La demanda global de smartphones caerá previsiblemente durante este segundo trimestre, según la consultora taiwanesa Digitimes, debido principalmente a la falta de componentes por parte de los grandes fabricantes y a los retrasos en las entregas de materiales por los controles que provoca la pandemia. El primer trimestre fue excepcionalmente bueno, porque se comparaba con el auge del Covid-19 en China un año antes, pero ahora se han acabado los stocks acumulados el año pasado y es más complicado reponerlos, por la ruptura de la cadena logística y la penuria global de chips. De todos modos, aún se mantiene la previsión de vender entre 1,35 y 1,4 millones de smartphones este año, similar a la cantidad global despachada durante 2019, que se tendría que materializar en la segunda mitad de 2021.
Uno tras otro, los productos que consumen gran cantidad de semiconductores están teniendo desde hace meses muchos problemas de suministro, especialmente los ordenadores y tabletas durante la pandemia por el aumento de la demanda y desde otoño los automóviles, cuando empezó a despertarse una demanda totalmente aletargada. Durante el primer trimestre, se pudo suministrar sin mayores problemas el auge en las ventas de smartphones, incluso de los modelos 5G, que incluyen muchos más chips que los 4G y a precio muy razonable pese a la novedad que representaban.
Por un lado, la menor demanda de smartphones que hubo durante todo 2020 hizo que hubiera exceso de productos acabados al terminar el cuarto trimestre, que se pudieron despachar durante el pasado trimestre. Por el otro, la industria de fabricación de smartphones hace acopio de los componentes necesarios con bastante antelación y no discute tanto los precios a los productores de chips, porque requiere productos de la máxima calidad, con lo que tiene más recursos para comprar lo que necesita.
Cuando Morris Chang fundó TSMC en 1987 para fabricar chips por encargo, en una época en que el diseño y fabricación de chips estaban integrados, lo tomaron por poco menos que loco; ahora todos hacen cola y suplican que TSMC les fabrique los chips que han diseñado
Sin embargo, la fuerte presión de las compañías que han debido parar la producción durante varias semanas por la falta de semiconductores, especialmente los fabricantes de automóviles, ha provocado que se aceleraran algunas entregas respecto a otras y que las destinadas a los smartphones dejaran de tener la máxima prioridad, aunque fueran los que proporcionan mayor margen de beneficio para los suministradores.
Una industria tradicionalmente cíclica
La fabricación de semiconductores, especialmente las memorias, siempre ha sido muy cíclica y raramente la oferta ha estado acompañada por la demanda: unas veces ha habido escasez de oferta, con la consiguiente subida de precio de los productos disponibles, y en otros casos escasez de demanda, con precios hacia abajo. A esto se suma que los pedidos se hacen a varios meses vista, en previsión de una demanda de productos finales que no siempre se cumple, y provoca fuertes desajustes en los stocks.
El problema de las memorias, tanto las tipo DRAM utilizadas en las CPU como las NAND o flash de gran parte de los productos electrónicos, es que su fabricación exige invertir en líneas de producción que cuestan varios miles de millones de dólares. La puesta en marcha de las líneas de producción, desde que se encarga hasta que salen los primeros chips con un porcentaje de defectos reducida, se produce después de varios meses o incluso años, porque generalmente son equipos de tecnología punta, que son muy difíciles de ajustar.
Para acabar de complicar la situación, el fabricante de semiconductores no encarga una nueva línea hasta que prevé que habrá la suficiente demanda, que tiene que ser muy superior al cabo de unos años porque la producción típicamente se duplica o multiplica por cuatro con la nueva línea de producción (por ejemplo, se puede pasar a fabricar memorias con el doble de capacidad por unidad de producción; si encima, como ahora, se hacen memorias 3D, de varios pisos, la capacidad de producción aumenta de forma exponencial). La demanda debe aumentar necesariamente al mismo ritmo.
Se invierte cuando la demanda es más elevada
La disponibilidad de capital para invertir siempre ha sido un tema capital. Típicamente, se invierte en una nueva línea de producción cuando la demanda es muy elevada, porque los precios (y los márgenes de beneficio) son altos y hay dinero para invertir. Pero puede ocurrir (y no es raro que pase) que cuando la nueva línea está preparada para fabricar mucho producto sin defectos no haya la suficiente demanda y haya que vender a bajo precio.
Porque lo más usual es que cuando un fabricante ha decidido invertir en una nueva planta, su competidor o competidores hayan hecho lo mismo, debido a que todos han visto la misma oportunidad. La capacidad de producción, entonces, aumenta considerablemente de golpe y, aún cuando la demanda crezca, no es raro que haya exceso de oferta. Y más difícil es amortizar la inversión por parte del fabricante de semiconductores
El diseño de los chips, sin una fábrica asociada, se ha revelado con la pandemia como una gran falta de soberanía y una excesiva dependencia que Estados Unidos, Europa, Japón y China quieren corregir; al tiempo que Corea del Sur y Taiwan buscan mantener su liderazgo actual
Tampoco es extraño que los roadmap no se cumplan como estaban previstos al principio del proceso, como le está pasando a Intel en los últimos años, cuando en sus primeras cuatro décadas la maquinaria productiva de la veterana empresa funcionaba como un reloj suizo. Además, si de repente alguien decide embargar a algún gran fabricante y consumidor de semiconductores, como Trump hizo con Huawei, y, encima, ha venido una pandemia como la actual, lo raro habría sido que la cadena logística hubiera seguido funcionando como si nada, máxime teniendo en cuenta que ya estaba extraordinariamente tensionada.
Divorcio del márketing con la producción
Para acabar de complicar un panorama de por sí muy incierto, hay que tener en cuenta que los grandes departamentos de márketing empiezan a vender el producto mucho antes de que esté disponible e incluso cuando está en fase de diseño, con centenares de evangelistas que explican por todo el mundo las excelencias del producto futuro. Basta con recordar cuándo se empezó a hablar de 5G y de su latencia extraordinariamente baja, de un milisegundo, que aún no se ha conseguido.
Con los años, todo el mundo ha aprendido a distinguir el márketing de lo que vendrá y las cadenas de producción se han ido ajustando a la naturaleza fluctuante de la oferta y la demanda y a tocar de pies en el suelo. Pero ya hace algún tiempo que los ciclos de introducción de nuevos productos se han acelerado y, además, China, además de producir, ha pasado de comprar a vender productos altamente competitivos, quedando todo el engranaje comercial, productivo y ahora logístico sin margen de maniobra (y con el precio de las materias primas por las nubes).
En este entorno extraordinariamente complejo, ha aparecido un nuevo factor, que siempre se ha sabido que existía pero que no se ha tenido en cuenta: la soberanía o la independencia tecnológica. Hace medio siglo, cuando Japón empezó a hacer productos de electrónica de consumo muy competitivos frente a los europeos o estadounidenses, Ronald Reagan impuso unos fuertes aranceles para intentar remediar la situación en Estados Unidos, que no logró. Medio siglo más tarde, se ha intentado la misma receta con China, pero elevando la tensión comercial al máximo, sin tampoco ninguna evidencia de éxito.
Fabricar los chips, además de diseñarlos
Tanto el diseño funcional de un chip como la fabricación física de una oblea, compuesta por decenas o centenares de chips, son tareas sumamente complejas, que requieren en el primer caso unos recursos humanos considerables y, en el segundo, unos recursos humanos y materiales mucho más elevados, porque se necesita una infraestructura productiva extraordinariamente potente, de varios miles de millones de dólares y centenares o miles de personas para fabricar chips diminutos, como los de la imagen inferior de Samsung.
Morris Chang, que ahora tiene 90 años, ya trabajaba en Sylvania Semiconductor a mediados de los años cincuenta del pasado siglo, en lo que después fue Silicon Valley. Lo que hacían hace más de medio siglo el precursor Fairchild y después Intel, AMD, Motorola, Texas Instruments y algunos más era diseñar semiconductores y concebir la manera de fabricarlos. A finales de los cincuenta, Chang entró a trabajar en Texas, que le pagó los estudios de ingeniería eléctrica en 1961 (ya era ingeniero mecánico por el MIT) y se doctoró tres años después en la universidad de Stanford, vivero de pioneros de la electrónica.
Chang estuvo 25 años en Texas Instruments, hasta 1983, pero se dio cuenta que, como era chino, no podía subir muy alto, aunque había diseñado semiconductores muy avanzados y tenía la nacionalidad estadounidense pese a haber nacido en Taiwan. Pensó hacer lo que para todos era una locura: fabricar chips por encargo. Sun Yun-suan le compró la idea en 1985 y lo nombró presidente y consejero delegado del Instituto de Investigación de Tecnología Industrial de Taiwan, dependiente del Gobierno, después de dejar General Instrument y antes Texas Instruments. En 1987 fundó TSMC, que ahora es la compañía de semiconductores más valorada del mundo y en la que todos hacen cola para conseguir que le fabriquen alguno de sus diseños de chips.
En las tres últimas décadas, se ha extendido en Estados Unidos la idea contraria de Chang: diseñar chips y hacer que otros los fabricaran. En realidad, era el complemento perfecto: NVidia, fundada en 1993 por Jensen Huang y aún máximo responsable, fue una de las primeras compañías dedicadas a diseñar chips y uno de los grandes clientes de TSMC, como Qualcomm, AMD y después Apple. También Huawei ha sido uno de los grandes clientes de TSMC para los chips más sofisticados que diseñaba, hasta que Trump se cruzó en el camino de ambas compañías.
Esta división de las tareas en el diseño y fabricación de semiconductores ha dado grandes frutos a todo el ecosistema de la industria electrónica, pero la pandemia, como tantas otras cosas, ha puesto totalmente de manifiesto sus debilidades. Ahora, de repente, Estados Unidos ve la necesidad de mantener su potente industria de diseño de chips y sobre todo de contar con plantas de fabricación de semiconductores totalmente estadounidenses. Por lo menos, lo que se refiere a la fabricación de las obleas, porque su corte, encapsulado y verificación de los chips ya se verá: ahora está concentrada en China y en el Sudeste asiático, con unos encapsulados que son un prodigio mecánico, aparte del chip, como el de la imagen superior. La idea de Trump de conseguir que TSMC y Samsung instale fábricas de chips en suelo estadounidense ya no sirve, porque se mantiene la dependencia de otros países.
Una carrera contra reloj
Lo que Biden quiere hacer, y para ello ha solicitado del congreso la aprobación de un programa de 51.000 millones de dólares en diez años, es estimular la creación de una industria integrada de fabricación de chips. Es lo mismo que propugnan la Unión Europea, Japón y evidentemente China, que fue el precursor en 2015 con su programa Made in China 2025, mientras Corea del Sur y Taiwan la quieren reforzar, ambos con inversiones multimillonarias respaldadas por sus respectivos Gobiernos.
Como si de una subasta se tratara, las apuestas por ser fabricante de chips han subido vertiginosamente. La Unión Europea quiere hacer el 20% de los chips que consume, el doble que ahora, mientras el primer ministro de Japón, Yoshihide Suga, prevé anunciar el mes que viene un importante programa de impulso de la industria de fabricación de chips del país.
Varias compañías japonesas están construyendo plantas en Corea del Sur y Taiwan de producción de materiales básicos para la fabricación de semiconductores y equipos de fotolitografía, como también en China continental. Japón es líder en la producción de material para la fabricación de chips: Shin-Etsu Chemical y Sumco, por ejemplo, controlan el 60% del mercado mundial de obleas de silicio y entre varias compañías japonesas acaparan cerca del 90% del mercado mundial de productos fotoresistentes, entre ellos para la litografía ultravioleta extrema (EUV), que graba los chips con líneas de producción de la holandesa ASML.
Precisamente Lee Jae-yong, vicepresidente y uno de los máximos responsables de Samsung, se desplazó el pasado otoño a la sede de ASML, en plena pandemia, para negociar la entrega de varias líneas completas EUV para hacer chips, cuyo único fabricante es precisamente la compañía holandesa. ASML ha entregado por ahora 100 líneas EUV en todo el mundo y el 70% las tiene TSMC. El 30% restante se las reparten, por ahora, Samsung e Intel. Controlar toda la cadena de producción de chips es una tarea prácticamente imposible, pero que toda la fabricación de los chips avanzados diseñados por Estados Unidos se haga en una isla a tiro de piedra de China es igualmente absurdo, desde un punto de vista estratégico y de soberanía nacional. Si hasta ahora se ha hecho, es porque sólo se piensa en el beneficio inmediato.
Samsung prevé invertir hasta 2030 un total de 150.000 millones de dólares en la fabricación de memorias de semiconductor y chips lógicos, mientras el Gobierno de Corea del Sur acaba de anunciar un plan de apoyo de la industria de semiconductores de 450.000 millones de dólares, entre subvenciones y deducciones fiscales hasta finales de la década. Aparte de Samsung, el otro gran fabricante coreano es SK Hynix, que hace memorias.
En la ciudad de Pyeongtaek, al sur de Seúl, Samsung acaba de iniciar la construcción de una nueva línea de producción de chips de 200.000 metros cuadrados de superficie en planta, equivalente a 25 campos de fútbol y que supone una inversión de 25.000 millones de dólares (el edificio más grande que se ve en la fotografía superior de este artículo). Taiwan también hace lo mismo, con un fuerte apoyo estatal que ya propició la creación de TSMC, una compañía que prevé invertir 100.000 millones de dólares para aumentar su producción de chips.
China tampoco quiere quedarse atrás y, pese a los obstáculos que le impone Estados Unidos, sólo el año pasado se gastó 33.000 millones de dólares en subsidios a la industria, especialmente de semiconductores y de defensa, que supone el 14% más que la suma invertida en 2019, según el periódico japonés Nikkei. Pese a esta masiva inyección de capital, parece que China no logrará su objetivo de fabricar una cuarta parte de su demanda total de chips en 2025. Según la consultora IC Insights, China alcanzará el 19,4% del total en 2025.
El problema que tienen todos estos países que quieren ser soberanos en la fabricación de chips es que no se trata sólo de invertir dinero. Se necesitan de tres a cinco años para poner a punto una gran línea de producción de semiconductores, aparte de varios miles de millones de dólares y un numeroso grupo de personal altamente cualificado. Un personal escaso, que tanto Corea del Sur como Taiwan controlan de cerca para evitar fugas de cerebros, especialmente a China. Todo junto hace que la penuria actual de semiconductores no sea fruto de la casualidad.