de fabricación – perfeccionada continuamente durante décadas – es lo que permite la existencia de nuestra electrónica poderosa y asequible hoy en día.
Principales Actores en la Cadena de Suministro de Semiconductores (Empresas y Países)
La producción de semiconductores no está a cargo de un solo tipo de empresa; es un ecosistema intrincado de firmas, cada una especializada en diferentes etapas. Si echamos un vistazo dentro de la cadena de suministro, encontramos una red de cientos de actores altamente especializados a nivel global, todos dependientes entre sí steveblank.com. Aquí están las principales categorías de actores y quién las domina:- Diseñadores de chips (empresas fabless): Estas empresas diseñan chips semiconductores pero subcontratan la fabricación real. Ellos crean los planos y la propiedad intelectual de los chips. Muchas de las marcas de chips más conocidas del mundo – incluyendo Apple, NVIDIA, Qualcomm, AMD, Broadcom – son diseñadores fabless. EE. UU. tiene una fuerte ventaja en este segmento (alberga aproximadamente el 50% de las empresas fabless patentpc.com), junto con empresas en Europa (por ejemplo, ARM en el Reino Unido para núcleos IP de chips steveblank.com) y Asia. Las empresas fabless se enfocan en I+D e innovación en la arquitectura de chips, luego contratan fabricantes por encargo para producir los chips.
- Fabricantes de dispositivos integrados (IDMs): Estos son gigantes como Intel, Samsung y Micron que diseñan y fabrican chips internamente. Intel (EE. UU.) históricamente lideró en el diseño/fabricación de microprocesadores para PC y servidores, Samsung (Corea del Sur) y Micron (EE. UU.) hacen esto especialmente en chips de memoria. Los IDMs controlan sus propias fábricas y producen chips para sus propios productos (y a veces para otros). Sin embargo, la tendencia en las últimas décadas ha sido un cambio hacia el modelo fabless-foundry por eficiencia.
- Fundiciones de semiconductores (fabricantes por contrato): Las fundiciones son las fábricas de chips que realmente fabrican chips (para clientes fabless o IDMs que subcontratan parte de la producción). Este segmento está dominado por empresas asiáticas. TSMC de Taiwán (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.) es el líder indiscutible, controlando por sí sola aproximadamente el 55% del mercado global de fundiciones en 2023 patentpc.com. TSMC es el fabricante preferido de Apple, AMD, NVIDIA y muchos otros, especialmente para los chips más avanzados (nodos de 5nm, 3nm). Samsung en Corea del Sur es la segunda fundición más grande (alrededor del 15–20% de participación) patentpc.com, produciendo también chips lógicos avanzados. Otras fundiciones destacadas incluyen GlobalFoundries (EE.UU., enfocada en nodos de gama media), UMC (Taiwán) y SMIC (la fundición más grande de China). Cabe destacar que Taiwán y Corea del Sur juntas representan la gran mayoría de la producción de chips de vanguardia; de hecho, aproximadamente el 92% de la capacidad mundial de fabricación de chips más avanzados (<10nm) está solo en Taiwán, según un informe del gobierno de EE.UU. de 2023 usitc.gov. Esto resalta cuán concentrada se ha vuelto la fabricación de chips en unos pocos lugares.
- Fabricantes de chips de memoria: La memoria es un sub-sector especializado, pero vital (para RAM, almacenamiento flash, etc.). Está dominado por IDMs como Samsung y SK Hynix (ambos surcoreanos), y Micron (EE.UU.). Por ejemplo, Samsung y SK Hynix juntos producen más del 70% de los chips de memoria DRAM del mundo patentpc.com. Estas empresas invierten fuertemente en la fabricación de DRAM y memoria flash NAND, a menudo en enormes instalaciones en Corea del Sur, Taiwán, EE.UU., Japón y China.
- Proveedores de equipos para semiconductores: Estas empresas construyen las herramientas y maquinaria para la fabricación de chips, una industria absolutamente crítica y de alta tecnología en sí misma. Los principales fabricantes de equipos incluyen ASML (Países Bajos), que fabrica exclusivamente sistemas de litografía EUV esenciales para chips de 7nm o menos patentpc.com; Applied Materials, Lam Research, KLA (todas de EE.UU.), que suministran equipos de deposición, grabado e inspección; Tokyo Electron y Nikon (Japón) para herramientas de litografía y grabado; y otros. Sin estas máquinas de última generación, las fábricas no pueden operar. EE.UU., Japón y Países Bajos históricamente dominan el equipamiento para semiconductores, una de las razones por las que las restricciones a la exportación de estas herramientas se han convertido en un tema geopolítico (más sobre esto más adelante).
- Proveedores de Materiales y Químicos: La fabricación de chips también depende de un suministro complejo de materiales especializados – desde obleas de silicio ultrapuras hasta productos químicos y gases exóticos. Algunos ejemplos: Shin-Etsu Handotai y SUMCO (Japón) producen una gran parte de las obleas de silicio del mundo. JSR, Tokyo Ohka Kogyo (Japón) y otros suministran fotorresistencias (químicos sensibles a la luz) steveblank.com. Empresas de gases industriales como Linde, Air Liquide proporcionan los más de 100 tipos de gases utilizados en las fábricas (por ejemplo, flúor, neón, argón) steveblank.com. Muchos de estos materiales críticos están concentrados en Japón, China y Europa. Por ejemplo, Japón ha sido durante mucho tiempo una potencia en productos químicos para semiconductores, mientras que China refina muchos minerales raros utilizados en chips (como galio y germanio). Esto significa que los países que dominan las materias primas (China, Rusia, etc.) y aquellos que sobresalen en químicos especializados (Japón) tienen roles desproporcionados en la cadena de suministro.
- Proveedores de EDA e IP: Antes de la fabricación, los chips deben ser diseñados y verificados. Las herramientas de software de Automatización de Diseño Electrónico (EDA) son provistas esencialmente por tres grandes empresas – Synopsys, Cadence (ambas de EE.UU.) y Siemens EDA (Mentor Graphics) – todas empresas estadounidenses o aliadas de EE.UU. steveblank.com. Tienen un cuasi-monopolio sobre el software complejo que usan los ingenieros para diseñar miles de millones de transistores y ejecutar simulaciones. Además, los diseños centrales (como los núcleos de CPU) a menudo se licencian de empresas de IP como ARM (Reino Unido), que proporciona diseños base utilizados en la mayoría de los procesadores móviles steveblank.com. Estos actores aguas arriba son facilitadores cruciales para toda la industria.
- Empaquetado y Pruebas de Semiconductores Subcontratados (OSAT): Una vez que se fabrican las obleas, contratistas especializados se encargan del empaquetado y prueba de los chips. Las principales empresas OSAT incluyen ASE Technology Holding (Taiwán) – el mayor empaquetador del mundo – y Amkor (EE.UU.), así como muchas con sede en China, Malasia y Vietnam. De hecho, el sudeste asiático se ha convertido en un centro de ensamblaje de chips: por ejemplo, Malasia realiza alrededor del 13% de los servicios de empaquetado y prueba de chips del mundo patentpc.com, y el sector OSAT de Vietnam está creciendo rápidamente patentpc.com. Estas etapas requieren mucha mano de obra, y las empresas suelen ubicarlas en países con fuerza laboral calificada y menores costos.
En resumen, la producción de semiconductores es un esfuerzo distribuido globalmente, pero con puntos críticos de estrangulamiento: unas pocas empresas o países lideran cada segmento. Por ejemplo, solo tres empresas (TSMC, Samsung, Intel) representan la gran mayoría de la producción de chips avanzados, y solo tres países (Taiwán, Corea del Sur, China) fabrican casi todos los chips hoy en día patentpc.com. Esta estructura concentrada tiene grandes implicaciones para la seguridad de la cadena de suministro, como examinamos a continuación.
Estructura y vulnerabilidades de la cadena de suministro
La cadena de suministro de semiconductores ha sido llamada “la cadena de suministro más compleja de cualquier industria” usitc.gov y los acontecimientos recientes han expuesto lo frágil que puede ser. Desde desastres naturales hasta conflictos geopolíticos, una serie de vulnerabilidades amenazan el flujo fluido de chips. Los principales puntos críticos y riesgos incluyen:
- Fuerte concentración geográfica: La concentración geográfica de la industria significa que una interrupción en una región puede paralizar al mundo. Esto es especialmente evidente en el papel desproporcionado de Taiwán. Aunque Taiwán produce alrededor del 18% de todos los chips por volumen, representa “alrededor del 92% de la capacidad mundial de fabricación de chips más avanzados”, según un informe de la USITC de 2023 usitc.gov. En otras palabras, casi todos los chips de última generación (sub-10nm) provienen de Taiwán (principalmente TSMC), y el resto de Corea del Sur. Esto representa un gran riesgo para el suministro: cualquier interrupción (un terremoto, una crisis geopolítica) podría paralizar las cadenas de suministro tecnológicas globales usitc.gov. De hecho, los expertos señalan que una gran interrupción en las fábricas de Taiwán sería una catástrofe económica mucho más allá del sector tecnológico. Corea del Sur es otro punto único de falla: por ejemplo, casi todos los chips de memoria de alta gama provienen de dos empresas allí. Reconociendo esto, países y empresas ahora intentan diversificar la fabricación geográficamente (un cambio de la globalización a la “regionalización”) nefab.com, pero construir nuevas fábricas en otros lugares lleva tiempo.
- Dependencias de un solo proveedor: Ciertos insumos críticos dependen de proveedores únicos o muy limitados. Un ejemplo principal es ASML: la empresa holandesa es la única fuente de máquinas de litografía EUV necesarias para chips de gama alta patentpc.com. Si ASML no puede enviar herramientas (ya sea por prohibiciones de exportación o problemas de producción), el avance de los chips se detiene. De manera similar, ciertos productos químicos clave suelen tener solo unos pocos proveedores calificados. Por ejemplo, un puñado de empresas japonesas suministran la mayoría de los productos químicos fotoresistentes a nivel mundial. El software avanzado de diseño de chips (herramientas EDA) es otro cuello de botella, dominado por solo tres proveedores con sede en EE. UU. Estos puntos de concentración significan que toda la cadena es tan fuerte como su eslabón más débil (o más estrecho).
- Riesgos de materiales y recursos naturales: La fabricación de semiconductores depende de ciertos materiales raros y productos químicos refinados, y los choques de suministro de estos han causado problemas. La guerra entre Rusia y Ucrania en 2022 ilustró esto: Ucrania suministraba alrededor del 25–30% del gas neón purificado del mundo (utilizado para litografía láser), y Rusia suministraba una proporción similar del paladio mundial (utilizado en algunos procesos de chips) usitc.gov. Cuando la guerra interrumpió esos suministros, amenazó la producción de chips hasta que se incrementaron fuentes alternativas usitc.gov. Otro ejemplo ocurrió a mediados de 2023: China tomó represalias contra las restricciones tecnológicas de EE. UU. prohibiendo las exportaciones de galio y germanio, dos metales poco conocidos pero vitales para láseres semiconductores, chips de radiofrecuencia y células solares deloitte.com. China produce la mayoría de esos elementos, por lo que la medida hizo que los fabricantes buscaran desesperadamente otros proveedores. Estos incidentes ponen de relieve una vulnerabilidad: si una sola fuente de un material crítico queda fuera de línea, puede crear un cuello de botella en todo el proceso de fabricación de chips.
- Complejidad extrema y tiempos de entrega: Puede tomar meses fabricar un lote de chips y años construir una nueva fábrica desde cero. Este largo tiempo de entrega significa que la cadena de suministro no puede recuperarse rápidamente de las interrupciones. Durante la pandemia de COVID-19, por ejemplo, un rápido aumento de la demanda combinado con cierres provocó una grave escasez de chips en 2021, que tardó más de un año en resolverse gradualmente usitc.gov. La escasez afectó especialmente a los fabricantes de automóviles: las fábricas se detuvieron y la industria automotriz perdió un estimado de $210 mil millones en ventas en 2021 debido a la falta de chips usitc.gov. La naturaleza compleja y “justo a tiempo” del suministro de chips (con inventario mínimo) significa que incluso una falla menor – un incendio en una fábrica japonesa, una helada en Texas que paraliza plantas, o una sequía en Taiwán que reduce el suministro de agua – puede desencadenar retrasos globales en la producción. Vimos esto con un incendio en una planta de chips automotrices de Renesas en 2021 y cortes de energía en fábricas de Texas el mismo año, cada uno causando retrasos en productos posteriores.
- Cadena “justo a tiempo” frágil: Durante años, la eficiencia llevó a las empresas a mantener inventarios bajos y depender del suministro en tiempo real. Pero eso dejó sin margen para interrupciones. La cadena globalizada se optimizó para el costo, no para la resiliencia. Ahora, con las lecciones de la pandemia, empresas y gobiernos están impulsando la “resiliencia”: construir más reservas de chips o insumos, “friendshoring” la producción en países de confianza y doble abastecimiento de componentes críticos reuters.com. Aun así, los cambios son graduales y costosos.
- Fragmentación geopolítica: Quizás la mayor vulnerabilidad emergente es la politización de la cadena de suministro de chips. La rivalidad tecnológica entre EE. UU. y China ha llevado a controles de exportación y listas negras que efectivamente dividen el mundo en dos para los semiconductores. “En el sector de los chips, la globalización está muerta. El libre comercio no está del todo muerto, pero está en peligro,” dijo el fundador de TSMC, Morris Chang, en 2023. Durante el último año, EE. UU. y sus aliados han restringido cada vez más el acceso de China a tecnología avanzada de chips, temiendo implicaciones de seguridad. Esto ha llevado a China a redoblar su apuesta por la tecnología autóctona e incluso restringir ciertas exportaciones como respuesta. El resultado es una cadena de suministro más bifurcada, en la que los ecosistemas alineados con Occidente y con China podrían volverse menos interdependientes. Si bien esto podría añadir algo de redundancia, también significa menos eficiencia, mayores costos y una posible duplicación de esfuerzos en dos esferas tecnológicas theregister.com. Chang afirmó sin rodeos que “la globalización está casi muerta y el libre comercio está casi muerto”theregister.com, advirtiendo que la era dorada de una cadena global de chips unificada está terminando. Este período de transición introduce incertidumbre y riesgo, ya que las empresas deben navegar por nuevas reglas complejas sobre a quién pueden vender y dónde pueden construir.
En resumen, la cadena de suministro de semiconductores es una arma de doble filo: su naturaleza global permitió una innovación y escala notables a bajo costo, pero también creó puntos únicos de falla peligrosos. Una sequía en Taiwán o un enfrentamiento político en el Mar de China Meridional no es solo un problema local: podría interrumpir la producción de teléfonos inteligentes, automóviles y servidores de centros de datos en todo el mundo usitc.gov. Ese reconocimiento ahora está impulsando grandes esfuerzos para aumentar la resiliencia – desde subsidios gubernamentales para fábricas locales hasta la diversificación de proveedores. Pero construir redundancia lleva tiempo, y mientras tanto el mundo sigue siendo altamente vulnerable a shocks en el suministro de semiconductores.
Materiales y tecnologías clave en la fabricación de chips
El arte de fabricar chips depende de un conjunto de tecnologías de vanguardia y materiales especializados. Comprender esto da una idea de por qué fabricar chips es tan desafiante (y por qué solo unos pocos pueden hacerlo al más alto nivel):
- Obleas de silicio: La mayoría de los chips se fabrican sobre silicio, un elemento abundante cuyas propiedades semiconductoras lo hacen ideal. Los lingotes de silicio se cortan en obleas de superficie espejo (300 mm de diámetro para las fábricas más avanzadas hoy en día). Estas obleas son el lienzo inicial para los chips. Producir cristales de silicio puros y sin defectos es en sí mismo un proceso de alta tecnología dominado solo por unas pocas empresas (principalmente en Japón). También se utilizan otros materiales semiconductores para aplicaciones de nicho: por ejemplo, arseniuro de galio o fosfuro de indio para chips de RF de alta frecuencia, y carburo de silicio (SiC) o nitruro de galio (GaN) para electrónica de alta potencia (como controladores de motores de vehículos eléctricos y estaciones base 5G), debido a sus superiores propiedades eléctricas a altos voltajes o frecuencias. Estos semiconductores compuestos son fundamentales para 5G, vehículos eléctricos y aeroespacial, y se están realizando esfuerzos para aumentar su producción (a menudo con empresas estadounidenses, europeas y japonesas líderes en ciencia de materiales).
- Tecnología de fotolitografía: En el corazón de la fabricación moderna de chips está la fotolitografía: usar luz para grabar diminutos patrones. Esta tecnología ha avanzado hasta niveles casi de ciencia ficción. Las fábricas más avanzadas actualmente utilizan litografía ultravioleta extrema (EUV), que opera a una longitud de onda de 13,5 nm e implica ópticas increíblemente complejas, fuentes de luz de plasma y sistemas de vacío. Como se mencionó, ASML es el único fabricante de escáneres EUV patentpc.com. Cada máquina EUV pesa 180 toneladas, tiene miles de componentes (espejos Zeiss, fuente de luz de plasma generada por láser, etc.) y cuesta más de $300 millones bipartisanpolicy.org. La EUV permite el grabado de características de ~7 nm y menores con menos pasos. Para nodos más antiguos (por ejemplo, 28nm, 14nm), las fábricas utilizan litografía ultravioleta profunda (DUV), que sigue siendo compleja pero con una base de suministro algo más amplia (ASML, Nikon, Canon suministran esas herramientas). El progreso en litografía ha sido el principal impulsor de la Ley de Moore, permitiendo duplicar la densidad de transistores. El siguiente paso en litografía ya está en desarrollo: High-NA EUV (lentes de apertura numérica más alta para patrones aún más finos) dirigida a chips de 2nm y menores para 2025-2026. Todo el mundo de la fabricación de chips depende en gran medida de los avances en esta tecnología óptica.
- Procesos Químicos y Gases: Una fábrica moderna emplea una asombrosa variedad de productos químicos: desde gases como flúor, argón, nitrógeno, silano hasta disolventes líquidos, ácidos y fotorresistentes. Se pueden utilizar más de 100 gases diferentes (muchos tóxicos o altamente especializados) en varios pasos de deposición y grabado steveblank.com. Los productos químicos fotorresistentes son polímeros sensibles a la luz que se extienden sobre las obleas para transferir patrones de circuitos, un nicho dominado por empresas japonesas steveblank.com. Las lechadas de Planarización Química Mecánica (CMP) que contienen nanoabrasivos se utilizan para pulir las capas de las obleas hasta dejarlas planas steveblank.com. Incluso el agua ultrapura desionizada es un “material” crítico: las fábricas consumen enormes volúmenes para enjuagar las obleas (como se discute en la sección ambiental). Cada material debe cumplir con requisitos de pureza extremos, ya que un solo átomo o partícula de impureza puede arruinar miles de millones de transistores. Por eso, el suministro de estos materiales es una tarea de alta tecnología en sí misma, a menudo con pocos proveedores calificados (por lo tanto, vulnerable a interrupciones como se mencionó anteriormente).
- Tecnología de Transistores (Generaciones de Nodos): Los chips a menudo se clasifican por su “nodo” o tamaño de transistor: por ejemplo, 90nm, 28nm, 7nm, 3nm, etc. Más pequeño generalmente es mejor (más transistores por área, mayor velocidad, menor consumo). ¿Cómo se fabrican estos diminutos transistores? Involucra tanto la litografía para definir sus pequeñas características como una arquitectura de transistores ingeniosa. La industria pasó de los transistores tradicionales planos (planar) a FinFET (transistores de aleta 3D) alrededor del nodo de 22nm para controlar las fugas. Ahora, en ~3nm, se está introduciendo un nuevo diseño llamado Gate-All-Around (GAA) o transistores de nanosheet (lámina nano) (el 3nm de Samsung usa GAA, y TSMC/Intel planean GAA en 2nm), que envuelve completamente la compuerta del transistor alrededor del canal para un control aún mejor. Estos avances en la estructura del dispositivo, junto con nuevos materiales (por ejemplo, dieléctricos de alta-κ, compuertas metálicas), han extendido la Ley de Moore incluso cuando el simple escalado se vuelve más difícil bipartisanpolicy.org. Hay toda una línea de I+D en nuevos materiales a nivel de transistor: por ejemplo, el uso de germanio o materiales 2D (como el grafeno) para los canales para aumentar la movilidad, o semiconductores III-V para ciertas capas. Aunque aún no están en producción a gran escala para lógica, estos materiales podrían aparecer en los próximos años a medida que los transistores de silicio alcancen sus límites físicos.
- Tecnología de Empaquetado e Integración de Chips: A medida que la reducción de transistores ofrece rendimientos decrecientes, la innovación se está desplazando hacia el empaquetado e integración de chips. El empaquetado avanzado permite combinar múltiples chips (chiplets) en un solo paquete, conectados mediante interconexiones de alta densidad. Técnicas como CoWoS y SoIC de TSMC, Foveros de Intel y la arquitectura chiplet de AMD permiten a los diseñadores mezclar y combinar diferentes “baldosas” (núcleos de CPU, GPU, IO, memoria) en un solo módulo. Esto mejora el rendimiento y el rendimiento de fabricación (los chips más pequeños son más fáciles de fabricar sin defectos y luego se ensamblan juntos). Por ejemplo, los últimos CPUs de AMD usan chiplets, y los próximos Meteor Lake de Intel también. El apilamiento 3D es otra tecnología: colocar chips uno encima de otro, como apilar memoria sobre lógica (por ejemplo, pilas de memoria HBM de alto ancho de banda) para superar los cuellos de botella de ancho de banda. La industria está estandarizando interfaces de chiplets (UCIe) para que chips de diferentes proveedores puedan algún día ser interoperables en un paquete bakerbotts.com. En resumen, “los chiplets son como piezas de Lego: chips más pequeños y especializados que pueden combinarse para crear sistemas más potentes,” como bromeó MIT Tech Review (ilustrando una gran tendencia de innovación). Esta revolución en el empaquetado es una estrategia tecnológica clave para seguir mejorando el rendimiento del sistema incluso si la miniaturización de transistores se ralentiza.
- Software de Diseño e IP: Aunque no es un material, vale la pena destacar que las herramientas EDA (Automatización de Diseño Electrónico) y los núcleos IP utilizados para diseñar chips son tecnologías cruciales por sí mismas. Los chips modernos son tan complejos que está surgiendo la EDA asistida por IA: las herramientas ahora aprovechan el aprendizaje automático para optimizar los diseños de chips y verificar diseños más rápido steveblank.com. Por el lado de la IP, los diseños de núcleos como los núcleos de CPU de ARM o los núcleos de GPU de Imagination son tecnologías fundamentales que muchas empresas de chips licencian en lugar de reinventar, sirviendo efectivamente como bloques de construcción.
- Nuevos Paradigmas de Computación: Más allá de los chips digitales tradicionales, se están explorando nuevas tecnologías: chips de computación cuántica (que usan cúbits hechos de circuitos superconductores o iones atrapados) prometen aceleraciones exponenciales para ciertas tareas, aunque aún están a nivel de investigación. Los circuitos integrados fotónicos usan luz en lugar de electricidad para comunicaciones y potencialmente computación a velocidades muy altas y con bajo calor; ya se usan en parte de la infraestructura de comunicaciones. Los chips neuromórficos buscan imitar redes neuronales cerebrales en hardware para aplicaciones de IA. Aunque aún no son convencionales, la I+D en curso podría hacerlos parte del panorama de semiconductores en los próximos años.
En resumen, fabricar semiconductores requiere dominar una asombrosa variedad de tecnologías: desde ciencia de materiales (crecimiento de cristales perfectos, química de grabado) hasta física óptica (nanofotónica de litografía) y ciencias de la computación (algoritmos de diseño). La complejidad es la razón por la que solo unos pocos ecosistemas (Taiwán, Corea del Sur, EE. UU., Japón, Europa) dominan completamente estas tecnologías, y por la que los recién llegados enfrentan grandes obstáculos para ponerse al día. También es la razón por la que los chips son tan difíciles de fabricar, pero tan milagrosos en lo que logran.
Innovaciones y Direcciones de I+D
La industria de los semiconductores está impulsada por una innovación constante, famosa por estar encapsulada en la Ley de Moore, la observación de que la cantidad de transistores en los chips se duplica aproximadamente cada dos años. Aunque la Ley de Moore se está ralentizando debido a las limitaciones físicas, la investigación y desarrollo (I+D) en el mundo de los chips está más vibrante que nunca, explorando nuevas formas de seguir mejorando el rendimiento. Aquí algunas innovaciones y direcciones futuras clave para 2024-2025:
- Empujando la Frontera de los Nodos: Los grandes actores compiten por comercializar las próximas generaciones de tecnología de chips. TSMC y Samsung comenzaron la producción de 3 nanómetros en 2022-2023; ahora TSMC planea fábricas de 2 nm para 2025-2026, e IBM (junto con Rapidus en Japón) incluso demostró un prototipo de laboratorio de chip de 2 nm. Intel apunta a recuperar el liderazgo en procesos con nodos que llama 20A y 18A (equivalente a unos 2 nm) para 2024-2025, integrando transistores GAA tipo cinta (“RibbonFET”). Cada reducción de nodo exige enormes esfuerzos de I+D: nuevos trucos de litografía, nuevos materiales (como cobalto o rutenio para interconexiones, aislantes novedosos) y más capas EUV. Incluso se habla de procesos por debajo de 1 nm (la llamada escala de angstroms) para finales de la década, aunque para entonces las etiquetas “nm” serán mayormente marketing: los tamaños reales de las características podrían ser de solo unos pocos átomos de grosor.
- Arquitecturas Chiplet y Modulares: Como se mencionó, el diseño basado en chiplets es una innovación importante a observar. Ya está en uso (procesadores Zen de AMD, el próximo Meteor Lake de Intel, el M1 Ultra de Apple que esencialmente fusiona dos chips M1 Max mediante un interposer), y está evolucionando con interfaces estándar. Este enfoque modular permite reutilizar bloques de IP, mezclar nodos de proceso (por ejemplo, poner analógico en un chiplet de nodo antiguo, CPUs en un chiplet de nodo más nuevo) y obtener mejores rendimientos. El consorcio UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express) formado en 2022 está desarrollando estándares abiertos para que, potencialmente, una empresa pueda comprar componentes chiplet prefabricados e integrarlos, como si fueran piezas de Lego. En 2024, estamos viendo que los chiplets permiten combinaciones más especializadas, como integrar aceleradores de IA o pilas de memoria HBM fácilmente para escalar el rendimiento bakerbotts.com. De cara al futuro, esto podría cambiar drásticamente cómo se diseñan los chips y quién puede producirlos (reduciendo las barreras de entrada para nuevos actores que pueden centrarse en un nicho de chiplet).
- Inteligencia Artificial (IA) y Chips Especializados: La creciente demanda de computación para IA (por ejemplo, el entrenamiento de grandes redes neuronales para IA generativa) está impulsando la innovación en chips. Los CPU tradicionales son ineficientes para cargas de trabajo de IA, por lo que las GPU (procesadores gráficos) y los aceleradores de IA (TPUs, NPUs, etc.) están muy solicitados. En 2024, vimos una “fiebre del oro de la IA” en semiconductores: las GPU para centros de datos de Nvidia, por ejemplo, se venden tan rápido como pueden fabricarlas, y muchas startups están diseñando chips específicos para IA. Los chips de IA generativa (que abarcan CPUs, GPUs, aceleradores de IA especializados, memoria, redes) probablemente superaron los 125 mil millones de dólares en ingresos en 2024, más del doble de las proyecciones iniciales, representando más del 20% de todas las ventas de chips deloitte.com. Esto está impulsando la I+D en arquitecturas optimizadas para IA: piensa en procesadores tensoriales, chips neuromórficos, computación en memoria (procesamiento de datos en matrices de memoria), e incluso computación analógica para IA. Grandes actores como NVIDIA, Google (TPU), Amazon (Inferentia) y startups (Graphcore, Cerebras, etc.) están impulsando diseños innovadores. La CEO de AMD, Lisa Su, estimó que el mercado total de chips relacionados con IA podría alcanzar los 500 mil millones de dólares para 2028 deloitte.com, una cifra mayor que todo el mercado de semiconductores de 2023, lo que resalta el potencial transformador de la IA. Tales previsiones están impulsando enormes inversiones en I+D de chips para IA.
- Integración 3D e Integración Heterogénea: Más allá de los chiplets uno al lado del otro, la apilación 3D (chips uno encima de otro) es otra frontera. La apilación de memoria (por ejemplo, HBM en GPUs) ya es común. El siguiente paso es apilar chips lógicos para acortar las conexiones; por ejemplo, colocar la memoria caché directamente sobre una capa de núcleos de CPU para un acceso más rápido. Proyectos de investigación están explorando circuitos integrados 3D con miles de interconexiones verticales (vías a través del silicio o incluso conexiones inter-chip unidas a escala nanométrica). La integración heterogénea se refiere a la combinación de diferentes tecnologías (lógica CMOS, memoria DRAM, fotónica, etc.) en un solo paquete o pila. La Ley CHIPS de EE. UU. está financiando instalaciones de integración y empaquetado avanzado porque esto se considera clave para futuros avances cuando el escalado puro se ralentiza. En 2024, Intel demostró la apilación de un chip de cómputo sobre un chip de E/S con “PowerVia” entrega de energía por la parte trasera entre ambos, como parte de sus próximos diseños. Esto es I+D de empaquetado de vanguardia.
- Nuevos materiales y paradigmas de transistores: Los investigadores también están trabajando en tecnologías post-silicio, post-CMOS. El grafeno y los nanotubos de carbono tienen propiedades tentadoras (movilidad ultra-rápida de electrones) que podrían permitir transistores mucho más pequeños, pero integrarlos en la fabricación a gran escala es un desafío. Aun así, se han mostrado FETs de nanotubos de carbono experimentales en chips de laboratorio (el MIT fabricó hace unos años un microprocesador de 16 bits completamente hecho de transistores de nanotubos de carbono). Los semiconductores 2D, como el disulfuro de molibdeno (MoS₂), están siendo estudiados para canales ultra-delgados. Mientras tanto, la espintrónica (uso del espín del electrón para memoria, como la MRAM), los FETs ferroeléctricos y los dispositivos cuánticos son áreas de investigación activa que podrían mejorar o reemplazar la tecnología actual para ciertas aplicaciones. Ninguna de estas llegará a la producción en grandes volúmenes en 2025, pero las inversiones actuales podrían dar lugar a avances importantes a finales de la década. Un ejemplo notable: IBM y Samsung anunciaron en 2021 investigaciones sobre VTFET (FET de Transporte Vertical), una novedosa estructura de transistor vertical que teóricamente podría ofrecer un gran salto en densidad al orientar los transistores verticalmente a través del chip.
- Computación cuántica y fotónica de silicio: Aunque no forman parte directamente de las hojas de ruta CMOS convencionales, tanto la computación cuántica como la integración fotónica son direcciones futuras que se superponen con los semiconductores. La I+D en computación cuántica ha visto miles de millones en inversión; empresas como IBM, Google e Intel incluso están fabricando chips de procesadores cuánticos (aunque con tecnologías muy diferentes, por ejemplo, circuitos superconductores a temperaturas criogénicas). Si las computadoras cuánticas logran escalar, podrían complementar a los semiconductores clásicos para ciertas tareas (criptografía, simulaciones complejas) en una o dos décadas. La fotónica de silicio, por otro lado, ya se está fusionando con los chips tradicionales: integrando interfaces ópticas para enlaces de datos ultra-rápidos (como entre chips de servidores) usando diminutos láseres y guías de onda en el chip. Gigantes tecnológicos (por ejemplo, Intel, Cisco) tienen programas de chips fotónicos, y startups están trabajando en redes neuronales ópticas. En 2024, vimos avances continuos con la segunda generación de chips transceptores ópticos para centros de datos, y avances en la investigación de computación fotónica para IA.
- Tecnologías avanzadas de memoria: La innovación no solo está en los chips lógicos. La memoria también está evolucionando: la flash NAND 3D está llegando a más de 200 capas (Micron y SK Hynix anunciaron chips de más de 230 capas), y eventualmente tal vez más de 500 capas para 2030, apilando celdas de memoria como rascacielos. Nuevas memorias como MRAM, ReRAM y memoria de cambio de fase están en desarrollo para potencialmente reemplazar o complementar la DRAM y la flash, ofreciendo no volatilidad con mejor velocidad o resistencia. En 2023, Intel y Micron mostraron avances en estas memorias de próxima generación. El almacenamiento computacional (donde la memoria puede realizar algunas tareas de cómputo) es otro enfoque.
En general, la cartera de I+D es sólida: desde mejoras inmediatas en la fabricación de próxima generación (2nm, transistores GAA) hasta nuevos paradigmas revolucionarios de computación. La industria también está recibiendo un apoyo gubernamental sin precedentes para I+D: por ejemplo, la Ley CHIPS de EE. UU. asigna miles de millones para nuevos centros nacionales de investigación en semiconductores, y la Ley de Chips de Europa impulsa de manera similar la financiación de I+D semiconductors.org. Estos esfuerzos buscan asegurar el liderazgo en las tecnologías del futuro. Una tendencia clara es la colaboración masiva entre empresas, gobiernos y el mundo académico en investigación precompetitiva (dado el costo involucrado).
Al situarnos en 2025, la Ley de Moore puede estar desacelerándose en el sentido tradicional, pero los innovadores confían en que “Más Moore” y “Más que Moore” (nuevas capacidades más allá de la miniaturización) continuarán. Un artículo reciente de The Economist señaló que, incluso si los transistores no siguen reduciéndose a la mitad en tamaño cada dos años, el ritmo del progreso podría continuar mediante arquitecturas chiplet, diseño impulsado por IA y especialización economist.com. En otras palabras, el fin de la Ley de Moore no significará el fin de las mejoras rápidas: simplemente vendrán de diferentes direcciones. Los próximos años serán emocionantes mientras presenciamos si avances como la EUV de alta apertura numérica, el apilamiento 3D de chips, o quizás una tecnología nueva e inesperada, impulsan a la industria a nuevas alturas.
Tensiones geopolíticas e implicaciones políticas
Los semiconductores no son solo un negocio: son fichas geopolíticas en un juego de poder global. Debido a que los chips avanzados son cruciales para la fortaleza económica y la seguridad nacional (piense en tecnología militar, infraestructura crítica, comunicaciones seguras), las naciones han avanzado cada vez más para proteger y controlar las capacidades de semiconductores. Durante 2024-2025, estas tensiones solo se han intensificado, remodelando la política y las relaciones internacionales. Estas son las principales historias:
- “Guerra de chips” tecnológica entre EE. UU. y China: Estados Unidos y China están enfrascados en una feroz competencia por los semiconductores. EE. UU. considera el avance de China en chips como una posible amenaza para la seguridad (los chips avanzados pueden potenciar la IA para uso militar, etc.), y ha estado tomando medidas enérgicas para negar a China el acceso a tecnología de chips de vanguardia. En octubre de 2022, EE. UU. anunció amplios controles de exportación que prohíben a las empresas chinas obtener chips avanzados (por encima de ciertos umbrales de rendimiento) y el equipo para fabricarlos. En 2023 y finales de 2024, estas restricciones se endurecieron aún más – por ejemplo, prohibiendo incluso algunos chips de IA de Nvidia menos avanzados a China, y ampliando la lista de empresas chinas (como SMIC, Huawei) bajo sanciones deloitte.com. EE. UU. también presionó a sus aliados Países Bajos y Japón para restringir las exportaciones de litografía avanzada y otras herramientas de chips a China, lo cual aceptaron a principios de 2023 (así cortando completamente a China el acceso a máquinas EUV, e incluso a algunas herramientas DUV avanzadas). El objetivo de estas restricciones es ralentizar el progreso de China en los semiconductores más avanzados, especialmente los necesarios para la IA militar y la supercomputación theregister.comm. Funcionarios estadounidenses declararon abiertamente que quieren mantener un “patio pequeño, cerca alta” – es decir, un pequeño conjunto de la tecnología más avanzada, pero con un bloqueo prácticamente impenetrable a su alrededor.
- Respuesta de China – Autosuficiencia y Reclutamientos: China no se ha quedado de brazos cruzados. Lanzó un programa “Hecho en China 2025” de más de 150 mil millones de dólares para desarrollar la capacidad nacional de semiconductores y reducir la dependencia de tecnología extranjera. Fábricas chinas como SMIC han logrado avances constantes (aunque modestos): a pesar de las sanciones, SMIC logró producir chips de 7 nm en 2022-23 (utilizando litografía DUV más antigua de manera creativa) patentpc.com, como se vio en un smartphone de Huawei lanzado en 2023 que, tras ser desarmado, reveló tener un SoC chino de 7 nm. China también está explotando vacíos legales y redoblando la I+D en herramientas que no puede importar (como el desarrollo de su propio equipo de litografía, aunque aún con años de retraso). Otra táctica: captación de talento. Con las reglas estadounidenses que prohíben a los estadounidenses ayudar a empresas chinas de chips, China ha reclutado agresivamente ingenieros de Taiwán, Corea y otros lugares, ofreciendo generosos incentivos. “China ha estado reclutando agresivamente talento expatriado… con altos salarios, casas gratis y más,” informó Reuters deloitte.com. Esta “guerra de talento” es un intento de importar conocimientos. Además, China impuso sus propios controles de exportación sobre ciertos materiales (galio, germanio) a mediados de 2023 deloitte.com, señalando que puede tomar represalias aprovechando su dominio en algunas materias primas esenciales para los semiconductores.
- Leyes CHIPS y Política Industrial: Un desarrollo sorprendente es cuántos gobiernos han promulgado políticas para repatriar o trasladar a países aliados la fabricación de chips, rompiendo con décadas de enfoque laissez-faire. La Ley CHIPS y de Ciencia de Estados Unidos (2022) destinó $52.7 mil millones en financiamiento directo para impulsar la fabricación nacional de chips, además de créditos fiscales del 25% para inversiones en fábricasbipartisanpolicy.org. Para 2023-24, el Departamento de Comercio de EE. UU. comenzó a otorgar estos fondos a proyectos; por ejemplo, en 2023 anunció sus primeras subvenciones y garantías de préstamos para empresas que construyen fábricas en EE. UU. bipartisanpolicy.org. Los objetivos son aumentar la participación de EE. UU. en la producción global (actualmente ~12%) y asegurar que los chips más avanzados (como los de defensa) puedan fabricarse en suelo estadounidense. De manera similar, la UE lanzó su Ley Europea de Chips (2023) con el objetivo de movilizar €43 mil millones para duplicar la cuota de producción de Europa al 20% para 2030 consilium.europa.eu. Esto implica subsidios para nuevas fábricas (Intel recibió un gran subsidio para una fábrica en Alemania, TSMC también está siendo cortejada para una en Alemania), apoyo a startups y financiamiento para investigación. Japón también ha ofrecido miles de millones en subsidios: atrajo a TSMC para construir una fábrica en Kumamoto (con Sony y Denso como socios) ofreciendo casi la mitad del costo (476 mil millones de yenes ≈ $3.2 mil millones en subsidios) reuters.com. Japón también creó Rapidus, un consorcio con empresas como Sony, Toyota y respaldado por el gobierno, para desarrollar tecnología de proceso de 2nm a nivel nacional en asociación con IBM. Corea del Sur anunció sus propios incentivos para un mega “clúster de semiconductores” y para apoyar a sus empresas como Samsung en la construcción de nuevas fábricas. India lanzó un programa de incentivos de $10 mil millones para atraer fabricantes de chips a instalar fábricas (aunque hasta 2024, el progreso ha sido lento, con cierto interés en fábricas de chips analógicos/maduros y empaquetado). Incluso Arabia Saudita y EAU han mostrado interés en invertir fuertemente en semiconductores para diversificar sus economías patentpc.com. Esta ola global de política industrial no tiene precedentes para la industria de chips, que históricamente tuvo algunos apoyos gubernamentales (como el apoyo a largo plazo de Taiwán a TSMC) pero nunca una coordinación tan amplia. El riesgo es una posible sobrecapacidad a largo plazo y una asignación ineficiente, pero la preocupación principal es la seguridad nacional y la resiliencia de la cadena de suministro.
- Alianzas y “Friendshoring”: En el tablero geopolítico, se han formado nuevas alianzas centradas en los chips. Estados Unidos ha estado trabajando para crear una especie de “Alianza de Chips” de naciones afines y líderes en tecnología – a menudo denominada “Chip 4” (EE.UU., Taiwán, Corea del Sur, Japón) – para coordinar la seguridad de la cadena de suministro y mantener la tecnología crítica fuera del alcance de los adversarios. Países Bajos (hogar de ASML) también es un socio clave. Estos países juntos controlan la mayor parte de la propiedad intelectual, herramientas y producción de chips de alta gama. Declaraciones conjuntas en 2023 y 2024 entre EE.UU. y Japón, y EE.UU. y Países Bajos, reafirmaron la cooperación en controles de semiconductores. Por otro lado, China y los países en su órbita (quizás Rusia y algunos otros) podrían profundizar sus propios lazos tecnológicos – por ejemplo, China ha incrementado la colaboración tecnológica con Rusia y busca equipos de semiconductores de cualquier país dispuesto a vender. La cuestión de Taiwán es un tema central: EE.UU. dice explícitamente que no puede seguir dependiendo indefinidamente de Taiwán para los chips (de ahí el impulso para que TSMC construya en Arizona). Taiwán, por su parte, quiere mantener su “escudo de silicio”: la idea de que la dependencia mundial de sus chips disuade la agresión militar. Pero las tensiones son altas – escenarios de juegos de guerra y declaraciones de algunos funcionarios incluso han planteado ideas extremas como destruir las fábricas de chips de Taiwán si ocurriera una invasión, para evitar que caigan en manos chinas theregister.com. Esto muestra cómo los semiconductores ahora están entrelazados con la planificación de la defensa nacional.
- Mayores costos y compensaciones: Una de las implicaciones de politizar la cadena de suministro son los mayores costos e ineficiencias. Morris Chang ha advertido que reorganizar la producción por motivos políticos aumentará los precios – el modelo global distribuido justo a tiempo era muy rentable theregister.com. Ahora, duplicar fábricas en varios países, a veces sin plena utilización, o usar ubicaciones subóptimas (desde la perspectiva de costos) significa que los consumidores podrían pagar más por los chips y los productos que dependen de ellos. De hecho, TSMC ya ha declarado que los chips fabricados en su nueva planta de Arizona costarán sustancialmente más que los hechos en Taiwán (algunas estimaciones hablan de un costo ~50% mayor) reuters.com. Las empresas podrían trasladar estos costos a los consumidores. También está el desafío de escalar el talento y las cadenas de suministro en nuevas regiones (como mostró el retraso de TSMC en Arizona, ver sección de Fuerza Laboral). No obstante, los gobiernos parecen dispuestos a asumir esos costos a cambio de dividendos en seguridad.
- Controles de exportación y cumplimiento: Otro desarrollo es la compleja regulación de controles de exportación que se está estableciendo. La Oficina de Industria y Seguridad (BIS) del Departamento de Comercio de EE. UU. ha estado actualizando activamente las reglas. Por ejemplo, a finales de 2024, EE. UU. anunció reglas para restringir incluso el acceso a modelos avanzados de IA en países sancionados y limitó ciertos chips menos avanzados que podrían ser reutilizados para uso militar deloitte.com. La supervisión y el cumplimiento son un desafío: existe un próspero mercado gris de revendedores de chips y proxies que intentan introducir chips restringidos en China u otros destinos prohibidos. En respuesta, EE. UU. está aumentando las acciones de cumplimiento. Mientras tanto, China está elaborando su propia lista de control de exportaciones (posiblemente para incluir más artículos como imanes de tierras raras, etc., además de los metales ya restringidos). Este juego del gato y el ratón probablemente continuará, con empresas a veces atrapadas en el medio (por ejemplo, NVIDIA tuvo que crear versiones modificadas de baja velocidad de sus chips de IA para vender legalmente a China bajo las reglas, lo que a su vez llevó a EE. UU. a considerar más restricciones).
- Soberanía tecnológica vs. colaboración: Muchos países están hablando de “soberanía tecnológica”; la UE utiliza este término para justificar inversiones que aseguren no depender completamente de tecnología extranjera. El otro lado de la moneda es que la innovación en semiconductores prospera gracias a la colaboración global (ningún país puede hacerlo todo de forma económica). Así que los responsables políticos tienen que encontrar un equilibrio: construir capacidad local sin aislarse de la red global de proveedores y clientes. La Ley CHIPS de EE. UU. de hecho incluye disposiciones que prohíben a las empresas financiadas construir nueva capacidad avanzada en China durante 10 años, intentando asegurar la desvinculación bipartisanpolicy.org. China, por su parte, está promoviendo la “autosuficiencia” aunque implique reinventar la rueda. Podríamos ver ecosistemas paralelos si la brecha se amplía; por ejemplo, China desarrollando sus propias herramientas EDA, su propio equipo, aunque con una generación de retraso. A largo plazo, algunos temen que esta duplicación reduzca la eficiencia general de la innovación (ya que antes una empresa como TSMC podía amortizar la I+D vendiendo a todo el mundo; en un mundo dividido, los volúmenes son menores por mercado).
Es probable que la “guerra de chips” de los semiconductores siga moldeando la política global. Por un lado, está impulsando enormes inversiones en tecnología y capacidad (lo cual puede ser positivo para la innovación y el empleo). Por otro lado, corre el riesgo de crear un panorama tecnológico más fragmentado y volátil, donde los choques de suministro y las disputas comerciales se vuelven más comunes. Para el público en general, una implicación inmediata es que garantizar un suministro estable de chips se ha convertido en una prioridad máxima para los gobiernos, al igual que la seguridad energética. En los próximos años, se espera ver noticias sobre nuevas fábricas en el corazón de EE. UU. o en capitales europeas, prohibiciones de exportación recíprocas entre grandes potencias y los semiconductores como un tema clave en las conversaciones diplomáticas. La competencia global por la supremacía de los chips ya está en marcha, y tendrá una profunda influencia tanto en la evolución de la industria de semiconductores como en el equilibrio más amplio del poder económico en el siglo XXI.
Impacto económico de la industria de semiconductores
La industria de los semiconductores no solo habilita a otros sectores, sino que es una fuerza económica masiva por sí misma. En 2024, el mercado global de semiconductores creció notablemente a medida que se aliviaron las escaseces provocadas por la pandemia y surgió una nueva demanda. Las ventas mundiales de chips alcanzaron alrededor de 630.500 millones de dólares en 2024 semiconductors.org, lo que representa un sólido aumento de ~18–20% respecto al año anterior, y se proyecta que alcancen nuevos récords en 2025 (alrededor de 697.000 millones de dólares) deloitte.com. Si las tendencias actuales se mantienen, la industria podría acercarse a 1 billón de dólares anuales para 2030 deloitte.com. Para ponerlo en perspectiva, eso equivale aproximadamente al PIB de los Países Bajos o Indonesia generado cada año solo por los chips.
Pero el verdadero impacto económico de los semiconductores es mucho mayor que las ventas de los propios chips. “Las empresas en el ecosistema de semiconductores fabrican chips … y los venden a compañías que los integran en sistemas y dispositivos … Los ingresos de los productos que contienen chips valen decenas de billones de dólares,” explica el experto de la industria Steve Blank steveblank.com. De hecho, prácticamente todos los productos electrónicos modernos (teléfonos inteligentes, computadoras personales, automóviles, equipos de telecomunicaciones, maquinaria industrial) contienen chips; estos mercados finales suman muchos billones en valor y generan productividad en toda la economía. Por ejemplo, los semiconductores son fundamentales para industrias clave como la automotriz (los autos actuales tienen docenas de microcontroladores), la computación y los servicios en la nube, las telecomunicaciones (redes 5G), la electrónica de consumo y campos emergentes como la inteligencia artificial y la energía renovable. La disponibilidad y el costo de los chips influyen directamente en la salud y el ritmo de innovación de estos sectores.
Algunos puntos concretos sobre el impacto económico:
- Impulsando revoluciones tecnológicas: Los semiconductores suelen ser el cuello de botella o el catalizador de nuevas olas tecnológicas. El auge de los teléfonos inteligentes e internet móvil en la década de 2010 fue posible gracias a chips para teléfonos cada vez más potentes y eficientes en energía. El actual boom de la IA (con modelos tipo ChatGPT y sistemas autónomos) es posible gracias a GPUs de última generación y aceleradores de IA; si el progreso en chips se hubiera estancado, los algoritmos de IA no podrían ejecutarse a escala práctica. La futura expansión del IoT (Internet de las cosas), los autos eléctricos y autónomos, la automatización de la Industria 4.0 y las comunicaciones 6G presuponen avances continuos en chips. En términos económicos, los chips tienen un enorme efecto multiplicador: un avance en semiconductores puede desencadenar industrias completamente nuevas. Reconociendo esto, los gobiernos llaman a los semiconductores una industria “estratégica”; por ejemplo, la Casa Blanca declaró que los semiconductores son “críticos para el crecimiento económico y la seguridad nacional de EE. UU.”, lo que subraya por qué la Ley CHIPS fue justificada bipartisanpolicy.org.
- Creación de empleo y trabajo altamente calificado: El sector de los semiconductores sostiene una gran cantidad de empleos en todo el mundo, muchos de ellos puestos calificados y bien remunerados (ingenieros, técnicos, investigadores). En centros de diseño de chips como Silicon Valley (EE. UU.) o Hsinchu (Taiwán), las empresas de chips son grandes empleadores. Una sola nueva fábrica puede crear miles de empleos directos y decenas de miles de empleos indirectos (construcción, proveedores, servicios). Por ejemplo, se espera que las fábricas planificadas de Intel en Ohio y de TSMC en Arizona creen cada una alrededor de 3,000 empleos directos, además de muchos más en la economía en general. Además, estos son exactamente el tipo de empleos de manufactura avanzada que muchos países desarrollados desean tener localmente por razones económicas y de seguridad. Sin embargo, como discutiremos en la siguiente sección, encontrar talento calificado para estos trabajos es un desafío creciente, lo que en sí mismo tiene implicaciones económicas (las limitaciones laborales pueden ralentizar la expansión y aumentar los salarios).
- Comercio global y cadenas de suministro: Los semiconductores son uno de los productos más comercializados a nivel mundial. El comercio global anual de semiconductores y equipos relacionados asciende a cientos de miles de millones. Por ejemplo, los chips están constantemente entre las principales exportaciones de países como Taiwán, Corea del Sur, Malasia y, cada vez más, China (que exporta muchos chips de gama baja incluso mientras importa los de gama alta). De hecho, desde 2020, las importaciones de chips de China (alrededor de $350 mil millones en 2022) han superado sus importaciones de petróleo, lo que resalta a los chips como una mercancía de importación crucial para el país patentpc.com. Esta dinámica también influye en los balances comerciales y las negociaciones. Las economías orientadas a la exportación como Corea del Sur y Taiwán dependen de la exportación de chips para su crecimiento; en Taiwán, TSMC por sí sola es un importante contribuyente al PIB y al superávit comercial. Mientras tanto, los países que dependen de la importación de chips (como muchos en Europa o la India) ven la mejora de su posición comercial como una razón para desarrollar la producción nacional.
- Seguridad económica: La escasez de chips de 2021-2022 sirvió como una llamada de atención: la falta de piezas de semiconductores de $1 fue suficiente para detener la producción de autos de $40,000, contribuyendo a la inflación y a un menor crecimiento del PIB en algunas regiones. Estudios estimaron que la escasez de chips recortó varios puntos porcentuales de la producción automotriz global y ralentizó la disponibilidad de productos electrónicos de consumo, lo que probablemente tuvo un efecto levemente negativo en el PIB en 2021. Ahora los gobiernos tratan el suministro asegurado de chips como parte de la seguridad económica. Un informe de PwC en 2023 incluso advirtió que una interrupción grave del suministro de chips inducida por el cambio climático podría poner en riesgo un tercio de la producción proyectada de $1 billón en una década si la industria no se adapta pwc.com, lo que perjudicaría significativamente a la economía global. Por eso, los planificadores económicos están integrando los semiconductores en evaluaciones de riesgo normalmente reservadas para productos esenciales.
- Mercado bursátil y crecimiento corporativo: Las empresas de semiconductores se han convertido en algunas de las compañías más valiosas del mundo. A finales de 2024, la capitalización bursátil combinada de las 10 principales empresas de chips era de aproximadamente $6.5 billones, un aumento del 93% respecto al año anterior deloitte.com, gracias al auge de las valoraciones relacionadas con la IA. Gigantes como TSMC, NVIDIA, Samsung, Intel y ASML tienen cada una capitalizaciones de mercado de cientos de miles de millones. El desempeño de estas empresas influye fuertemente en los índices bursátiles y los flujos de inversión. De hecho, el Philadelphia Semiconductor Index (SOX) suele verse como un barómetro de la salud del sector tecnológico. La riqueza creada por el ascenso de estas empresas es enorme, y a su vez reinvierten dinero en I+D y gasto de capital a niveles récord (TSMC gastó ~$36 mil millones en capex en 2022 reuters.com, lo que equivale al costo de construir varios portaaviones). Esto crea un círculo virtuoso de innovación y actividad económica, siempre que la demanda se mantenga.
- Impacto en el consumidor y precios: Los chips son un componente importante del costo en muchos productos. A medida que los chips se vuelven más potentes (según la Ley de Moore), a menudo el costo por función disminuye, lo que permite electrónicos más baratos o más funciones por el mismo precio, lo que beneficia a los consumidores y la productividad. Sin embargo, la reciente escasez de suministro y los costos adicionales de cadenas de suministro “seguras” (por ejemplo, duplicar fábricas en regiones de mayor costo) pueden ejercer presión inflacionaria. Vimos, por ejemplo, que los precios de los autos aumentaron significativamente en 2021-2022 en parte porque los fabricantes no podían conseguir suficientes microcontroladores, lo que llevó a bajos inventarios. Un informe de Goldman Sachs en 2021 encontró que los chips están presentes en una amplia gama de bienes de consumo, por lo que una escasez prolongada de chips puede impactar la inflación en una fracción notable de un punto porcentual. Por el contrario, cuando el suministro de chips se normaliza, puede tener un efecto deflacionario en los precios de la electrónica. A largo plazo, el progreso continuo en semiconductores es una fuerza deflacionaria (la electrónica baja de precio o se vuelve mucho más capaz por el mismo precio cada año).
- Subvenciones gubernamentales y ROI: Con decenas de miles de millones de fondos públicos ahora comprometidos con iniciativas de chips, los contribuyentes y economistas están observando los retornos. Los defensores argumentan que estas subvenciones se compensarán mediante la creación de empleos de alto valor y la protección de industrias esenciales. También existe el efecto multiplicador – por ejemplo, construir una fábrica implica mucho trabajo de construcción y luego empleos altamente calificados, y se informa que cada empleo en una fábrica apoya a ~4–5 otros empleos en la economía (en mantenimiento, servicios, etc.). Sin embargo, los críticos advierten sobre el exceso de oferta o la ineficiencia de que el gobierno elija ganadores. La financiación de la Ley CHIPS, por ejemplo, viene con condiciones (participación en las ganancias si hay beneficios excesivos, requisitos de cuidado infantil para los trabajadores de las fábricas, etc.) para intentar asegurar beneficios amplios. El éxito o fracaso de estas políticas tendrá efectos económicos en cadena: si tienen éxito, regiones como el Medio Oeste estadounidense o Sajonia en Alemania podrían convertirse en nuevos Silicon Valleys, impulsando las economías locales. Si no, existe el riesgo de elefantes blancos costosos.
En resumen, los semiconductores tienen un enorme impacto económico tanto directa como indirectamente. Impulsan el crecimiento en industrias complementarias y están en el centro de las ganancias de productividad (computadoras más rápidas = más simulaciones científicas, mejor IA = más automatización). La naturaleza cíclica del sector (ciclos de auge y caída debido a fluctuaciones en la demanda) también puede afectar los ciclos económicos más amplios. Por ejemplo, una recesión en el ciclo de chips (como en 2019 o 2023 para chips de memoria) puede afectar las exportaciones y el PIB de economías con gran peso manufacturero, mientras que una recuperación (como el actual auge de la IA) puede impulsarlas enormemente.
A medida que nos acercamos a 2025, el panorama es optimista: el informe de perspectivas de la industria de Deloitte señaló que 2024 fue muy sólido con un crecimiento de ~19%, y 2025 podría ver otro crecimiento de ~11%, poniendo a la industria en camino hacia esa aspiración de un billón de dólares deloitte.com. El crecimiento está impulsado por la demanda de tecnologías emergentes (IA, 5G, vehículos eléctricos) que compensa cualquier desaceleración en teléfonos inteligentes o PC. El desafío será navegar los costos de localización y restricciones geopolíticas sin sofocar la innovación y la escala que hicieron de los semiconductores una historia de éxito económico desde el principio.
Preocupaciones medioambientales y de sostenibilidad
Por deslumbrante que sea la tecnología de semiconductores, su producción conlleva importantes costos medioambientales. La industria está enfrentando cada vez más sus desafíos de sostenibilidad – incluyendo el enorme uso de agua y energía, emisiones de gases de efecto invernadero y desechos químicos. Paradójicamente, aunque los chips permiten tecnologías más ecológicas (como la electrónica eficiente y soluciones de energía limpia), fabricar esos chips puede ser intensivo en recursos y contaminante si no se gestiona cuidadosamente. Estas son las principales preocupaciones medioambientales:
- Uso de agua: “Los semiconductores no pueden existir sin agua – y mucha,” señala Kirsten James de Ceres weforum.org. Las fábricas requieren grandes cantidades de agua ultrapura (UPW) para enjuagar las obleas después de cada proceso químico. Esta agua debe ser extremadamente pura (miles de veces más pura que el agua potable) para evitar cualquier contaminación por minerales o partículas weforum.org. Para producir 1,000 galones de UPW, se necesitan aproximadamente 1,400–1,600 galones de agua municipal (el resto se convierte en aguas residuales) weforum.org. Una sola gran fábrica de chips puede usar 10 millones de galones de agua por día, equivalente al consumo de agua de ~30,000–40,000 hogares weforum.org. A nivel mundial, se estima que todas las plantas de semiconductores combinadas consumen agua en el orden de una ciudad de millones de habitantes; un informe señaló que las fábricas de chips en todo el mundo usan tanta agua como la ciudad de Hong Kong (7.5 millones de personas) cada año weforum.org. Esta gran demanda ejerce presión sobre los suministros locales de agua, especialmente en regiones que ya enfrentan sequía o estrés hídrico (por ejemplo, las fábricas de TSMC en Taiwán estuvieron amenazadas por una grave sequía en 2021, lo que requirió racionamiento de agua por parte del gobierno e incluso transportar agua en camiones a las fábricas). La escasez de agua se está convirtiendo en una vulnerabilidad para la industria weforum.org. Además, las descargas de agua de las fábricas pueden contener productos químicos peligrosos (como ácidos, metales). Sin un tratamiento adecuado, estas aguas residuales pueden contaminar ríos y aguas subterráneas, dañando los ecosistemas weforum.org. De hecho, en algunos centros de chips en China y Corea del Sur, las autoridades han citado a fábricas por violaciones ambientales debido a la contaminación del agua weforum.org. La industria está respondiendo invirtiendo en reciclaje de agua: muchas fábricas ahora reciclan una parte de su agua. Por ejemplo, la nueva fábrica de TSMC en Arizona afirma que recuperará alrededor del 65% de su uso de agua en el sitio weforum.org, e Intel se asoció con las autoridades locales en Oregón y Arizona para construir plantas de tratamiento de agua para reabastecer los acuíferos weforum.org. Algunas fábricas en Singapur e Israel reciclan porcentajes aún mayores. Sin embargo, a medida que crece la demanda de chips, el uso total de agua aún aumentará, lo que convierte esto en un problema crítico de sostenibilidad.
- Consumo de energía y emisiones: La fabricación de chips es intensiva en energía. Operar las salas limpias, bombas y procesos térmicos de una fábrica las 24 horas del día consume una enorme cantidad de energía. Una sola fábrica avanzada puede consumir del orden de 100 megavatios de electricidad de forma continua – equivalente al consumo eléctrico de una ciudad pequeña (decenas de miles de hogares). De hecho, “una instalación estándar grande de fabricación de chips consume más de 100,000 megavatios de energía … cada día,” y el sector en su conjunto utilizó alrededor de 190 millones de toneladas de CO₂-equivalente en 2024 blog.veolianorthamerica.com. (Esa cifra de emisiones – 190 millones de toneladas – es aproximadamente las emisiones anuales de países como Vietnam o Australia). Parte de esta huella de carbono proviene del uso indirecto de energía (si la red local es alimentada por combustibles fósiles), y parte proviene de emisiones directas del proceso. Las fábricas utilizan compuestos perfluorados (PFC) para grabado y limpieza; estos gases, como CF₄ o C₂F₆, tienen potenciales de calentamiento global miles de veces superiores al CO₂ y pueden persistir en la atmósfera durante milenios. Aunque la industria ha trabajado para reducir las fugas de PFC (como parte de acuerdos voluntarios bajo el Protocolo de Kioto), todavía contribuyen de manera significativa a las emisiones. Según un estudio de TechInsights, si la producción de chips se duplica para 2030 (para alcanzar un mercado de $1T), sin mitigación las emisiones de la industria podrían aumentar significativamente pwc.com. Para abordar el uso de energía, los fabricantes de chips están invirtiendo cada vez más en energía renovable para alimentar las fábricas. TSMC, por ejemplo, se ha convertido en uno de los mayores compradores corporativos de energía renovable del mundo, con el objetivo de alcanzar un 40% de energía renovable para 2030 y 100% para 2050. Intel también tiene fábricas que funcionan con electricidad 100% renovable en algunas ubicaciones. Mejorar la eficiencia energética dentro de las fábricas (por ejemplo, usando recuperación de calor, enfriadores más eficientes) es otro enfoque. Pero, de manera importante, los chips más avanzados a menudo requieren más energía por oblea para producirse (por ejemplo, la litografía EUV es menos eficiente energéticamente que la litografía más antigua), por lo que existe una tensión entre el avance tecnológico y la energía por chip. Algunos analistas temen que si la Ley de Moore se desacelera, la energía por transistor podría en realidad aumentar.
- Residuos químicos y peligrosos: El proceso de fabricación de semiconductores emplea sustancias tóxicas y peligrosas: gases como silano o arsina, líquidos corrosivos (ácidos, disolventes) y metales pesados. Gestionar corrientes de residuos de manera segura es crucial. Las fábricas generan residuos químicos que deben ser tratados o eliminados cuidadosamente. Por ejemplo, los disolventes y grabadores usados pueden destilarse y reciclarse, los ácidos neutralizarse y las lechadas filtrarse para su reutilización. Empresas como Veolia ofrecen servicios específicamente para ayudar a las fábricas con el reciclaje de residuos: convierten productos químicos gastados en productos útiles o incineran los residuos de forma segura y capturan energía blog.veolianorthamerica.com. A pesar de las mejores prácticas, pueden ocurrir (y han ocurrido) accidentes (fugas químicas, vertidos inadecuados), que podrían causar daños ambientales locales. Otro aspecto es el residuo de envases: la fabricación implica muchos envases plásticos de un solo uso, guantes, batas, etc., en las salas limpias. Muchas empresas ahora intentan reducir y reciclar también estos residuos sólidos blog.veolianorthamerica.com. También existe residuos electrónicos aguas abajo, pero eso se refiere más a la eliminación de productos electrónicos terminados que a la propia fabricación de chips.
- Resiliencia ante el cambio climático: Irónicamente, el cambio climático representa una amenaza directa para la producción de chips, incluso cuando los chips serán necesarios para combatir el cambio climático. Las fábricas están ubicadas en lugares que experimentan cada vez más fenómenos meteorológicos extremos: tifones en Asia Oriental, olas de calor y sequías (por ejemplo, el oeste de EE. UU., Taiwán), etc. Un informe de CNBC de 2024 destacó cómo una sola tormenta o inundación que afecte a una “ciudad de chips” clave podría trastocar el suministro; por ejemplo, un hipotético tifón Helene que golpeara la ciudad taiwanesa de Hsinchu (donde está la sede de TSMC) podría ser catastrófico deloitte.com. Las empresas ahora están evaluando riesgos climáticos para sus instalaciones. El estrés hídrico es una de las principales preocupaciones: una encuesta de 2023 a ejecutivos de chips encontró que el 73% estaba preocupado por los riesgos de recursos naturales (agua) para sus operaciones weforum.org. Muchas están incorporando resiliencia climática, como la construcción de almacenamiento de agua en el sitio, energía de respaldo y diversificación de ubicaciones geográficas. PricewaterhouseCoopers advirtió que, sin adaptación, hasta el 32% del suministro mundial de semiconductores está en riesgo para 2030 debido al estrés hídrico relacionado con el clima y otros impactos climáticos pwc.com.
- Iniciativas positivas: En el lado positivo, la industria ha intensificado sus compromisos de sostenibilidad. Para 2025, casi todas las principales empresas de semiconductores tienen algún tipo de objetivo de reducción de carbono o neutralidad. TSMC apunta a reducir las emisiones en un 20% para 2030 (desde la línea base de 2020) y alcanzar cero emisiones netas para 2050. Intel tiene como meta cero emisiones operativas netas para 2040 y está invirtiendo en fábricas ecológicas (ya logró 82% de reutilización de agua y 100% de energía verde en sus sitios de EE. UU. en 2022). Samsung anunció objetivos medioambientales similares – por ejemplo, abastecimiento de energía renovable para operaciones en el extranjero y mejora de la eficiencia energética de sus procesos. Otro aspecto positivo es que el producto de la industria ayuda a reducir emisiones en otros sectores – por ejemplo, los chips de bajo consumo reducen el uso de energía en centros de datos y dispositivos electrónicos; los chips en sistemas de energía renovable mejoran la eficiencia de la red. Un estudio de SIA (Asociación de la Industria de Semiconductores) sugirió que por cada tonelada de CO₂ emitida por el sector de chips, las tecnologías habilitadas por los chips ayudaron a reducir varias toneladas en otros sectores (a través del ahorro energético). Si eso compensa la huella es debatido, pero está claro que los semiconductores son clave para las soluciones climáticas (redes inteligentes, vehículos eléctricos, etc.).
Para ilustrar los avances logrados: la división de semiconductores de Sony en Japón informó que una de sus fábricas reutiliza alrededor del 80% de sus aguas residuales y está construyendo nuevas instalaciones de reciclaje para mejorar eso weforum.org. Muchas empresas se han unido a las iniciativas de la Responsible Business Alliance para cadenas de suministro sostenibles, asegurando que los minerales que utilizan (por ejemplo, cobalto, tantalio) sean libres de conflicto y extraídos de manera responsable. Y se están formando consorcios para abordar problemas generalizados de manera colectiva – por ejemplo, IMEC en Bélgica dirige programas sobre fabricación sostenible de semiconductores, explorando alternativas a los gases PFC y formas de reducir la energía por oblea.
En conclusión, el impacto ambiental de la fabricación de semiconductores no es trivial y debe ser gestionado. La buena noticia es que los líderes de la industria lo reconocen. Como señaló un informe de Deloitte, fabricar chips por un valor de un billón de dólares en 2030 tendrá un impacto ambiental – la cuestión es cómo mitigarlo www2.deloitte.com. El camino a seguir incluye mayor transparencia (las empresas divulgan datos de agua y carbono), establecer objetivos basados en la ciencia para las emisiones, invertir en prácticas de economía circular (como la reutilización de productos químicos, objetivos de cero residuos a vertedero blog.veolianorthamerica.com), y asociarse con gobiernos (para infraestructura como energía renovable y tratamiento de agua). Los consumidores e inversores también están impulsando prácticas más ecológicas – grandes compradores de chips como Apple, por ejemplo, quieren que su cadena de suministro (incluidos proveedores de chips como TSMC) utilice 100% energía renovable. Esta presión externa ayuda a impulsar el cambio.
Así que, aunque la industria de los chips tiene aún trabajo por hacer para reducir su huella ambiental, está tomando medidas significativas. Después de todo, ahorrar agua y energía suele coincidir con ahorrar costos a largo plazo. Y en un mundo donde la sostenibilidad es cada vez más importante, destacar en “fabricación de chips ecológica” podría convertirse en otra ventaja competitiva. Incluso podríamos ver tecnologías como nuevos métodos de grabado en seco (que usan menos productos químicos) o sustitutos para los gases PFC convertirse en práctica estándar, impulsadas por la I+D ecológica. La esperanza es que la próxima fase de crecimiento de los semiconductores pueda lograrse de una manera que funcione con el medio ambiente, no en su contra blog.veolianorthamerica.com – asegurando que la revolución digital impulsada por los chips sea sostenible para el planeta.
Desafíos de Fuerza Laboral y Talento
La producción de semiconductores no se trata solo de salas limpias y máquinas: depende fundamentalmente de personas con habilidades altamente especializadas. Y aquí, la industria enfrenta un desafío crítico: una creciente escasez de talento y brecha de habilidades. A medida que los países invierten en nuevas fábricas y en I+D, surge la pregunta: ¿quién trabajará en estas instalaciones y liderará la innovación, especialmente en una era en la que la fuerza laboral existente está envejeciendo y el talento joven se inclina hacia el software u otros campos?
Cuestiones clave y desarrollos respecto a la fuerza laboral en semiconductores:
- Fuerza Laboral Envejecida y Ola de Jubilaciones: En muchas regiones, la fuerza laboral actual de ingeniería en semiconductores está compuesta mayoritariamente por profesionales mayores y experimentados, y una gran parte está cerca de la jubilación. Por ejemplo, en Estados Unidos “el 55% de la fuerza laboral de semiconductores tiene más de 45 años, mientras que menos del 25% tiene menos de 35”, a mediados de 2024 deloitte.com. Europa es similar: “el 20% de los trabajadores de semiconductores en Europa tiene más de 55 años, y se espera que alrededor del 30% de la fuerza laboral de semiconductores en Alemania se jubile en la próxima década”, según un análisis de EE Times deloitte.com. Esto es una inminente “fuga de cerebros” a medida que los expertos veteranos se retiran. La industria corre el riesgo de perder décadas de conocimiento institucional más rápido de lo que puede reemplazarlo, un hecho señalado en el estudio de talento de Deloitte, que advirtió sobre “transferencia de conocimiento inconsistente y muy pocos nuevos ingresantes para absorber la experiencia” deloitte.com.
- Canal insuficiente de nuevos talentos: Históricamente, las carreras en ingeniería de chips (ya sea ingeniería eléctrica, ciencia de materiales o mantenimiento de equipos) no han atraído a un grupo tan grande de jóvenes talentos como, por ejemplo, el desarrollo de software o la ciencia de datos. El trabajo suele considerarse más especializado, requiere títulos avanzados y el perfil de la industria entre los graduados ha disminuido desde los días del auge de las PC. Un estudio conjunto de SEMI-Deloitte en 2017 ya destacaba una “brecha de talento inminente” y señalaba que la industria de semiconductores tiene dificultades con la marca y la propuesta de valor para los nuevos graduados deloitte.com. En 2023-2024, a pesar de la naturaleza de alta tecnología del sector, menos estudiantes eligen campos relacionados con semiconductores y las empresas informan dificultades para cubrir puestos desde nivel inicial hasta investigadores con doctorado. El resultado: muchas vacantes, pocos candidatos calificados. Esto es especialmente agudo en regiones que intentan expandir la fabricación de chips desde una base baja (por ejemplo, EE. UU., que necesita capacitar a muchos más técnicos para sus nuevas fábricas, o los incipientes esfuerzos de la India).
- Desajustes regionales y la lección de TSMC en Arizona: Un ejemplo destacado de problemas de talento fue el retraso de TSMC en Arizona. TSMC está construyendo una fábrica de $40 mil millones en Arizona, una de las piedras angulares del intento de EE. UU. de relocalizar la fabricación avanzada de chips. Sin embargo, a mediados de 2023, TSMC anunció que la apertura de la planta se pospondría de 2024 a 2025, citando “una cantidad insuficiente de trabajadores calificados” en la fuerza laboral local manufacturingdive.com. La empresa tuvo dificultades para encontrar suficientes trabajadores estadounidenses con el conocimiento especializado para la construcción e instalación de equipos avanzados de fábricas, y se encontró con “resistencia de los sindicatos a los esfuerzos por traer trabajadores de Taiwán” para ayudarreuters.com. TSMC tuvo que enviar a cientos de técnicos experimentados de Taiwán a Arizona para capacitar a los locales y terminar la instalación de la sala limpia. El presidente de la empresa, Mark Liu, señaló que cada nuevo proyecto tiene una curva de aprendizaje, pero dio a entender que la escasez de mano de obra en EE. UU. era un obstáculo serio reuters.com. Este escenario subraya que la experiencia está concentrada en los centros existentes (como Taiwán para la fabricación de vanguardia) y no se traslada fácilmente. Ahora, los proyectos de fábricas en EE. UU. (las nuevas fábricas de Intel, la expansión de la fábrica de Samsung en Texas, etc.) están intensificando el reclutamiento y la capacitación, trabajando con colegios comunitarios y escuelas de ingeniería para desarrollar talento. Pero capacitar a un recién graduado para que se convierta en un ingeniero de procesos de semiconductores experimentado puede llevar años de experiencia en el trabajo. Por lo tanto, el aumento de talento nacional puede ir por detrás del aumento de la construcción de fábricas.
- Impulso de Talento de China: Mientras tanto, China está reclutando agresivamente talento en chips a nivel global para superar sus limitaciones tecnológicas. Como se mencionó, con los países occidentales limitando la transferencia de tecnología, China ha recurrido a reclutar individuos. Una investigación de Reuters en 2023 encontró que China contrató discretamente a cientos de ingenieros de TSMC de Taiwán y otras empresas, ofreciendo paquetes de compensación que a veces duplican su salario, además de beneficios como vivienda deloitte.com. La idea es importar experiencia a las fábricas y casas de diseño chinas (en cierto modo, reflejando cómo Taiwán originalmente impulsó su industria trayendo de vuelta ingenieros formados en EE. UU. en los años 80). Sin embargo, esto ha causado tensiones: Taiwán incluso ha iniciado investigaciones y endurecido leyes para evitar la fuga de propiedad intelectual mediante el robo de talento. EE. UU. también prohíbe ahora a sus ciudadanos (y residentes permanentes) trabajar para ciertas empresas chinas de chips sin una licencia deloitte.com, después de notar que muchos ex empleados de empresas estadounidenses aceptaban trabajos lucrativos en China. No obstante, la “guerra de talento” significa que los ingenieros experimentados a nivel mundial están muy demandados, y los salarios están aumentando. Esto es excelente para los ingenieros, pero puede ser problemático para las empresas y regiones que no pueden igualar los sueldos ofrecidos por pretendientes más ricos (ya sea una startup china subsidiada por el estado o una fábrica financiada por la Ley CHIPS de EE. UU.).
- Iniciativas de Formación y Educación: Reconociendo el cuello de botella de talento, han surgido numerosas iniciativas. Bajo la Ley CHIPS, EE. UU. ha asignado fondos no solo para fábricas, sino también para el desarrollo de la fuerza laboral, asociándose con universidades y colegios comunitarios para crear nuevos programas educativos en semiconductores bipartisanpolicy.org. Por ejemplo, la Universidad de Purdue lanzó un Programa de Grados en Semiconductores con el objetivo de graduar a cientos de ingenieros capacitados en chips cada año, y la Universidad Estatal de Arizona está ampliando programas para apoyar la presencia de TSMC. De igual manera, la Ley de Chips de Europa incluye becas y redes de formación transnacionales para fomentar más expertos en microelectrónica. Las empresas también están aumentando la formación interna; Intel, por ejemplo, dirige internamente una “universidad para fábricas” desde hace tiempo y está ampliando las pasantías y programas cooperativos. Sin embargo, un desafío es que gran parte del conocimiento tácito en la fabricación de chips no se enseña en los libros de texto, sino que se aprende haciendo en las fábricas. Por lo tanto, aumentar el talento requerirá una combinación de educación formal y aprendizajes prácticos en instalaciones existentes. Los gobiernos incluso podrían relajar las reglas de inmigración para atraer talento extranjero (EE. UU. está considerando una categoría especial de visa para expertos en chips, y Japón ha estado cortejando a ingenieros taiwaneses y coreanos para trabajar en Rapidus).
- Cultura laboral y atractivo: Otro problema es hacer que la carrera en semiconductores sea atractiva. La industria puede ser exigente: las fábricas operan 24/7, los ingenieros a menudo trabajan por turnos y la precisión requerida implica un entorno de alta presión. Como señaló Reuters, TSMC descubrió que los trabajadores estadounidenses eran menos propensos a soportar el “agotador” horario ininterrumpido de las fábricas de chips en comparación con los trabajadores de Taiwán o Japón reuters.com. En Japón, existe una norma cultural de trabajar largas horas que se ajusta a las necesidades de las fábricas de chips, mientras que en EE. UU., las expectativas de equilibrio entre vida y trabajo pueden chocar con la necesidad de turnos nocturnos. Las empresas pueden necesitar adaptarse (por ejemplo, más automatización para reducir los turnos nocturnos, o incentivos para trabajar en horarios impopulares). Además, la industria podría mejorar su imagen destacando lo interesante e impactante del trabajo —estás habilitando el futuro de la tecnología— y fomentando la diversidad e inclusión (tradicionalmente ha estado dominada por hombres y podría aprovechar más a los grupos subrepresentados). La falta histórica de glamour en comparación con el software está desapareciendo un poco, ya que los semiconductores ahora suelen aparecer en las noticias, pero el trabajo de divulgación continua es clave.
- Escasez de talento en cifras: Para cuantificar, SEMI (la asociación de la industria) estimó a finales de 2022 que para 2030 la industria podría enfrentar una escasez de aproximadamente 300,000 trabajadores calificados a nivel global si continúan las tendencias actuales. Esto incluye desde investigadores con doctorado hasta técnicos de mantenimiento de equipos. Las brechas más agudas están en ingenieros de equipos, ingenieros de procesos de fabricación y especialistas en software EDA. Empresas de EDA como Synopsys también informan que necesitan más expertos en algoritmos e IA para impulsar la próxima generación de herramientas de diseño (que ahora involucran IA: ¡chips para diseñar chips!). Otro segmento son los trabajos a nivel técnico: aquellos con títulos técnicos de 2 años que operan y mantienen las herramientas de las fábricas. Países como EE. UU. han invertido poco en formación profesional para estos roles en las últimas décadas, por lo que reconstruir ese canal es crucial.
- Colaboración internacional vs. restricciones: Curiosamente, aunque las necesidades de talento son globales, algunas políticas complican el movimiento de talento. Las reglas de exportación de EE. UU. no solo restringen el hardware, sino también el conocimiento humano (las personas estadounidenses necesitan licencias para trabajar con ciertas fábricas chinas). Esto puede limitar el grupo de expertos dispuestos o capaces de trabajar en ciertos lugares, segmentando efectivamente el mercado laboral. Por otro lado, los países aliados están considerando formas de compartir talento —por ejemplo, tal vez un programa de “intercambio de talento” entre fábricas estadounidenses y taiwanesas para capacitar ingenieros de manera cruzada, o el reconocimiento mutuo de credenciales entre la UE y EE. UU. para que los ingenieros puedan trasladarse más fácilmente para proyectos.
- Compensación y competencia: La escasez de talento ha llevado a un aumento de los salarios en el sector, lo cual es bueno para atraer personas, pero también incrementa los costos para las empresas. En 2021-2022, algunas empresas de semiconductores otorgaron aumentos salariales considerables o bonificaciones para retener empleados. Se informa que TSMC ofreció aumentos salariales de más del 20% en 2022 ante intentos de captación de personal. En regiones como India, que históricamente tenían salarios más bajos para diseñadores de chips, las multinacionales ahora ofrecen paquetes mucho más altos para evitar que el talento se vaya a la competencia o al extranjero. Todo esto es excelente para los profesionales, pero podría reducir los márgenes de ganancia o cambiar los lugares donde las empresas deciden expandirse (podrían buscar regiones con buenos sistemas educativos pero aún con costos laborales razonables; una de las razones por las que Intel y otros están considerando lugares como Ohio o el norte del estado de Nueva York en lugar de mercados laborales ultra competitivos).
En resumen, el problema de talento en semiconductores es una limitación crítica para los ambiciosos planes de expansión de la industria. Hay cierta ironía: podemos gastar miles de millones en nuevas fábricas relucientes, pero sin personas capacitadas para operarlas, solo serán cascarones vacíos. Como dijo el presidente de la SIA en 2022, “No puede haber un resurgimiento de la manufactura sin un resurgimiento de la fuerza laboral”. Los próximos años verán un esfuerzo concertado para inspirar y formar a la próxima generación de expertos en chips. Esto podría significar actualizar los planes de estudio de ingeniería para incluir más contenido sobre fabricación de semiconductores, ofrecer becas atractivas e incluso comenzar la divulgación STEM a nivel de secundaria para entusiasmar a los estudiantes con la idea de “construir el próximo chip de mil millones de transistores” en lugar de solo escribir la próxima aplicación.
Mientras tanto, las empresas emplearán soluciones temporales: capacitar ingenieros de industrias afines, volver a contratar jubilados como consultores y utilizar más automatización e IA para reducir la necesidad de mano de obra en las fábricas. Los gobiernos también podrían ajustar la inmigración; por ejemplo, EE. UU. podría adjuntar una tarjeta de residencia a los graduados con doctorados relevantes de universidades estadounidenses para mantenerlos en el país.
Las apuestas son altas: si no se aborda la escasez de talento, podría convertirse en un cuello de botella que ralentice el ritmo de la innovación y el aumento de capacidad, socavando los objetivos de esas iniciativas multimillonarias de chips. Por el contrario, si logramos inspirar una nueva ola de talento en la microelectrónica, ese capital humano podría sostener una nueva edad dorada del progreso en semiconductores. Como bromeó un experto, “El recurso más importante de la industria de los chips no es el silicio, son los cerebros.” Y asegurar que tengamos suficientes de esos cerebros trabajando en semiconductores es tan vital como cualquier otro factor discutido en este informe.
A menudo se hace referencia a los semiconductores como el “ADN de la tecnología”, y este análisis profundo deja claro por qué. Desde la física de su funcionamiento, pasando por el intrincado baile global de la manufactura, hasta los desafíos estratégicos y humanos que moldean su futuro, los chips se encuentran en el nexo de la ciencia, la economía y la geopolítica. A partir de 2025, el mundo está despertando a la realidad de que quien lidere la producción de semiconductores lidera la economía moderna. Por eso vemos apuestas multimillonarias, disputas internacionales por talento y materiales, e innovación vertiginosa, todo al mismo tiempo.
Para el público en general, todo esto puede parecer lejano, hasta que deja de serlo. Una escasez de chips puede hacer que los autos sean más caros o que los dispositivos no estén disponibles; un cambio de política puede determinar si el próximo smartphone tiene un procesador revolucionario o uno rezagado. La buena noticia es que a lo largo de 2024 y hasta 2025, las inversiones están llegando para fortalecer y reinventar la cadena de suministro, nuevas tecnologías emocionantes están en el horizonte, y los expertos de la industria están colaborando para resolver cuellos de botella desde la litografía hasta la capacitación de la fuerza laboral. La historia de la producción de semiconductores es realmente una de reinvención constante – justo cuando parece que llegamos a un límite, los ingenieros encuentran un nuevo camino (ya sea chips 3D, EUV, o algo que aún está por venir).
En los próximos años, presta atención a algunas cosas: ¿Darán frutos rápidamente los proyectos de fábricas en EE. UU. y la UE? ¿Podrá China lograr sus ambiciosos objetivos de autosuficiencia a pesar de las sanciones? ¿Lograrán los sucesores de la Ley de Moore, como los chiplets, seguir ofreciendo mejoras de rendimiento? ¿Podrá la industria volverse más ecológica y atraer talento diverso? Las respuestas moldearán no solo la tecnología que usamos, sino también el panorama geopolítico y económico del siglo XXI.
Una cosa es segura: estos pequeños chips se han vuelto enormes en importancia. Las “guerras de chips” y la carrera del silicio continuarán, pero idealmente a través de una competencia que impulse la innovación y una colaboración que garantice la estabilidad. Al final, cada consumidor y cada país se beneficiará si el ecosistema de semiconductores se mantiene vibrante, seguro y sostenible. Como hemos visto, eso requerirá una gestión hábil de todo, desde los átomos hasta las políticas comerciales. El mundo está observando – e invirtiendo – como nunca antes en este sector.
Para quienes estén interesados en aprender más o mantenerse al día con los avances, aquí hay algunos recursos públicos y lecturas adicionales sobre la producción de semiconductores y tendencias de la industria:
- Semiconductor Industry Association (SIA) – Informes sobre el estado de la industria: Informes anuales en profundidad con los datos más recientes sobre ventas, inversiones y actualizaciones de políticas deloitte.com.
- Perspectiva de semiconductores de Deloitte 2025: Análisis de tendencias del mercado, incluyendo el impacto de la demanda de IA, la escasez de talento y la geopolítica deloitte.comdeloitte.com.
- “Chip War” de Chris Miller: Un libro altamente recomendado que da contexto histórico a la rivalidad EE. UU.-China por los semiconductores y cómo llegamos hasta aquí.
- EE Times y Semiconductor Engineering: Publicaciones especializadas que cubren noticias diarias sobre avances tecnológicos, problemas en la cadena de suministro y hojas de ruta de empresas – excelentes para mantenerse al día sobre desarrollos de procesos 3nm/2nm, nuevas arquitecturas de chips, etc.
- Informes del Foro Económico Mundial y Ceres sobre la sostenibilidad de los semiconductores: Estos analizan el impacto ambiental y lo que se está haciendo para abordar los problemas de agua y energía en la fabricación de chips weforum.org, blog.veolianorthamerica.com.
- Sitios web y blogs de empresas (TSMC, Intel, ASML): Muchos líderes de la industria publican recursos educativos o actualizaciones (por ejemplo, los objetivos RISE 2030 de Intel para la sostenibilidad, los informes técnicos de ASML sobre EUV).
Al seguir estas fuentes, uno puede observar en tiempo real cómo se desarrolla el drama de la producción de semiconductores – un drama que combina innovación de vanguardia con una estrategia global de alto riesgo. No es una exageración decir que el futuro será impulsado por chips, y por lo tanto, comprender este ámbito es cada vez más esencial para cualquiera que tenga curiosidad sobre hacia dónde se dirige el mundo.
Los semiconductores pueden ser diminutos, pero llevan el peso del mundo moderno – y ahora hemos corrido el telón sobre cómo se fabrican, quién los fabrica y por qué se han convertido en un punto focal tanto de emoción como de tensión en el escenario global. steveblank.com
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Perspectivas de la industria de semiconductores para 2025 | Deloitte Insights
Construyendo un camino sostenible para la industria de semiconductores
Steve Blank El ecosistema de los semiconductores – Explicado
¿Qué es un semiconductor y para qué se utiliza? | Definición de TechTarget
Entendiendo CHIPS, Parte Uno: El desafío de la fabricación de semiconductores | Bipartisan Policy Center
Principales países fabricantes de semiconductores en 2020-2030: Estadísticas de producción y exportación | PatentPC
La Ley de Chips de la UE de 43 mil millones de euros recibe luz verde. – TechHQ
Ley de Chips: El Consejo da su aprobación final – Consilium.europa.eu
Convertir los desafíos en oportunidades en un sector global de semiconductores…
TSMC valora las habilidades de Japón en chips tras tropiezos de EE. UU., dicen fuentes | Reuters
Entendiendo CHIPS, Parte Uno: El desafío de la fabricación de semiconductores | Bipartisan Policy Center
El cambio hacia los chiplets: evolución de los estándares de interfaz y …
Programas de I+D de CHIPS – Asociación de la Industria de Semiconductores
El fin de la ley de Moore no frenará el ritmo del cambio
La globalización ha terminado, según el fundador de TSMC • The Register
El CEO de ASML dice que el deseo de EE. UU. de restringir exportaciones a China es ‘económicamente motivado’ | Reuters
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La fabricación de semiconductores y el desafío del agua para las grandes tecnológicas | Foro Económico Mundial
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