A finales de 2020, Huawei luchaba por su supervivencia como fabricante de teléfonos móviles.
Unos meses antes, la administración Trump había impuesto a la empresa china sanciones devastadoras, aislándola de las cadenas mundiales de suministro de semiconductores.
Las sanciones impidieron que cualquier persona sin permiso fabricara los chips diseñados por Huawei, y la compañía estaba luchando por adquirir nuevos chips para lanzar teléfonos más avanzados.
En respuesta, Huawei decidió apostar su negocio de chips y dispositivos móviles de 67 mil millones de dólares en un acuerdo complicado con Semiconductor Manufacturing International Corporation, una fundición respaldada por el estado conocida por su ambición de alcanzar a los principales fabricantes de chips a nivel mundial.
SMIC anunciaba que había encontrado una manera de producir chips más avanzados utilizando equipos anticuados. Tomaría más tiempo que el proveedor anterior de Huawei, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, costaría más y podría no funcionar. Pero fue una oportunidad. Huawei se puso en contacto con SMIC para crear un nuevo “sistema en un chip” para teléfonos inteligentes, cuyo nombre en código es Charlotte.
Las probabilidades estaban en contra de las dos empresas. En diciembre de 2020, SMIC se unió a Huawei en la lista de sanciones de Estados Unidos, lo que significa que cualquier empresa que quisiera vender tecnología a SMIC necesitaría el permiso de Washington.
Para construir Charlotte, SMIC tendría que lidiar con un proceso avanzado con el que no estaba familiarizado y nuevas restricciones para adquirir y administrar equipos complejos. Un ejecutivo de una empresa de chips cercano a SMIC lo comparó con “medir un elefante en la oscuridad”.
La gente prueba el nuevo teléfono inteligente Mate 60 en la tienda insignia de Huawei en Beijing © Kevin Frayer/Getty Images
Sin embargo, casi tres años después, en agosto de 2023, se presentó discretamente al público un nuevo dispositivo Huawei: el teléfono de la serie Mate 60, con tecnología de Charlotte, ahora conocido como chip Kirin 9000S.
A pesar de los obstáculos, el Kirin 9000S ofrecía un rendimiento comparable al de los chips de Qualcomm de uno o dos años, según varios equipos de pruebas.
El Mate 60 salió volando de los estantes en China, y el regreso de los chips de Huawei después de años de sanciones fue aplaudido con entusiasmo por nacionalistas y fanáticos de la tecnología.
En Estados Unidos reinaba la confusión sobre cómo Huawei había superado las sanciones para producir los chips. Jake Sullivan, asesor de seguridad nacional de Estados Unidos, dijo que Estados Unidos necesitaba obtener “más información” sobre el Kirin 9000S.
«Quizás el hecho más sorprendente sobre el avance de Huawei es que muchos líderes del gobierno estadounidense quedaron evidentemente sorprendidos», escribió Gregory Allen, director del Centro Wadhwani de IA y Tecnologías Avanzadas, en un informe en profundidad sobre el nuevo teléfono de Huawei.
Ni Huawei ni SMIC han dado ninguna pista sobre cómo lograron la hazaña. Pero las entrevistas con docenas de expertos y conocedores de la industria ofrecen una visión más cercana hasta el momento de cómo las empresas dedicaron vastos recursos al proyecto, con el apoyo del Estado chino, para mantener la participación de mercado, y ahora han abierto la puerta a avances en tecnología de punta. Producción de chips de IA.
Si pueden mantener este impulso determinará si China puede sostener su industria de semiconductores y alcanzar la supremacía tecnológica global en medio de los desafíos geopolíticos actuales. ¿Es el Kirin 9000S una prueba de que el país todavía puede competir con sus rivales, a pesar de las sanciones? ¿O las empresas simplemente capturaron un rayo en una botella?
La mayoría de las fuentes que hablaron con el Financial Times pidieron permanecer en el anonimato debido a la sensibilidad de la industria de los semiconductores.
Máquinas menos eficientes
Uno de los puntos de referencia más reconocidos en la fabricación de chips es el de 7 nanómetros. Aunque aparentemente es una referencia al tamaño del nodo de proceso, es una abreviatura industrial de tecnología de punta para producir chips de alto rendimiento que alimentan teléfonos inteligentes y centros de datos.
El A12 en el corazón del iPhone XS de Apple y el Dojo D1 que impulsa la conducción semiautónoma de Tesla se produjeron utilizando el proceso de 7 nm de TSMC.
SMIC ofreció dos versiones del proceso de 7 nm, la N+1 y la N+2 mejorada. Según varias personas familiarizadas con la situación, el chip Kirin 9000S se produce en N+2.
Pero mientras empresas como TSMC y Samsung utilizaron equipos de litografía ultravioleta extrema (EUV) para construir estos chips, SMIC utilizó máquinas menos eficientes de ultravioleta profundo (DUV), dicen expertos y analistas de la industria.
“Al principio fue por limitaciones presupuestarias”, afirma un experto en semiconductores familiarizado con el camino del desarrollo de la tecnología SMIC. «EUV es muy caro y el proceso avanzado de SMIC está generaciones por detrás de TSMC, lo que lo dejó sin muchos clientes ni ingresos».
La litografía, mediante la cual circuitos eléctricos se tallan en obleas de silicio, es fundamental para la fabricación de chips. Las máquinas de litografía más avanzadas ofrecen mayor resolución, lo que significa líneas más delgadas y más detalles, lo que permite que los chips sean más pequeños.
Ambas máquinas pueden lograr procesos de 7 nm, pero EUV es más eficiente y preciso, lo que genera menos desperdicio.
SMIC utilizó máquinas DUV para repetir los pasos de fabricación de chips que otros hicieron con unidades EUV, con el fin de aumentar la densidad de los transistores. Pero esto tuvo un efecto perjudicial en la tasa de rendimiento, que mide la proporción de chips en funcionamiento versus defectuosos en cada oblea.
Componentes de un teléfono inteligente Huawei Mate X5, incluido un chip Kirin 9000s fabricado en China por SMIC © James Park/Bloomberg
Según ASML, el fabricante holandés de máquinas de litografía, se necesitan 34 pasos de litografía para alcanzar los 7 nm en la maquinaria DUV, en comparación con solo nueve pasos con la EUV. Los pasos de producción adicionales resultan en mayores costos de producción y menores rendimientos.
Con cada paso adicional, se desecharían más chips y los costos de los equipos aumentarían, dice Brady Wang, analista de semiconductores de Counterpoint. También se consumen más componentes y materiales. Pero lo que comenzó como un expediente presupuestario se convirtió en una necesidad después de que el equipo EUV que SMIC había encargado a ASML en 2019 fuera bloqueado, según tres personas familiarizadas con la situación.
La avanzada máquina de litografía está sujeta al Acuerdo de Wassenaar, un acuerdo multilateral de control de exportaciones formado por más de 40 naciones para restringir la venta de productos que podrían tener un doble propósito militar.
SMIC logró reunir equipos de plantas existentes y aquellos recibidos antes de las sanciones de Washington para mantener en funcionamiento la línea de producción de 7 nm, dicen dos fuentes cercanas a los proveedores de SMIC.
Pero esto todavía lo dejó sin el soporte adicional que ASML normalmente brinda a los clientes de máquinas altamente complejas. «La situación es dura», afirma un ejecutivo de una empresa de chips cercano a SMIC. «Básicamente, no hay actualizaciones de software ni ingenieros de fábrica de equipos para realizar servicios de mantenimiento».
Los funcionarios estadounidenses se sorprendieron de que SMIC pudiera adquirir los repuestos y los servicios técnicos necesarios para mantener operativas sus instalaciones de producción de 7 nm incluso después de los controles de exportación, dice Allen.
Las sanciones occidentales han impedido que China importe el equipo de litografía EUV de ASML para la fabricación avanzada de chips © ASML
Los expertos de la industria cercanos a SMIC reconocen que es posible que algunos equipos se hayan obtenido en violación de los controles de exportación. Según Reuters, el fabricante estadounidense de equipos semiconductores Applied Materials ya está siendo investigado por posibles violaciones de las restricciones a la exportación.
Applied Materials dijo en un comunicado a los medios de comunicación que «está cooperando con el gobierno y sigue comprometido con el cumplimiento de las leyes globales, incluidos los controles de exportación y las regulaciones comerciales». AMAT no respondió a una solicitud de comentarios.
A cualquier costo
Los fabricantes de chips suelen asociarse con empresas de diseño de chips para probar equipos y procesos de fabricación en una nueva instalación. Así, por ejemplo, TSMC colaborará con Apple en los chips producidos en su línea de procesamiento de 3 nm.
Para las líneas de producción mejoradas de 7 nm de SMIC, Huawei fue el conejillo de indias. Pero el fabricante de teléfonos generó ingresos y validación para SMIC, y jugó un papel crucial en la redefinición de varias facetas de la línea de producción, según tres personas familiarizadas con las instalaciones de SMIC. «Los ingenieros de Huawei se pueden ver en todas partes de la planta de SMIC en Shanghai», dice uno de ellos.
SMIC también ha pedido ayuda fuera del país. Los estadounidenses tienen prohibido trabajar para los fabricantes chinos de chips avanzados debido a los controles de exportación, pero según dos ingenieros de chips familiarizados con SMIC, también empleó expertos de Taiwán, Japón, Corea del Sur y Alemania en un intento por mejorar la productividad.
«Estos expertos extranjeros aportan conocimientos técnicos sobre procesos avanzados que adquirieron de otras fundiciones», afirma uno de los ingenieros.
“El proceso de 7 nm tiene miles de pasos para mejorar”, afirma el segundo ingeniero. “Incluso a altas horas de la madrugada tuve que contestar el teléfono en la fábrica porque podría tratarse de una o dos mejoras críticas”.
Al parecer, el Estado chino ha decidido que vale la pena pagar la enorme factura de este esfuerzo.
Según una fuente familiarizada con el equipo de diseño de chips de Huawei, cuando SMIC recibió el pedido del Kirin 9000S, no contaba con un equipo capaz de ayudar a los ingenieros de diseño de chips a adaptar sus diseños a las especificaciones de proceso de las diferentes fundiciones. Huawei tuvo que adaptarse por sí sola.
Los rendimientos de producción del Kirin 9000S siguen siendo un misterio y ni Huawei ni SMIC han hecho declaraciones públicas al respecto. Una persona cercana a la producción del Kirin 9000S en los primeros días dice que el Kirin 9000S logró rendimientos de más del 30 por ciento durante la arriesgada fase de producción en volumen, el paso previo a la producción en masa.
La persona lo describe como una “cifra positiva en condiciones difíciles”, pero señala que es “al menos dos veces más en costo en comparación con una línea de producción con un rendimiento del 90 por ciento, el punto de referencia ideal para la fabricación de chips móviles”.
Los expertos de la industria creen que la financiación estatal china compensó los excesivos costes de producción de chips. Huawei recibió 6.550 millones de yuanes (948 millones de dólares) del gobierno chino en 2022, más del doble que el año anterior, según el informe anual de la empresa. SMIC ha recibido 6.880 millones de RMB en subsidios estatales durante los últimos tres años, con apoyo adicional del Fondo de Inversión en la Industria de Circuitos Integrados de China como accionista principal.
“El Estado chino aparentemente ha decidido que vale la pena pagar la enorme factura de este esfuerzo”, dice Douglas Fuller, un experto en la industria de semiconductores de China.
Próxima parada, IA
El Kirin 9000S ha causado sensación en China, permitiendo a Huawei recuperar la cuota de mercado perdida. Los expertos de la industria predicen que aumentará la producción de teléfonos inteligentes con chips Kirin; Jeff Pu, analista de Haitong International Securities, estima que para finales de 2024 se podrían fabricar hasta 70 millones de teléfonos inteligentes basados en Kirin.
Sin embargo, SMIC y Huawei han intensificado sus ambiciones y han ideado un plan para aumentar la producción de chips para sistemas de inteligencia artificial en respuesta al endurecimiento de las restricciones impuestas por Washington a las ventas de chips de alto rendimiento a China.
Los ejecutivos de gigantes chinos de Internet como Tencent y Alibaba han reconocido las dificultades que enfrentan para obtener chips de alto rendimiento, lo que los ha llevado a considerar alternativas locales.
Los analistas de la industria han promocionado la serie Ascend de chips AI de Huawei como reemplazos potenciales para las unidades de procesamiento gráfico de Nvidia, a pesar de que su rendimiento general está por detrás del del grupo estadounidense.
Stand de Tencent en la Conferencia Mundial de IA en julio. Fuentes cercanas a Huawei dicen que el gigante de Internet, que enfrenta dificultades para conseguir chips de alto rendimiento, compró chips Ascend 910b para pruebas a pequeña escala © Wang Zhao/AFP/Getty Images
Hasta que se introdujeron las sanciones en mayo de 2020, Huawei vendía chips Ascend AI fabricados por TSMC. Ahora, múltiples fuentes cercanas a la compañía dicen que ha revivido las líneas de productos, con chips de centro de datos de nuevo diseño fabricados por SMIC.
Tres fuentes cercanas a Huawei dicen que los gigantes de Internet Tencent, Baidu y Meituan han comprado chips Huawei Ascend 910b…
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