A medida que EE. UU. avanza para recuperar el liderazgo en microchips, algunos dicen que nunca se fue

En los últimos dos años, la escasez de microchips destacó la dependencia de Estados Unidos de los proveedores extranjeros y estimuló la aprobación de la Ley CHIPS, que asigna decenas de miles de millones de dólares como incentivos para que los fabricantes de chips construyan nuevas plantas de fabricación en los Estados Unidos.

Pero rehacer cadenas de suministro de fabricación bien establecidas, especialmente en Asia, es una tarea hercúlea, y «las empresas detestan hacerlo», según Yossi Sheffi, profesor de ingeniería del MIT y director del centro de transporte y logística de la escuela.

Sheffi cree que EE. UU. probablemente no reducirá su dependencia de otros países para la fabricación de chips, particularmente de China y Taiwán. «El [CHIPS Act’s] Los objetivos son loables, pero desde la perspectiva de la cadena de suministro, las posibilidades de que persuada a las empresas para que trasladen sus operaciones de fabricación a casa son muy bajas”, dijo.

Por un lado, los fabricantes de semiconductores tienen grandes inversiones en ubicaciones en el extranjero, y reubicar su fabricación en EE. UU. podría llevar décadas, dijo Sheffi, autora del nuevo libro. La cinta transportadora mágica: cadenas de suministro, IA y el futuro del trabajo. Además, trasladar la producción a los EE. UU. también podría cambiar el riesgo de interrupciones.

“Cambiar todo a los EE. UU. aumentará algunos riesgos, ya que todos los huevos estarán en una sola canasta”, dijo. “Reducirá los riesgos de dependencia de otros países, especialmente de los hostiles. Por lo tanto, lo mejor puede ser una combinación de relocalización y relocalización de amigos”.

Estados Unidos, donde se inventaron los semiconductores, produjo el 37 % del suministro mundial de chips en la década de 1990. Solo alrededor del 12% de todos los chips de computadora se producen en el país ahora.

En 2021, la disminución de la producción nacional de chips quedó expuesta por una crisis mundial de la cadena de suministro que provocó llamados para reubicar la fabricación en los EE. UU. Con el gobierno de los EE. UU. alentándolos, gente como Intel, Samsungmicras y TSMC dio a conocer planes para una serie de nuevas plantas en EE.UU. (Qualcomm, en asociación con GlobalFoundries, también dijo que invertiría $4.2 mil millones para duplicar la producción de astillas en sus instalaciones de Malta, NY).

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En agosto pasado, el presidente Joseph R. Biden Jr. promulgó la ley el CHIPS y la Ley de Ciencias; proporciona al Departamento de Comercio de los EE. UU. $ 52.7 mil millones para un conjunto de programas para «revitalizar» la posición de los EE. UU. en la investigación, el desarrollo y la fabricación de semiconductores. El primera ronda de incentivos por un total de $ 39 mil millones estuvo disponible en febrero.

Esencialmente, la Ley CHIPS es un intento de aumentar el porcentaje de microprocesadores producidos en EE. UU. cerrando la diferencia de costos con países como Taiwán, Corea del Sur y China. Los gobiernos de esa nación ya están subsidiando a los fabricantes de semiconductores.

Las cinco principales naciones productoras de semiconductores (China, Corea del Sur, Japón, Taiwán y los EE. UU.) también son los principales consumidores de la tecnología. (China fabrica principalmente tecnología de chips maduros, no los microprocesadores más avanzados).

Los microchips se encuentran en todo, desde equipos industriales y centros de datos hasta automóviles, teléfonos inteligentes y sistemas de juegos. Durante la próxima década, las industrias más grandes por ingresos de semiconductores serán servidores, centros de datos y almacenamiento de datos. Les siguen los teléfonos inteligentes, la electrónica industrial, la industria automotriz y la computación personal.

Adam Patrick Murray/IDG

“El factor más desafiante es la necesidad de mover toda la cadena de suministro, no solo las etapas finales de fabricación, sino [also] fuentes de materia prima, proveedores expertos, fabricantes de equipos líderes, etc.”, dijo Sheffi. “La fabricación de cualquier producto, a escala y con calidad y precios competitivos, requiere ecosistemas completos, o grupos, de múltiples empresas y es un esfuerzo hercúleo a largo plazo mover todo”.

Otro obstáculo: escasez de mano de obra calificada

Otros desafíos incluyen los costos iniciales significativos de construir nuevas instalaciones y crear cadenas de suministro nacionales para competir con las instalaciones en el extranjero. Además, existe una escasez mundial de mano de obra calificada para operar las fábricas, incluso en los EE. UU.

Una forma de abordar esa escasez de habilidades sería renovar las leyes de inmigración para facilitar que la mano de obra calificada de otras naciones trabaje en los EE. UU., según Sheffi. “Las soluciones internas no han funcionado bien en los EE. UU., en parte, debido a la reticencia de las empresas a invertir significativamente en una fuerza laboral móvil”, dijo.

Según Bob Johnson, vicepresidente de investigación de Gartner, una disposición importante de la Ley CHIPS que es prometedora es $13,200 millones en I+D y desarrollo de la fuerza laboral, y $500 millones para proporcionar seguridad de tecnología de comunicaciones de información internacional y actividades de la cadena de suministro de semiconductores. «…Hay mucho dinero para capacitar y desarrollar mano de obra», dijo.

Los fabricantes de microprocesadores han estado trabajando para alentar a los estudiantes a ingresar al campo. “Intel ha estado haciendo eso con los colegios comunitarios en el área de Portland y en Arizona durante dos años”, dijo Johnson.

Y Micron y el estado de Nueva York dijeron que gastarán $500 millones en desarrollo comunitario y laboral con un enfoque en las poblaciones desfavorecidas durante la construcción de la planta.

Intel

Tecnologías de micras

La otra disposición importante, pero que a menudo se pasa por alto, de la Ley CHIPS, es $ 1 mil millones reservados para la investigación de plantas de energía nuclear a pequeña escala para proporcionar electricidad a las fundiciones fabulosas de EE. UU.

Si bien la Ley CHIPS reserva miles de millones en incentivos, las estimaciones sugieren que financiar una nueva generación de fabricación de chips en EE. UU. podría costo $ 110 mil millones durante la próxima década, según el Instituto Brookings. Dos nuevas plantas que construye Intel en Arizona cuestan alrededor de $ 30 mil millones solo.

La construcción de una planta típica de fabricación de microchips de vanguardia cuesta alrededor de $ 15 mil millones de dólares. Eso es más que el Costo de $ 13.3 mil millones del portaaviones Gerald R. Ford, el barco más avanzado de su tipo actualmente en construcción. Se espera que tarde de tres a cuatro años en completarse. En comparación, los fabricantes como Intel y Samsung pueden comenzar con un campo vacío y tener una planta fabulosa en funcionamiento en aproximadamente dos años, dijo Johnson.

¿Está surtiendo efecto la Ley CHIPS?

Entonces, ¿la Ley CHIPS desempeñó un papel en el compromiso de los fabricantes de semiconductores con nuevas instalaciones en los EE. UU.? La respuesta probablemente sea no, dijo Johnson.

El anuncio de nuevas fábricas de semiconductores por parte de Intel, TSMC, Samsung, Texas Instruments y otros se produjo antes de que se aprobara la ley. La única excepción es Micron, que en octubre anunció planes para gastar $20 mil millones para construir una planta de fabricación en Nueva York, señaló Johnson. Micron dijo que también puede gastar hasta $ 100 mil millones durante los próximos 20 años en expansiones de la instalación.

En septiembre, Micron también comenzó la construcción de una instalación de fabricación de memoria cerca de su sede en Boise, ID. Esa planta fue la primera instalación nueva de Micron en los EE. UU. en 20 años.

Los incentivos gubernamentales y las inversiones en la fabricación de chips de semiconductores estadounidenses, como los de la Ley CHIPS, han sido parte de la industria de los semiconductores durante años, según Johnson. “Hay muchos políticos por ahí hablando de querer traer la fabricación de semiconductores avanzados de vuelta a los EE. UU. Y creo que eso es genial, pero ya ha estado aquí por bastante tiempo”, dijo.

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Lo que probablemente esté incentivando a los fabricantes de semiconductores más que los dólares del gobierno son los cambios geopolíticos. Taiwán es potencialmente un cuello de botella importante en cualquier cadena de suministro de productos electrónicos. Cualquier parte electrónica, ya sea para un teléfono inteligente, un televisor, una computadora doméstica o un centro de datos, probablemente incluya componentes críticos que llegaron a través de Taiwán.

“Si miras al otro lado del Estrecho de Taiwán, tienes a este gorila de 900 libras llamado China que dice: ‘Taiwán nos pertenece, y si no nos lo das, lo tomaremos en algún momento’. dijo Johnson. “¿Qué pasaría con la industria de los semiconductores si se destruyeran las fábricas de TSMC? Desastre.»

Antes de que el presidente chino, Xi Jinping, asumiera la presidencia en 2012, las naciones occidentales tenían una relación comercial relativamente saludable con China. Desde ese tiempo, se ha vuelto más polémico.

“Antes de que Xi llegara al poder, teníamos esta gran relación comercial. Y existía la creencia de que si tratabas a China como un socio adulto, comenzarían a actuar como tal; eso resultó ser una suposición muy mala”, dijo Johnson. “Entonces, sí, ¿la idea de traer toda la cadena de suministro de regreso a los EE. UU.? Probablemente no sea práctico.

«Pero quiere descubrir cómo diversificarse fuera de China tanto como pueda. Ya no considero a China como un socio comercial confiable».

Los semiconductores más avanzados provienen de tres empresas, Intel, Samsung y TSMC, que significa Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. Pero la tecnología avanzada de microchips, incluidos los equipos y los conocimientos técnicos para fabricar nuevos microprocesadores, ha sido dominada por Estados Unidos, Europa y Japón durante los últimos 30 años, dijo Johnson. En los EE. UU., Intel, Nvidia y Qualcomm dominan el diseño y la arquitectura de chips avanzados.

GlobalFoundaries

Si bien TSMC puede ser el fabricante por contrato más grande del mundo de chips semiconductores, eso se debe a que es una fundición para la tecnología de otras compañías. En otras palabras, empresas como Intel, Qualcomm, Nvidia y AMD diseñan y prueban los últimos microprocesadores y luego contratan a TSMC para fabricarlos.

“Intel promueve los chips. TSMC promueve la fabricación, porque eso es lo que venden, fabricación”, dijo Johnson.

Estados Unidos siempre ha liderado el mundo en investigación y diseño de microchips, y eso es lo más importante, según Johnson. Por ejemplo, Intel es el mayor empleador en Oregón, donde desarrolla procesos de microchip y los produce en pequeños volúmenes para probarlos antes de enviarlos al exterior para su fabricación. El año pasado, abrió una expansión de $ 3 mil millones a su planta de fabricación de desarrollo de tecnología global en Hillsboro, OR.

Si bien el gobierno está incentivando nuevas fábricas en los EE. UU., no tiene por qué hacerlo con las instalaciones de investigación y diseño, que nunca abandonaron los EE. UU.

En septiembre de 2022, Intel inició la construcción de un nuevo «mega-sitio» de semiconductores en las afueras de Columbus, OH, que se espera que albergue ocho fábricas de chips. Intel ha dicho que su inversión de $ 20 mil millones en el nuevo mega sitio impulsará la producción para satisfacer la demanda de tecnología de semiconductores más nueva.

TSMC, que fabrica el 95% de los procesadores de iPhone de Apple, anunciado a fines del año pasado que además de la primera fábrica de la compañía en Arizona, programada para comenzar la producción de tecnología de proceso N4 en 2024, ha comenzado la construcción de un segundo conjunto de fábrica para comenzar la producción de tecnología de proceso de 3nm en 2026.

La compañía está gastando aproximadamente $40 mil millones en las dos nuevas plantas, lo que representa la mayor inversión extranjera directa en la historia de Arizona y una de las mayores inversiones de este tipo en la historia de los Estados Unidos.

Se espera que las dos fábricas de TSMC Arizona creen 10.000 puestos adicionales de alta tecnología, incluidos 4.500 puestos de trabajo directos de TSMC. Cuando estén completas, las dos instalaciones de TSMC Arizona fabricarán más de 600 000 obleas al año, con un valor estimado del producto final de más de 40 000 millones de dólares.

“Entonces, en primer lugar, la industria de los semiconductores nunca abandonó los Estados Unidos”, dijo Johnson. “Pasea por GlobalFoundries’ [facilities] en Malta, Nueva York, o las fábricas de Intel en Arizona, Nuevo México y Oregón, las de Micron en Utah, las de Samsung en Texas, las de TI en Texas y… y digan que aquí no hay fabricación”, dijo Johnson.

“No es una cuestión de traer todo el maldito asunto de vuelta. Es una cuestión de seguridad, de verdad”, continuó. “El mundo es un lugar inestable y tener una parte de las cosas críticas aquí en Estados Unidos tiene mucho sentido. El liderazgo no es volumen. El liderazgo es quien controla la tecnología. ¿Quién controla la tecnología? Todas las principales empresas de chips tienen su sede en los EE. UU.”.