¿Dónde se está construyendo la nueva capacidad de fábricas de semiconductores?

Hay una serie de factores a tener en cuenta al analizar el crecimiento de la industria de semiconductores. Los nuevos electrónicos y las funciones digitales mejoradas también dependen de un mayor poder de procesamiento de componentes mucho más pequeños, lo que resulta en productos más capaces en paquetes compactos—el arte de la digitalización en su máxima expresión.

En los últimos años, las industrias han visto sus mayores logros de digitalización y desarrollo limitados por la interrupción de este mercado y, a pesar de una recuperación necesaria, todavía hay cambios importantes que se están produciendo a medida que las ventas aumentan hasta un 15.2% año tras año.

Ahora en "excedente severo", la aplicación es clave para el sector, y aquellos capaces de cambiar sus esfuerzos y entregar soluciones más compatibles con inteligencia artificial continuarán cosechando su parte del mercado. Durante muchos años, la responsabilidad ha recaído en la región de Asia-Pacífico (APAC) para entregar a nivel global, representando un 60% de la cuota de mercado global.

Con más componentes en el mercado, la verdadera competencia combina precio con funcionalidad, y empresas como NVIDIA y Advanced Micro Devices (AMD) dependen de chips más potentes para construir hardware cada vez más inteligente para algunas de las principales compañías tecnológicas del mundo.

Tendencia: La IA Impulsa la Innovación en Semiconductores

A medida que la IA se convierte en un componente esencial en dispositivos digitales y servicios en la nube, operar tales funciones requiere acceso a extensos conjuntos de datos así como la capacidad para incorporar más información a medida que las cosas se desarrollan. La realidad es que los operadores de la nube requieren un mayor apoyo de los proveedores de centros de datos para habilitar significativamente más poder computacional para sus desarrollos.

Esto se refleja en la cadena hasta empresas como NVIDIA, que fabrica unidades de procesamiento gráfico de próxima generación (GPUs) que son capaces de soportar funciones de IA, y más arriba en la cadena está la producción de chips—en este caso, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) apoya directamente las ventas globales del desarrollador de hardware con sede en EE. UU.

Ahora que la industria de semiconductores ha entrado en un estado de recuperación—un estado saludable, de hecho—el enfoque está en dónde surgirá la nueva capacidad de fabricación, y la carrera para aprovechar la IA podría ser un factor importante.

Proveedores de Nube de EE. UU. Comparten la Demanda de Chips

Según datos de TrendForce, la demanda cada vez más alta por servidores de IA populares será influenciada por proveedores de nube norteamericanos, como Google, Microsoft y Amazon Web Services (AWS)—clientes clave de NVIDIA y AMD.

Esto resultará en una mayor colaboración entre proveedores de GPU como NVIDIA y AMD y los gigantes tecnológicos que lideran el camino en el entorno digital. Como resultado, se predice que el 60% de la demanda global vendrá de los principales actores—siendo Meta otro de ellos—y Microsoft adquirirá la mayor parte.

Entonces, ¿cuál es el resultado de esto? Es probable que veamos a los gigantes tecnológicos de EE. UU. colaborando para construir una alta participación en el mundo impulsado por la IA, en parte debido al fabricante de semiconductores líder en Asia.

En términos de fabricación de GPU y otro hardware, sin embargo, para entregar las funciones de IA que las grandes empresas anticipan, la capacidad para tales componentes tendrá lugar en EE. UU. como resultado de sus asociaciones internas entre negocios clave de hardware y software.

Probabilidades entre EE. UU. y China para la Fabricación Global de Semiconductores

La realidad que amanece en la industria tecnológica es la abrumadora participación de Asia en las innovaciones tecnológicas mundiales. Un ejemplo de esto se puede encontrar en la instalación de fabricación de obleas Newport en el Reino Unido, que ahora comparte la propiedad mayoritaria con Nexperia—una empresa con sede en los Países Bajos pero propiedad de Shanghai bajo Wingtech.

La empresa con sede en EE. UU., Vishay, anunció en noviembre de 2023 que compraría Newport Wafer Fab por US$177 millones, lo que de alguna manera representa el cambio de poderes de un lado a otro—entre EE. UU. y China. Sin embargo, parece que no puede haber discusión en este sector sin la participación de Asia—como discutiremos a continuación.

Europa para Recuperar la Capacidad de Fabricación de Chips

En septiembre de 2023, el Acta Europea de Chips de la Unión Europea entró en vigor en un intento por recuperar el control de las ventas locales de semiconductores y mejorar la resiliencia en un mercado fluctuante, fortaleciendo el liderazgo tecnológico de la región. Esto permitirá una mayor inversión en el mercado de semiconductores de la UE de unos impresionantes US$45 mil millones (aproximadamente €41 mil millones), con US$11.7 mil millones (€10.7 mil millones) inyectados en nueva investigación y desarrollo (I+D) y capacidad de fabricación.

Es importante señalar que estos fondos están destinados a atraer inversiones de los principales fabricantes de chips como Intel—el mayor inversor en su bloque comercial—y TSMC, pero en gran medida para atraer más desarrollo de la capacidad de fabricación europea.

Aunque los planes de Europa son muy ambiciosos, sus extensos compromisos climáticos también plantean desafíos ya que se pone más énfasis en la reducción de emisiones industriales, lo que, a su vez, plantea restricciones ya que la eficiencia energética también es un factor crítico en sus crecientes esfuerzos de fabricación.

Desafíos Actuales en la Fabricación de Semiconductores

Algunos de los desafíos específicos para la industria de semiconductores deben ser considerados por las principales empresas tecnológicas que desean adquirir más poder en paquetes más pequeños.

Restricciones de Litografía: La litografía óptica tradicional ha servido bien a la industria a medida que el tamaño de los compuestos se redujo significativamente a lo largo de los años. Ahora, tal tecnología de impresión alcanza un techo, experimentando problemas más complejos con microcomponentes. El desarrollo de la Litografía Ultravioleta Extrema (EUVL) espera superar estas limitaciones, pero también puede ser costoso y defectuoso.

Reducción de los Nodos de Procesamiento: En la verdadera naturaleza de lo digital, las empresas requieren más potencia en paquetes cada vez más pequeños. A medida que los semiconductores aumentan en densidad y rendimiento, los fabricantes enfrentan problemas como mayor fuga de corriente, variabilidad e incluso más defectos en la producción.

Adquisición de Materiales: La reducción de los semiconductores requiere una nueva composición y materiales más desafiantes de adquirir. Las unidades cada vez más compactas tienden a incorporar compuestos metálicos novedosos y materiales con una mayor capacidad para almacenar energía en comparación con el dióxido de silicio.

Costo: Los países que aumentan su capacidad pueden esperar un costo de US$15 mil millones a US$20 mil millones para construir una instalación de fabricación suficiente. Para competir en altos volúmenes, las empresas requieren sistemas más complicados para asegurar la eficiencia de la producción y componentes de calidad. Por ejemplo, se espera que las soluciones de EUVL necesarias para atender esto dupliquen su costo individual actual de US$150 millones.

Escasez de Habilidades: A pesar de la recuperación de su escasez de suministro de materiales y componentes y las tecnologías de vanguardia en auge, la industria aún experimenta una escasez de trabajadores calificados para abordar una mayor producción.

Los Aspectos Ambientales del Aumento de la Capacidad de Fabricación

Los mercados también deben prestar atención a las tendencias en curso en el sector energético. A medida que la obtención de energía y la descarbonización se consideran en todas las actividades industriales, el aumento de la capacidad de fabricación llega mientras las organizaciones también se esperan reducir su consumo de energía, un proceso intensivo en energía para construir tecnologías de bajas emisiones para el futuro solo trasladaría los impactos de la industria más arriba en la cadena de suministro.

La Capacidad de Fabricación de Semiconductores Depende del Capital

Considerando todo, mantener la trayectoria de crecimiento actual requiere una inversión significativa en habilidades e innovación. Los países emergentes en este espacio, como es el caso de Europa, cuentan con el apoyo de los líderes de la industria para proporcionar los fondos necesarios para adquirir mayores participaciones de sus mercados locales.

Parece que todos los caminos conducen de vuelta al Este, donde los líderes bien establecidos continúan ganando la atención de otras regiones para apoyar de alguna manera su aumento de capacidad.