Taiwan concentra dos tercios de la producción mundial de semiconductores por encargo de terceros, gracias sobre todo a TSMC y UMC, pero ahora también está escalando muchas posiciones en el diseño de chips avanzados, rivalizando con las grandes empresas de Estados Unidos que diseñan pero que no fabrican chips. MediaTek es la empresa taiwanesa más conocida en este campo, con sus diseños de chips para smartphones que le fabrica TSMC, pero sus compatriotas Novatek, Realtek y Himax figuran asimismo entre las diez empresas más importantes de diseño de chips, según Trendforce.
El mercado mundial de semiconductores fabricados por encargo, para empresas que venden los chips que diseñan con su marca, pero que no los fabrican, se espera que crezca este año el 20%, alcanzando la cifra de 128.700 millones de dólares, según la consultora taiwanesa Trendforce, que conoce bien este mercado porque en Taiwan se fabrican nada menos que el 66% de todos los chips por cuenta de terceros, según el cálculo previsto para este año, y que es dos puntos superior al de 2021.
La compañía taiwanesa TSMC es el líder mundial indiscutible del mercado de chips por encargo, ya que se prevé que acapare el 56% de la fabricación mundial este año, tres puntos más que en 2021. Su compatriota United Microelectronics Corporation (UMC) seguirá controlando otro 7% de cuota mundial de este mercado, siempre según Trendforce, y el resto de compañías taiwanesas otro 3%. En total, se calcula que Taiwan fabrica el 66% de los chips diseñados por otros.
Taiwan tiene a TSMC como uno de los grandes fabricantes de chips y MediaTek como un gran diseñador de chips, pero también cuenta con fabricantes como UMC o diseñadores como Novatek, Realtek o Himax, que quiere potenciar
Las compañías de Corea del Sur, básicamente Samsung Electronics, tendrán este año una cuota del 17% de este mercado, un punto menos que el año pasado. Las compañías chinas, especialmente SMIC, aumentarán su cuota hasta el 8% del total mundial, ganando un punto respecto a 2021. Esto significa que el resto de compañías (estadounidenses, europeas y japonesas) se reparten únicamente el 10% del mercado de chips por encargo.
Que TSMC es el rey absoluto de la fabricación de chips para terceros, y además los más sofisticados, es bastante conocido, porque entre sus principales clientes se encuentran Apple, Qualcomm, Nvidia, MediaTek, Broadcom y AMD (este último con GlobalFoundries, otro grande del sector), que le confían gran parte de la fabricación de sus diseños de chips, sobre todo los más sofisticados.
TSMC también le fabricaba a Huawei los chips que diseñaba su filial HiSilicon hasta el embargo estadounidense. La pérdida de este importante cliente (le fabricaba sus procesadores para smartphones, los Kirin, y otros chips para equipos de telecomunicaciones) no le ha supuesto una pérdida de facturación a TSMC; al contrario, ha ganado cuota en un mercado creciente, como se ha indicado.
TSMC, un caso muy peculiar
La situación de TSMC en el mercado mundial de semiconductores es muy peculiar, porque no figura en la lista de los principales fabricantes, al elaborarse típicamente con las marcas de los productos finales y no con la suya, como es el caso de IC Insights, una de las consultoras más respetadas en este mercado. La lista de 2021, como se ve en la tabla inferior, está liderada por Samsung, que ha superado a Intel, y seguida después por los fabricantes de memorias SK Hynix y Micron.
Acto seguido en la tabla figuran Qualcomm, Nvidia, Broadcom y MediaTek como fabless, es decir, sin fábrica de chips, ya que los hace mayoritariamente TSMC, y después están Texas Instruments (TI) y AMD, otro fabless. Apple no figura en esta lista porque el principal producto que encarga con su marca (el procesador M1 de sus ordenadores e iPhone) se lo hace TSMC y no supone mucha facturación, a pesar de su gran importancia estratégica y que le está suponiendo un fuerte revés para Intel, que hasta hace pocos años le fabricaba todos los procesadores de sus Macs.
Como se ve en la tabla, estos diez “líderes en ventas de semiconductores” (porque IC Insights explícitamente no incluye a los fabricantes de chips pure-play, para terceros, como tampoco hace Gartner) acaparan nada menos que el 57,1% del total mundial, evaluado en 614.600 millones de dólares. Este porcentaje es del 42% si se cuentan sólo las cinco principales compañías, y del 79% si se contabilizan las 25 primeras de la lista de la consultora.
En 2010, el mercado total de semiconductores era de 321.000 millones de dólares, cerca de la mitad que en 2021. Las cinco principales marcas representaban entonces el 34% del total y las diez primeras el 48%. La concentración en estos diez últimos años ha subido pero, sobre todo, han crecido las empresas que encargan la fabricación de sus chips a terceros (principalmente a TSMC). En 2008, como se ve en la tabla, sólo estaba Qualcomm (que nunca ha tenido fábrica de chips) y en posición discreta.
Chips por encargo, un mercado crucial
El mercado de chips por encargo, que se calcula que será este año de 128.700 millones de dólares, como se ha indicado, representa apenas el 20% del total mundial, pero es crucial. Primero, porque se refiere a chips muy sofisticados, fabricados con reglas de diseño del entorno de cinco o menos nanómetros, sobre todo los fabricados por TSMC, y, segundo, porque las empresas que los encargan pueden integrarlos en un equipo muy competitivo y no tienen que preocuparse de su fabricación ni de controlar toda la cadena posterior de encapsulado y verificación, sólo del diseño del chip y de sus patentes asociadas.
A mediados de los ochenta, cuando Morris Chang recibió el encargo del presidente de Taiwan para fundar y desarrollar un centro de diseño y fabricación de semiconductores, el IRTI, financiado por el Gobierno, y posteriormente creó TSMC, nadie en Estados Unidos creía que fabricar chips por encargo era una buena idea. Por entonces, los fabricantes de chips, como los estadounidenses Intel, AMD, Texas Instruments, Motorola o Analog Devices, los europeos Philips y Siemens (posteriormente NXP e Infineon), ST y los fabricantes de equipos de telecomunicaciones, así como los japoneses NEC, Fujitsu, Toshiba, Matsuhita y otros diseñaban, fabricaban y encapsulaban sus chips. Treinta años después, sin embargo, descubrieron las bondades de subcontratar la fabricación de sus chips (sólo Intel se mantiene en sus trece aunque con fábricas propias en China continental, Irlanda, Israel y próximamente en Alemania). Es ahora, con la carestía de chips, cuando empiezan a ver los problemas y los empresarios de electrónica deben hacer cola y suplicar a los subcontratistas para que les atiendan.
Esta gran dependencia de las grandes marcas de semiconductores estadounidense de una isla tan diminuta como Taiwan ha dejado estupefactos a los políticos de Estados Unidos, que no tenían ni idea de la estructura de este mercado. Ha sido con la carestía del suministro de chips, que ha dejado entre otras paralizadas a múltiples fábricas de automóviles, cuando se ha caído en la cuenta de lo estratégico que es el mercado de chips. También ha permitido, sin embargo, que Estados Unidos pusiera contra las cuerdas a Huawei, al prohibir a TSMC que les vendieran chips a la compañía china, con la coartada legal de que el software que se emplea para fabricar los semiconductores y que utiliza TSMC está patentado por empresas de Estados Unidos.
La falta de personal cualificado amenaza al futuro de la industria de semiconductores: Taiwan empleaba a finales de 2021 a más de 290.000 personas, frente a las 225.000 de 2019; TSMC contratará a 8.000 personas y MediaTek otras 2.000 este año
Desde de un punto de vista económico y financiero, encargar la fabricación de los chips sofisticados a una empresa como TSMC (o a Samsung, como ahora hace Qualcomm) es muy rentable, porque los clientes no tienen que preocuparse de las ingentes inversiones necesarias para construir una planta de fabricación de chips ni de las oscilaciones de la oferta y la demanda.
El mercado mundial de semiconductores ha sido muy volátil hasta hace un par de años, con fuertes oscilaciones en la oferta y la demanda, lo que ha provocado quebraderos de cabeza a los inversores en fábricas de chips, que debían planificar a varios años vista. En el gráfico inferior de la SIA , la asociación de la industria mundial de semiconductores, se ven en rojo las oscilaciones históricas mensuales, de +60% a -40%, aunque la tendencia ha sido de crecimiento del mercado, de los 10.000 millones de dólares mensuales a finales de la pasada década a los 40.000 millones mensuales hace un par de años y los 60.000 millones mensuales actuales.
Fuente: World Semiconductor Trade Statistics, 29 abril 2022 (WSTS).
En marzo de 2022, la facturación de chips ha crecido el 23% respecto a marzo de 2021, de 41.110 millones a 50.580 millones de dólares, de media. Por regiones, la oscilación ha sido mucho mayor, del 40% de aumento en América al 25,7% de Europa o el 17,3% de China. En el último trimestre, la media de ventas respecto al trimestre anterior apenas ha variado, aunque en Europa ha crecido el 7,7% y en América ha caído el 5,3%, como se ve en la tabla superior. La caída de la demanda de ordenadores y de smartphones en el primer trimestre a nivel mundial, y la previsible ralentización de la economía, explica en parte estas cifras, aunque es un fenómeno muy complejo. Las oscilaciones del mercado de semiconductores siempre han sido una constante, pero su creciente importancia agrava sus repercusiones.
Fabricar más chips en Estados Unidos es un despilfarro, según Chang
En un encuentro organizado el 19 de abril por los influyentes Brookings Institution y el Centro internacional de estudios estratégicos (CSIS), ambos de Washington, sobre si la fabricación de semiconductores puede volver a Estados Unidos, Morris Chang, el fundador de TSMC, aseguró que sería un despilfarro que Estados Unidos aumentara su producción de chips dentro de su país, porque no sería globalmente competitiva ni capaz de rivalizar con TSMC, en una entrevista en remoto.
Chang tiene ahora 90 años. Nació en China en el seno de una familia de clase media y a los 18 años se trasladó a Estados Unidos, donde se graduó por el MIT en ingeniería mecánica y posteriormente se doctoró por la universidad de Stanford en ingeniería eléctrica. Vivió en su infancia y adolescencia la guerra chino-japonesa, después la segunda guerra mundial y posteriormente la guerra civil china. En Estados Unidos, trabajó en Texas Instruments y General Instrument en puestos de muy alta responsabilidad y tiene varias patentes de fabricación de chips, pero vio que, como chino de origen que era, aunque tuviera la nacionalidad estadounidense, su carrera siempre tendría un techo, por lo que aceptó el encargo de Taiwan.
Según Chang, los mismos productos que TSMC hace en su fábrica de Oregón, que tiene desde hace 25 años, cuestan el 50% más que los hechos en Taiwan, y considera que sería ilusorio pensar que estas diferencias de coste se pueden reducir con el tiempo. “Estados Unidos está en muy buena posición en tecnología de semiconductores y tiene los mejores equipos de diseño de chips y de líneas de producción de chips del mundo, mientras que TSMC no tiene ninguno”. En Taiwan existen algunos centros de diseño de chips, pero no son tan avanzados como los de Estados Unidos, añadió.
Respecto a que Taiwan no es un país seguro, Chang dijo que era un tema discutible. “Si hay una guerra en el estrecho de Taiwan, pienso que Estados Unidos tendría más motivos de preocupación que los chips”, aunque, añadió, “si no hay guerra, considero que aumentar la capacidad de producción de semiconductores en Estados Unidos es un ejercicio caro y un despilfarro [de recursos]”.
Puede que Chang esté en lo cierto, pero también seguir dejando que gran parte de los chips más sofisticados se hagan en una isla que casi se puede ir nadando desde China continental es bastante temerario. Y no sólo porque China reclama que Taiwan es parte de su territorio (y Estados Unidos no niega a nivel oficial) sino porque la isla es geológicamente muy inestable. Hace poco, hubo varios terremotos que paralizaron fábricas de chips, aparte de cortes de electricidad y suministro de agua.
Hace un par de días, el rotativo japonés Nikkei publicó que Japón y Estados Unidos están estrechando lazos para cooperar más en la fabricación y construcción de cadenas de suministro de semiconductores avanzados, un tema que se está tratando en la visita de estos días del ministro de Economía japonés, Koichi Hagiuda, a su homóloga estadounidense Gina Raimondo.
Estados Unidos, aparte de estar preocupada por su dependencia de Taiwan en chips, también lo está por la creciente importancia de China continental en la fabricación de chips. Las compras de maquinaria de fabricación de chips por parte de China, de 29.620 millones de dólares en 2021, con un aumento del 58%, frente a los escasos 7.600 millones de Estados Unidos, según la consultora Semi, han desatado todas las alarmas en el Capitolio.
Esta semana, The Economist afirma en un artículo que Estados Unidos está pensando en vetar la venta de equipos de fabricación de chips a China. Más del 30% de la facturación de Applied Materials, se hace a China continental, y otro tanto LAM Research y KLA, tres compañías estadounidenses que hacen equipos imprescindibles para fabricar chips. La holandesa ASML y la japonesa Tokyo Electron también, pero no tanto (Estados Unidos no deja que ASML venda sus líneas a la china SMIC, argumentado que parte del software es de Estados Unidos). El gráfico inferior de The Economist, en base a datos de Bloomberg, muestra las crecientes compras de equipos de China.
Fuente: The Economist (30 abril-6 mayo 2022).
El problema que tienen estos fabricantes de equipos de producción de chips es que, si dejan de vender a China, pierden uno de los tres clientes más importantes que tienen (los otros son Taiwan y Corea del Sur) y una gran fuente de beneficios. Las empresas de Estados Unidos apenas les compran nada, debido a que no necesitan los equipos porque subcontratan la fabricación de los chips a Taiwan, Corea del Sur y a China.
Falta de personal cualificado
La externalización de la fabricación de chips se ha vuelto tan importante que ya hace tiempo que afecta a toda la cadena de suministro de productos, aparte de su dimensión estratégica. Taiwan es consciente de que a medio plazo no podrá mantener su actual situación como gran productor de chips a todo el mundo. Estados Unidos, Japón y Europa ya están dando los primeros pasos para revertir la situación.
Aunque llevará mucho tiempo que occidente sea más soberano en la fabricación de chips, es previsible que baje la dependencia de Taiwan. Por eso, Taiwan está haciendo grandes inversiones para diseñar más chips, y no sólo fabricarlos. La isla cuenta con una importante demanda interna de chips, sobre todo en las placas de ordenadores y tabletas fabricadas por empresas del país (aunque muchas de ellas tienen plantas de ensamblaje en China continental).
Mediatek, como se ha dicho al principio, es el principal diseñador de chips de Taiwan. Sus procesadores para smartphones rivalizan con los de Qualcomm, junto con otros chips muy sofisticados que ha diseñado (y que le fabrica TSMC, que tiene su fábrica muy cerca). MediaTek es el cuarto diseñador mundial de chips, según TrendForce, pero en sexta posición está Novatek Microelectronics, en octava Realtek Semiconductor y en décima posición Himax Technologies, todas ellas con sede central y accionariado taiwanés.
El problema que tiene Taiwan para seguir dominando la fabricación (y ahora el diseño) de chips no es de tipo económico sino de falta de personal cualificado, como también les pasa a las empresas de semiconductores de Estados Unidos, Japón o Europa. Incluso en Corea del Sur y China tienen problemas para encontrar y adiestrar la mano de obra altamente cualificada que se necesita para gobernar una fab, una fábrica de semiconductores, y todo lo que representa. Que Intel haya decidido invertir una planta de chips en Alemania, donde aún queda talento pero que también necesitan otras compañías europeas, no es extraño, aparte de las generosas subvenciones que se espera que reciba.
Tsai Ming-kai, presidente de MediaTek, destacó en una reciente conferencia de prensa que el reto más importante que tiene Taiwan para el futuro desarrollo de la industria de semiconductores es la falta de talento y del personal altamente cualificado, que cada vez se necesita en mayor cantidad. Hace tiempo que en Taiwan se restringen mucho los visados para salir de la isla, por temor que se vayan a la competencia, aunque sean sólo los fines de semana. Japón y Corea del Sur también hacen lo mismo, mientras China ofrece generosos incentivos para que vuelvan a su país de origen los expertos que trabajan en Estados Unidos o Europa, aunque no hayan ni nacido en China ni tengan la nacionalidad china.
La industria de semiconductores de Taiwan empleaba a finales del año pasado a más de 290.000 personas, frente a las 225.000 de hace dos años, según el Instituto de investigación económica de Taiwan, un organismo oficial. En la isla habitan un total de 23,4 millones de personas, con lo que más del 1% se dedica a fabricar chips, que no son precisamente patatas fritas en este caso.
TSMC prevé contratar este mismo año a 8.000 personas y MediaTek otras 2.000 personas en sus centros de desarrollo y fabricación de semiconductores. UMC prevé contratar a 1.500 personas, mientras que la holandesa ASML dispondrá de 1.000 personas trabajando en Taiwan, una cuarta parte de su plantilla total. No es extraño, porque TSMC es uno de los tres grandes clientes de ASML; los otros dos son Intel y Samsung, con fabs que usan sus líneas de producción en Estados Unidos y Corea del Sur, pero también en China continental. Clientes de TSMC como Qualcomm, NVidia o AMD, así como Intel o Micron emplean en la isla a unas 2.000 personas.
La inversión económica necesaria para construir y, sobre todo, poner en funcionamiento a una gran planta de fabricación de semiconductores es, a fin de cuentas, un tema menor en este mundo de la fabricación de chips. Es necesario, ante todo, disponer de personal altamente cualificado, con subcontratistas cercanos para todo el aprovisionamiento sofisticado que se necesita, y también tener el mercado doméstico suficiente para rentabilizar el complejo. La industria de semiconductores de Taiwan no es obra de muy pocos años sino que se han tardado más de cuarenta en hacerla realidad, desde que Morris Chang aceptó el reto de dirigir el IRTI.