La clave de la fabricación de chips

IMAGE: ASML

Interesantísimo artículo en The New York Times, titulado «The tech Cold War’s ‘most complicated machine’ that’s out of China’s reach«, sobre ASML Holding, la compañía holandesa que fabrica la descomunal máquina (cuarenta contenedores, veinte camiones y tres Boeing 747) de 150 millones de dólares con la que se fabrican, mediante fotolitografía con luz ultravioleta extrema, la circuitería cada vez más fina de los chips que utilizamos en todos los productos de electrónica de consumo y en muchísimos más aparatos de todo tipo, desde automóviles hasta electrodomésticos.

Una máquina con un diseño que tomó muchísimo tiempo e innumerables alianzas con otras compañías especializadas japonesas, norteamericanas y alemanas buscando los componentes necesarios sin tratar de reinventar la rueda, un proyecto en que llegó a invertir más de ocho mil millones de dólares y para el que puso en marcha una compleja cadena de valor con negociaciones a través de tres continentes, hasta el punto de que se estima que llegar a diseñar y fabricar un sistema similar por parte de otra compañía podría llevar en torno a una década, y con resultados en absoluto garantizados.

La máquina en cuestión se ha convertido en enormemente estratégica, porque en el año 2019, Donald Trump, como parte de su ofensiva comercial hacia China, logró presionar al gobierno holandés para bloquear la exportación de esa máquina al gigante asiático, una política que su sucesor, Joe Biden, no ha modificado. Desde que esta máquina, considerada una de las más complejas fabricadas por el hombre, comenzó a comercializarse, se han vendido unas cien a clientes como la surcoreana Samsung o la taiwanesa TSMC, considerada como uno de los fabricantes estratégicamente más importantes del mundo.

La restricción de ventas a China, cuyas importaciones representaban en torno al 15% de la facturación de ASML fundamentalmente de recambios de máquinas más antiguas, aún no ha provocado un excesivo perjuicio económico a la compañía, que actualmente tiene una capitalización bursátil por encima de los $287,000 millones, porque esta mantiene unas saneadas expectativas de ventas a otros países, pero podría llegar a representarlo si se mantienen en el tiempo. El objetivo de dotarse de capacidad de fabricación local de un elemento tan estratégico como los chips es fuertemente perseguido por cada vez más países, pero se considera un esfuerzo prácticamente imposible sin la necesaria cooperación internacional.

Resulta interesantísimo ver hasta qué punto la tecnología puede influenciar la geopolítica, la competitividad y las posibilidades de los distintos países, y cómo el control de una máquina en concreto puede convertirse en una auténtica llave de paso que afecta lo que un país puede o no puede fabricar. Los chips y los elementos necesarios para su fabricación, convertidos en la clave de la competitividad internacional.


This article is also available in English on my Medium page, «Can the US keep this chip-making machine out of China’s hands?«


27 comentarios

  • #001
    Xaquín - 5 julio 2021 - 16:10

    Como en su momento con el papiro, la fabricación de chips se hace fundamental (tecnológicamente). Con el agravante de que el papiro (luego papel) es un mero soporte de la palabra escrita. Mientras que el chip contiene, además, la «mágica» posibilidad de hacer el papel de las neuronas : tomar decisiones , en base a una serie de criterios preestablecidos. ¡Y para colmo actualizarse!

    Esto acelera demasiado y el homo sapiens no quiere prepararse para el cambio.

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    • Chipiron - 5 julio 2021 - 16:25

      Estoy de acuerdo, pero salvo que haya alguna tecnología disruptiva en éste ámbito, la ley de Moore, que ya no se cumple, se irá saturando rápidamente.

      No tanto por la tecnología de fabricación si no por los límites físicos dictados por la mecánica cuántica y en especial el efecto túnel.

      Tendremos todavía un cierto margen optimizando el diseño del hardware y software en consonancia, pero no creo que hablemos de una década, más bien de 5-6 años.

      Eso dará una buena oportunidad a los mejores programadores y diseñadores de chips para tener tiempo suficiente con el que optimizar a fondo sus diseños y echar el lastre de arquitecturas y rutinas suboptimas que no se abandonaban por falta de tiempo o temas de retrocompatibilidad.

      Yo creo que esa línea es la que Apple ha adoptado con el M1 y que permitirá mejoras más allá de la miniaturización exponencial de los chips que ya va tocando su techo.

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      • Krigan - 5 julio 2021 - 22:18

        Chipirón, la ley de Moore sigue vivita y coleando. No hace tanto se empezó con los chips de 7 nm, a finales del año pasado salieron al mercado los primeros aparatos con chips de 5 nm, y para el año que viene saldrán los primeros de 3 nm.

        Si me dices Intel, está claro que no. Pero TSMC y Samsung siguen cumpliendo la ley de Moore. Y resulta que TSMC (no Intel) es el principal fabricante de «procesadores» (SOCs) del planeta.

        En cuanto al famoso límite físico del «más pequeño no puede ser» (que ya digo que todavía no ha sido alcanzado), conviene recordar que podría ser soslayado con los llamados «chips 3D» (multicapa), lo cual alargaría la vida de la ley de Moore. Ya hay chips con decenas de capas para RAM y SSDs (todavía no para SOCs).

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        • Chipiron - 6 julio 2021 - 14:30

          Si Krigan, entiendo lo que dices y estoy muy de acuerdo. De hecho es cierto que TSMC ha pasado de su tecnologia de 10, 7, 5 hasta 3 prácticamente siguiendo la Ley de Moore.

          No soy un experto ni en litografía ni en la fabricación de chips, aunque si que me formaron de los conceptos fundamentales en la carrera (pero hace ya 30 años..).

          Y había leido sobre el «3D stacking» para evitar el problema del limite físico cuántico y creo recordar que tu ya lo comentaste en el foro.

          Pero yo planteo dos preguntas, que a lo mejor tu me puedes contestar:

          a) que le ha pasado a Intel? En otras palabras, si las máquinas de litografia UV son las mismas que las de Samsung y TSMC, y sus recursos económicos son muy grandes, como se han quedado tan rezagados, sobre todo respecto a TSMC? En que parte del proceso (que se que tiene muchos pasos) tienen el cuello de botella? (puede que sea secreto de empresa y ningún outsider tengamos la respuesta, pero está claro que de ser lideres han pasado a ser el farolillo rojo de las «foundries»).

          b) La tecnologia de 3D stacking tiene limites físicos o prácticos? O básicamente es «montar los transistores verticalmente» de forma que el grueso de los layers es lo que determina el grueso de las capas de las diferentes puertas? Resumiendo, con la tecnologia 3D se han eliminado completamente y por tiempo los límites de la física cuántica y el efecto tunel?

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          • Krigan - 6 julio 2021 - 21:16

            Lo de Intel, ellos sabrán lo que hacen, porque yo desde luego no me lo explico. ¿Es que están muy cómodos en su semi-monopolio en SOCs x86 para PCs y datacenters? Ellos sabrán.

            El apilar capas en un chip no tiene ningún límite físico que yo sepa. Ahora bien, cada capa produce calor, y eso habrá que evacuarlo. Además, cada capa implica «dar una pasada más»(por llamarlo de algún modo) de litografía al proceso, lo cual presumiblemente encarece la fabricación.

            Así que la cuestión de los límites prácticos está desde luego abierta. La buena noticia es que cuando la ley de Moore se ha enfrentado a límites prácticos, ha conseguido superarlos a lo largo de más de medio siglo.

            Los transistores de un chip de RAM o de SSD cambian de estado mucho menos frecuentemente que los de una unidad de ejecución (de CPU, GPU, etc), y el cambio de estado es lo que más calor produce. Con el auge actual de los chiplets, igual nos acabamos encontrando conque en los futuros SOCs las cachés son multicapa, y las unidades de ejecución no.

            Esto último es tan solo una posibilidad futura entre muchas. Supongo que pueden llegar a darse incluso otras posibilidades que ahora mismo ni concebimos. Así que veo el futuro bastante abierto.

  • #006
    Chipiron - 5 julio 2021 - 16:11

    Conozco, a grandes rasgos, los procesos que fabricación de circuitos integrados. Y obviamente se que de la oblea de silicio a un chip hay un montón de pasos o procesos intermedios (en mi época se hablaba de más de 30).

    Lo que me sorprende y pregunto es que, con la misma máquina de litografía de rayos UV, cómo es que TMSC ya está desarrollando la tecnología de 3nm y en cambio Intel se pelea con la de 7nm?

    Donde está el ingrediente secreto? En la pureza de la atmósfera de la sala blanca, en los materiales de interconexión? En las geometrías? En el software de diseño??

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    • andres - 5 julio 2021 - 19:21

      Quiza el ingrediente secreto es la propaganda. Los problemas de tecnologias con anchura de puerta del transistor, el componente basico de un circuito integrado, de 3 nm. o menos es que los efectos cuanticos se hacen visibles como apunta muy bien usted. Y la solucion esta en el M1 de apple, especializar los nucleos del microprocesador. Parece que en este pais no se lee mucho a los «clasicos» de toda la vida: Patterson Henessy computer architecture a quantitative aproach en su 6th edition 2019 se reconoce esta tecnica como el futuro.
      Por otra parte, suministrar semejante «maquinita magica» a TSMC … es …
      Recuerde TSMC TAIWAN Semiconductor etc. … en fin.

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      • Chipiron - 5 julio 2021 - 20:44

        Hola Andrés. Si interpreto bien tu respuesta («la propaganda») entiendo que a lo que te refieres es a que cada fabricante a la nueva generación de chips la denomina xx nm pero que, en contra de lo que pasaba hace años, ese nombre no hace justicia al tamaño de los transistores si no simplemente al tamaño más pequeño de los componentes del mismo, verdad?

        Dicho de otra manera, que ahora hablar de la tecnologia de TMSC «de 3nm» simplemente es un nombre de marketing de su proceso que realmente no refleja la realidad.

        Pero si estás en lo cierto (y algo de razón ya te doy pues había leido al respecto) como puede ser que digan que se consigue un 15% más de rendimiento y una reducción del 30% en consumo de potencia respecto a «su tecnologia de 5nm»?

        Y puesto en otra esfera: Parece que Intel se está rindiendo y ya está en negociaciones con TMSC para que le fabrique ciertos chips a partir de 2022-23…

        Qué tiene TSCM que no tenga Samsung ni Intel??

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        • Andres - 6 julio 2021 - 10:06

          Vamos a ver: Propaganda tecnica. Lo del 15% de rendimiento ¿que significa? «rendimiento» ¿Numero de operaciones por vatio? ..?? reduccion del 30% en el consumo. No es algo que dependa intrinsecamente del tamaño del transistor. Es un poco lioso pero esta muy bien explicado en la seccion 1.5 del libro que cito anteriormente, depende del voltaje al que trabaje el transistor (se ha pasado de 5v. a menos de 1v.) y de la frecuencia, esta ha aumentado pero mejoras arquitecturales hacen que se pueda «apagar» zonas enteras del micro cuando no se necesitan. con todo, un INTEL skylane i7 consume 95 W muy cerca del limite de 100 W que impone la refrigeracion por aire, asi que la cosa no va bien. Propaganda: le dan las especificaciones de potencia de la puerta basica del micro, pero NO la del micro completo.
          La otra propaganda, ya sabe los chinos son malos, comunistas, ladrones y quieren quitarnos lo nuestro. Para un compendio de propangada clasica occidental vea Peter Frankopan «las nuevas rutas de la seda» un resumen de todos las consignas antichinas que leemos un dia y otro y otro … aburren a las ovejas. Una vision mas racional y centrada en la tecnologia y su uso diario en china «Red mirror. Il nostro futuro si scrive in Cina» de Simone Pieranni
          creo que hay traduccion.
          Como ve asi esta la cosa: una mezcolanza de politiqueria, domino, economia, … y la tecnologia como un arma mas. Y los que se rompen los cuernos para hacer mejor tecnologia pues .. palmaditas en la espalda.
          ! A ¡ y otra cosa, no crea lo de china camino de una suerpotencia, china VUELVE a ser una superpotencia tras el siglo de la humillacion ( 1840 – 1948 ). repase la historia lo explica casi todo.

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          • Chipiron - 6 julio 2021 - 14:56

            Andres, un saludo y ante todo decirte que me puedes tutear, que si no me siento más viejo ;-).

            Lo del 15% de rendimiento entiendo que es en incremento de potencia de cálculo a la vez que reduciendo el consumo de potencia un 30%.

            Obviamente eso lo habrán conseguido con la tecnologia de 3nm, especulo que sin subir la frecuencia de reloj (que a día de hoy dispara el consumo de potencia de forma casi exponencial), y probablemente reduciendo el voltaje de funcionamiento un cierto valor gracias a la reducción de resistencia entre conexiones de componentes al tener menos recorrido (longitud).

            Me atrevo a discrepar de tus suposiciones en cuanto a prestaciones, consciente de que a tu lado seguro que soy bastante ignorante: sí que creo que el chip completo tendrá, de media, una capacidad de cálculo un 15% superior consumiendo un 30% menos de potencia. Obviamente siempre en media pues segun las operaciones que haga esos valores variarán.

            Lo de los Chinos ya lo he comentado otras veces . Primero destacar que admiro al pueblo chino (me parece gente muy trabajadora, inteligente y respetuosa) pero detesto a su gobierno. Primero por ser dictatorial y segundo por ser genocida (recuerdo a los más jóvenes del lugar la masacre de más de 1500 estudiantes en la plaza de Tiananmeng).

            Para mí no es «una dictadura más», como apunta Krigan más abajo, pues lo es de un pueblo que representa un 20% de la población mundial. Además, creo que es la única dictadura (aunque se podría discutir sobre la democracia rusa…) con armamento nuclear a dia de hoy, y porque occidente (eso sí) ha permitido (y se ha aprovechado!) de las condiciones laborales impuestas en dicha dictadura para fabricar con mano de obra barata.

            De ahí que esa política ahora rebote y China sea imprescindible en el panorama económico y productivo internacional. Pero no lo olvidemos: es una dictadura genocida que se pasa por el forro los más fundamentales derechos humanos. Occidente es culpable de obviarlo por puros intereses económicos, así que somos igual (o más) culpables que el propio gobierno chino.

            En fin, para no querer entrar en el tema político chino, creo que lo he vuelto a hacer ;-). Pero en el fondo, en este caso, culpabilizando a occidente por primar intereses económicos a derechos humanos. Casi nadie piensa de China como una dictadura al «estilo Pinochet». Y me duele que se obvie pues ningún gobierno con cierto sentido común, con los intereses económicos en juego, se atreve a denunciar la situación.

            En ese sentido, y sin que sirva de precedente, Donal Trump (que precisamente no tenia mucho sentido común si no más bien lo contrario) decía (sobre china) verdades como puños.

            Ya se sabe, los borrachos, los niños y yo añado los locos como Trump a veces son necesarios para denunciar verdades que el resto de personas prefieren obviar.

  • #011
    Javier - 5 julio 2021 - 17:28

    No será la primera ni la última vez que China, al igual que USA muchas otras veces, se hace con tecnología ajena, birlándole a alguna potencia sus secretos.

    China ya lo hizo con la tecnología aero espacial, al lograr lanzar solo 20 años después de su independencia su primer cohete, y burló todas las sanciones internacionales al hacerse con el primer porta aviones, conocido como el Lianoning, de la clase Almirante Kuznetsov.

    Apuesto lo que no tengo a que algún departamento informático de china debe estar en febriles tratativas (desde hace mucho tiempo) para lograr «resultados».

    Responder
    • andres - 5 julio 2021 - 19:40

      ¿ se hizo ..? solo 20 años… si que les costo tradurcir la magia aeroespacial occidental. ¿burlar sanciones … ? Compro un portaaviones. Era ruso. No creo que a Rusia le importen muchos las sanciones de «la comunidad internacional» o sea gringolandia y sus escuderos y mozos de cuadra. ASML tiene tal potaje de accionistas, directivos, ingenieros (dice wikipedia que de mas de 120 paises) no creo que se pueda mantener en secreto nada ni cinco minutos. ¿robar? Vamos a dejarlo, la historia del capitalismo da para mucho bajo ese epigrafe. Me parece legitimo por parte de china. Otra cosa: Hay algo que se llama colaboracion. Mire las caracteristics del misil ruso ICBM Bulava y compare con el JL-2 chino. Tambien robado claro.

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  • #013
    Daniel Terán - 5 julio 2021 - 18:35

    Hombre, por fin hablamos de ASML. No me habré cansado de mencionarla veces por aquí.

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    • LUA - 5 julio 2021 - 19:02

      Te juro que me he acordado de ti… XDDD

      Responder
      • Daniel Terán - 5 julio 2021 - 19:40

        El abrazo iba aquí, jaja.

        Bueno, es que un amigo se fue a trabajar a Eindhoven el año pasado y me decía que todos los españoles que iba conociendo trabajaban en ASML. Como que era una compañía desconocida pero más grande que Philips (o algo así).

        Me tuve que informar, claro, y entonces siempre que hemos hablado de los chinos y los chips aquí, lo he tenido que soltar.

        Responder
        • LUA - 5 julio 2021 - 20:14

          XDD [ ]

          Responder
        • Enrique - 5 julio 2021 - 20:35

          Pues cuarenta contenedores, veinte camiones y tres Boeing 747 no parece muy ecológico. Como decía EDans, hay que señalarles para que no se invierta en esta empresa.

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          • Buenaventura - 6 julio 2021 - 12:06

            La pregunta es:

            ¿Por qué se llevan la fábrica a la China Insular disputada como parte de la continental?

            Por costes no será, el factor humano en fabricación de obleas, procesadores, el diferencial de MO es despreciable, el salario de los ingenieros en sala blanca, etc será muy similar a lo que se puede encontrar en los PIG, Rumania, Polonia… Y el ensamblaje robotizado se puede montar en cualquier momento en Europa…

          • Javier M - 7 julio 2021 - 09:43

            Si supieses las decenas de miles de contenedores que exportamos al año en España de alfalfa…

            Alfalfa. Ojito. Maldita alfalfa. Pues es la commodity n1 en nuestras exports (en volumen, en valor no vale nada, por eso no sale en ningún listado).

  • #020
    Daniel Terán - 5 julio 2021 - 19:35

    Un abrazo XD

    Responder
  • #021
    Krigan - 5 julio 2021 - 23:07

    Sin duda China es una dictadura, pero no es la única del planeta. Además, aunque China fuera un país democrático los gringos habrían hecho lo mismo, porque está en juego la hegemonía mundial, los gringos temen que se la arrebate China.

    Por ello me parece muy cuestionable que USA bloquee la venta a China de una máquina que ni siquiera se fabrica en USA, ni tampoco se diseñó allí, ni el fabricante es una empresa USA. Simplemente se le está impidiendo a China el fabricar chips de alta tecnología, se la fuerza a depender de otros países para el suministro de estos chips.

    Si a alguien le parece exagerado lo de la hegemonía mundial, es bien fácil verlo en el plano militar (que no es el único que hay). Desde hace 3 décadas las guerras se ganan en el aire. La guerra del Golfo y la de Kosovo son 2 ejemplos clarísimos. En la primera la ofensiva terrestre sólo duró 100 horas, porque el enemigo había sido deshecho previamente por la aviación de la Coalición (mayormente gringa). En la segunda ni siquiera hubo ofensiva terrestre, ni la más mínima intervención de fuerzas terrestres, solo aviación y misiles de crucero.

    ¿Y qué hace que un avión de combate sea superior a sus oponentes? No son los motores, ni el diseño aerodinámico, son los chips que lleva, que son superiores a los del enemigo. Con chips superiores puedes cegar los radares enemigos mientras tus radares siguen funcionando. Tus misiles dan en el blanco, los misiles enemigos se pierden en el vacío.

    Además de lo militar está también lo económico, claro, e incluso otros aspectos que podrían mencionarse. Pero mantener la hegemonía militar ocupa un lugar muy alto en las prioridades de los gringos.

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  • #022
    Javier Lux - 6 julio 2021 - 09:31

    Sin duda no doy el nivel de conocimiento de chips para escribir comentarios en este post.

    Solamente añadiré un comentario referente a la cara más baja del hombre en cualquier cuestión:

    Los intereses pecuniarios y crematísticos dada esencia venial del ser humano.

    Considero la inversión en chips-semiconductores, a través de ETF, como obligatoria en cualquier portfolio de ahorradores hoy en día, dadas las perspectivas de inflación (fácil de subir el precio de venta) y demanda creciente y sostenida.

    Responder
    • KOLDO SARRIA - 6 julio 2021 - 13:38

      Una lectura atenta del artículo y comentarios de hoy resulta revelador: constata y corrobora que los seres humanos no tenemos remedio.

      Es bueno recordarlo para futuros artículos donde se nos propongan temas como el cambio climático, en los que sin duda se apelará al sentido de responsabilidad de la humanidad.

      Desgraciadamente la humanidad como tal no existe. Si alguien quiere indicios, que lea por ejemplo el artículo y comentarios de hoy.

      Responder
  • #024
    Tristán - 6 julio 2021 - 10:01

    China no juega fair play….hay que dejar de ser ingenuos.

    Y es una dictadura horrible. Lo que han hecho con Hong Kong no tiene nombre.

    Responder
    • Chipiron - 6 julio 2021 - 15:01

      Totalmente de acuerdo. Y no olvides la masacre de Tianangmen.

      Pero tenemos que reconocer que desde occidente, por puros intereses económicos, les hemos dado alas.

      Nos hemos aprovechado de las drakonianas condiciones de trabajo que impone su gobierno para convertir al pais en la fábrica del mundo.

      En definitiva, el gobierno chino es una dictadura genocida terrible. Pero desde occidente, lejos de intentar debilitarla, la hemos reforzado por puros intereses económicos.

      Y ahora llega el efecto Boomerang. Los hemos aupado tanto que ya son tan imprescindibles que nadie tiene el valor de plantarles clara (repito que al gobierno, la población son buena gente victima de un gobierno totalitario).

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  • #026
    John Smith - 6 julio 2021 - 11:57

    No he entendido muy bien lo de la prohibición de exportar la máquina a China. Habida cuenta de que sería para alguna empresa fabricante, y que las mencionadas, Samsung, TSMC e Intel tienen fábricas en China, ¿Cuál ha sido la damnificada con la prohibición? ¿Alguna compañía local?
    Por otro lado, siempre ha estado clara la postura de China sobre Taiwan, y con la elevada cantidad de fábricas de chips en ésta última, ¿daría el paso China que está deseando dar?¿Nos tocaría defender Taiwan? Porque ya vemos cómo cualquier conflicto local se termina volviendo global.

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    • Chipiron - 6 julio 2021 - 15:02

      Efectivamente, Taiwan es un polvorín. Y los USA no permitirán que China adhiera a Taiwan por lo estrategico que es TMSC.

      De todas formas, los chinos ya estan tentando a los ingenieros de TMSC con sueldos estratosféricos para conseguir su tecnologia o talento.

      Responder

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