¿Conoce la cadena de valor del cangrejo del Mar del Norte antes de acabar en el rollo de cangrejo? Tras ser capturados y cocinados en el barco pesquero, nuestros langostinos vuelan a Marruecos. Allí, los trabajadores de bajo coste pelan a mano los cangrejos de sus caparazones antes de llevarlos por avión de vuelta a Alemania.
¿Por qué les cuento esto? Porque a pesar de toda la euforia europea por los chips, con la construcción de fábricas de chips subvencionadas con miles de millones de euros para que Alemania y Europa sean más independientes, se están olvidando los demás procesos de la cadena de valor.
Estados Unidos piensa en el futuro en materia de PCB y sustratos
El gobierno estadounidense ha presentado un proyecto de ley de subvenciones estatales por un total de 3.000 millones de dólares para reactivar la producción de PCB.
La ley bipartidista "Protecting Circuit Boards and Substrates Act of 2023" pretende completar la activación de la industria estadounidense de semiconductores a lo largo de la cadena de valor que comenzó con la ley CHIPS. Esto incentivará la inversión en la industria nacional de PCB.
En los últimos 20 años, la producción de PCB en EE.UU. se ha reducido del 30 % a menos del 5 % de la cuota de mercado mundial. El 90% de la oferta mundial procede ahora de Asia, el 56% de la cual procede de instalaciones de producción sólo en China (Fig. 1).
Fig. 1: Producción mundial de PCB en 2022 por ubicación de las empresas
Entre las principales disposiciones del proyecto de ley figuran 3.000 millones de dólares para financiar la construcción de nuevas fábricas de PCB, la formación profesional y la investigación y el desarrollo. Además, se concede un crédito fiscal del 25% a los compradores de PCB y sustratos fabricados en Estados Unidos.
Reindustrialización en lugar de desindustrialización europea
La "Ley de Protección de Circuitos Impresos y Sustratos" incentiva a las empresas estadounidenses a fabricar circuitos impresos en el país. Esto también restablecerá el suministro de componentes electrónicos militares sensibles y hará que los sistemas para la seguridad nacional, como los aeroespaciales, sean independientes de las importaciones. Además de los semiconductores, el Gobierno estadounidense quiere reconstruir todo el ecosistema microelectrónico para reducir la dependencia de China.
Se espera que el mercado de semiconductores
se recupere en 2024
El mercado de semiconductores alcanzó en 2021 un nuevo récord de facturación, en torno a los 600.000 millones de dólares. El crecimiento se ralentizó a partir de mediados de 2022, por lo que también se alcanzaron los 600.000 millones de dólares en el conjunto del año. Para el año en curso, Gartner prevé un descenso del -11,2%, hasta los 532.000 millones de dólares. Para 2024 se prevé un crecimiento del 18,5%, con unas ventas anuales de 631.000 millones de dólares.
Las tasas de crecimiento a principios de 2023 son muy poco homogéneas. Mientras que Taiwán y EE.UU. lograrán un crecimiento del 42% y el 50% respectivamente, China y el resto del mundo se contraerán un -23% y un -18% respectivamente (Tab. 1).
Tab. 1: Ventas de semiconductores por países 1er trimestre 2023 vs. 1er trimestre 2022
Se espera que el mercado de materiales de envasado de semiconductores crezca hasta los 29.800 millones de euros en 2027.
29.800 millones de aquí a 2027
Impulsado por la fuerte demanda de nuevas innovaciones electrónicas, se espera que el mercado mundial de materiales de envasado de semiconductores alcance los 29.800 millones de dólares en 2027 (Fig. 2). Esto representa una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 2,7% en comparación con los ingresos de 26,1 mil millones de dólares en 2022, según SEMI , TECHCET, el Consejo de Materiales Críticos y TechSearch International en su nuevo informe Perspectivas mundiales de los materiales de empaquetado de semiconductores.
La informática de alto rendimiento, el 5G, la inteligencia artificial (IA) y la introducción de tecnologías de integración heterogéneas y de sistemas en paquetes (SiP) están aumentando la demanda de soluciones avanzadas de envasado. El desarrollo de nuevos materiales y procesos que permiten semiconductores con mayor densidad de transistores y mayor fiabilidad también están contribuyendo al crecimiento del mercado.
Fig. 2: Mercado de materiales de envasado en 2022
TSMC invierte en backend
Fig. 3: TSMC Fab 6, la planta de empaquetado y pruebas avanzadas inaugurada en junio de 2023TSMC, la mayor fundición de chips del mundo con una cuota de mercado global del 54%, inauguró la "Advanced Backend Fab 6" en Hsinchu, Taiwán, en junio de 2023. Se trata de la primera fábrica automatizada de empaquetado y pruebas avanzadas de la empresa, con integración 3D FabricTM de procesos front-end y back-end y servicios de pruebas. La fábrica está preparada para la producción en masa de la tecnología de proceso SoIC (System on Integrated Chips). Esto implica el "3DFabric Advanced Packaging" y tecnologías de apilamiento de silicio como SoIC, InFO, CoWoS y procesos avanzados de pruebas.
La construcción de la "Advanced Backend Fab 6" comenzó en 2020 con el objetivo de apoyar la próxima generación de computación de alto rendimiento (HPC), inteligencia artificial, aplicaciones móviles y otros productos. Se espera que la fábrica tenga una capacidad de más de 1 millón de obleas de 12 pulgadas de tecnología de proceso de tejido 3D equivalente al año y más de 10 millones de horas de servicios de pruebas al año.
La tecnología clave que ofrece incluye el apilamiento de chiplets para mejorar el rendimiento de los chips y la eficiencia de costes.
¿Una fábrica de chips subvencionada con 9.900 millones de euros nos hará autosuficientes?
Ya se han firmado los contratos, se han comprado los terrenos y está previsto que la producción de chips empiece en 2027 o 2028. Pero a pesar de la subvención récord de 9.900 millones de euros, aún no parece claro qué anchos de estructura se van a producir aquí y para qué aplicaciones. 'Las inversiones hacen avanzar el ecosistema de semiconductores de categoría mundial' es la declaración oficial de Intel.
El estado actual de la técnica es la producción en masa de nodos de 3 nm (nodos tecnológicos) en el líder tecnológico TSMC, con el plan de reducir a 2 nm (N2) a partir de 2025.
Intel intenta ponerse al día y ha anunciado su intención de producir nodos de 1,4 nm en 2028.
Pero para Alemania y Europa, esto no es lo importante. Ni producimos ordenadores de alto rendimiento ni el "IPhone 15", en el que se instalarán este año los primeros chips de 3 nm. Entonces, ¿estamos subvencionando una fábrica de chips que produce tipos de semiconductores que no se necesitan en Europa?
Esta inversión altamente subvencionada no significa automáticamente un suministro preferente a la industria alemana o europea. Más bien, aquí se aplican a Intel las condiciones del mercado mundial.
Sin embargo, la disponibilidad de toda la cadena de valor, desde el front end hasta el back end, será decisiva. La producción de front-end en la industria de semiconductores se divide en tres secciones:
Front End of Line: En el FEOL, la producción comienza con la oblea desnuda y termina con el transistor totalmente ensamblado, la pieza central de todo microprocesador y chip de memoria.
Mitad de línea: el MOL constituye la interfaz entre el FEoL y el BEoL. Aquí se aplican las capas de tensión, el aislamiento de los transistores hasta el primer nivel de cableado y el contacto de las zonas de fuente y drenaje.
Back End of Line: El BEOL incluye la metalización para el cableado completo de los circuitos, así como la pasivación final.
Tras el front end, los chips acabados se ponen en contacto y se singulan en el back end. Esto incluye también el proceso de pruebas y el ensamblaje final de los chips (embalaje), que sigue realizándose en Asia.
En pocas palabras
- El gobierno estadounidense está promoviendo su industria de placas de circuitos y sustratos con la "Ley de protección de placas de circuitos y sustratos de 2023", dotada con 3.000 millones de dólares. Esto debería facilitar el acceso a todos los pasos del proceso a lo largo de la cadena de valor, desde la oblea hasta el chip empaquetado y el ensamblaje funcional en el país.
- Aunque sólo el 31% de todas las placas de circuitos impresos son producidas por fabricantes chinos, la influencia china es mucho mayor. Del 32% que las empresas taiwanesas poseen del mercado mundial de PCB por localización, la mayor parte de la producción se realiza en China continental y, por tanto, está sujeta al control estatal chino en todo momento.
- Los grandes esfuerzos de EE.UU. por construir una potente industria de semiconductores en el país o fuera de China también se pueden ver en el crecimiento del 50% de las ventas de chips en el primer trimestre de 2023 frente al primer trimestre de 2022.
- TSMC acaba de inaugurar Fab 6 en Hsinchu, Taiwán. Esta planta amplía significativamente las capacidades internas de empaquetado y pruebas avanzadas. La empresa está pasando de ser un fabricante por contrato (fundición) a un fabricante de dispositivos integrados (IDM) como Intel.
Toda la cadena de valor del chip empieza con el desarrollo de la arquitectura básica del chip, que crea ARM, por ejemplo. A continuación, fabricantes sin fábrica como Qualcomm, Apple y NVIDIA desarrollan el diseño final del procesador. Las fundiciones, como Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), líder del mercado mundial, producen el chip y se encargan de parte de las pruebas y el embalaje. Luego están los fabricantes de sustratos como AT+S, así como los fabricantes de ABF (Anjinomoto Buildup Film) para la tecnología mSAP y otros procesos aditivos y semiaditivos. Por último, pero no por ello menos importante, fabricantes de equipos como la empresa holandesa ASML, líder del mercado en sistemas de litografía EUV...
Lo que nos lleva a la producción de chips prevista por Intel en Magdeburgo, subvencionada con 9.900 millones de euros. Quizás sea un proyecto faro, pero en el mejor de los casos sigue siendo un pequeño paso muy caro hacia la autosuficiencia en la producción de chips.
Fig. 4: Maqueta de la fábrica de chips de Intel en Magdeburgo Aumento de la producción 2027/2028
Hubiera tenido más sentido invertir en infraestructuras alemanas, digitalización, educación, etc. para que Alemania volviera a ser más atractiva para la inversión.
No se puede comprar el futuro, ¡y menos con una economía planificada!
Con mis mejores deseos para el verano
Atentamente
Hans-Joachim Friedrichkeit
