El fabricante de chips taiwanés aumenta la producción para acabar con la escasez de chips

Mientras el mundo lidia con una escasez de chips en curso, un gigante silencioso entre los fabricantes de chips se ha comprometido a invertir $ 100 mil millones durante tres años para aumentar la producción.

Puede que Taiwan Semiconductor Manufacturing Company no sea un nombre familiar, pero con un valor de mercado de más de $ 550 mil millones, es una de las 10 empresas más valiosas del mundo. Ahora, está aprovechando sus considerables recursos para traer de vuelta a suelo estadounidense la fabricación de chips más avanzada del mundo.

CNBC realizó un recorrido exclusivo por la planta de fabricación de $ 12 mil millones, o fabulosa, en las afueras de Phoenix, Arizona, donde TSMC comenzará a fabricar chips de 5 nanómetros en 2024. La compañía dice que producirá 20,000 obleas cada mes.

«Estas son partes que se usarán en muchos lugares diferentes: CPU, GPU, IPU, etc. Se usarán en teléfonos inteligentes», dijo Rick Cassidy a CNBC. Cassidy es la directora de estrategia de TSMC y la presidenta y directora ejecutiva del proyecto de TSMC en Arizona.

TSMC fabrica componentes clave para todo, desde teléfonos móviles hasta aviones de combate F-35 y la misión Perseverance Rover de la NASA a Marte. A principios de este mes, anunció planes para una nueva fábrica en Japón, donde producirá chips con tecnologías más antiguas, para cosas como dispositivos domésticos y ciertos componentes de automóviles. TSMC también es el proveedor exclusivo de Apple de los chips más avanzados dentro de todos los iPhone actualmente en el mercado y la mayoría de las computadoras Mac.

«Pero permanecen en un segundo plano, en términos de mercados finales. Así que Apple recibe todos los elogios cuando sale un nuevo teléfono», dijo Joanne Itow, directora general de fabricación de Semico Research.

«Somos discretos. Dejamos que nuestros productos hablen por sí mismos. Su éxito trae todo el negocio que podríamos esperar», dijo Cassidy.

Estados Unidos fue el lugar de nacimiento del silicio avanzado, pero durante décadas, ha estado perdiendo participación de mercado en Asia, donde el 79% de la producción mundial de chips se produjo en 2020, según la asociación de la industria SEMI. Calculó que Estados Unidos fue responsable del 12% de la fabricación mundial de chips el año pasado, frente al 37% en 1990.

TSMC solo fue responsable del 24% de la producción mundial de semiconductores en 2020, frente al 21% en 2019, según la compañía. Cuando se trata de los chips más avanzados utilizados en los últimos iPhones, supercomputadoras e IA automotriz, TSMC es responsable del 92% de la producción, mientras que Samsung es responsable del otro 8%, según el grupo de investigación Capital Economics.

«Se ha convertido casi en un monopolio a la vanguardia, y todas esas operaciones de fabricación, en su mayor parte, están fuera de Taiwán, Hsinchu. Eso se convierte en un asunto de importancia nacional para Estados Unidos, pero no solo para Estados Unidos, sino el mundo occidental «, dijo Christopher Rolland, analista senior de semiconductores de Susquehanna.

Junto con chips de vanguardia de 3 y 5 nanómetros, TSMC también fabrica chips más grandes para productos como cepillos de dientes eléctricos y cafeteras. Los automóviles suelen utilizar chips de 28 a 40 nanómetros menos avanzados. Todos los tipos de chips se han visto afectados por la escasez. Los fabricantes de automóviles, incluidos GM y Toyota, han detenido la producción en algunas plantas. Y es probable que Apple reduzca sus objetivos de producción de 2021 para el iPhone 13, con pedidos de algunos modelos retrasados ​​más de un mes.

Cuando Morris Chang propuso por primera vez la idea de TSMC en la década de 1980, los inversores se mostraron escépticos. Nacido en China y educado en Harvard, MIT y Stanford, Chang se mudó a Taiwán después de 25 años en Texas Instruments. Allí, el gobierno le pidió que creara una empresa de semiconductores taiwanesa que se convertiría en líder mundial. Su idea: centrarse solo en la fabricación, lo que ahora se conoce como una fundición pura.

«Cuando solo estás concentrado en una cosa, haces una cosa realmente bien», dijo Cassidy, quien se unió a TSMC hace 23 años después de lo que describe como una fascinante reunión de una hora con Chang.

Chang apostó fuerte por una necesidad que aún no existía. Cuando fundó TSMC en 1987, gigantes como Intel y Texas Instruments se enorgullecían de diseñar y fabricar sus propias fichas. Un dicho legendario en la industria en ese entonces era «Los hombres de verdad tienen fabulosas».

«Cuando Morris salió a buscar financiación, acudió a muchas empresas con nombre que conoces y les dijeron: ‘Morris, tu idea no despegará. Si la haces despegar, no podrá escalar’ ‘. . ‘»

Pero a medida que los chips se volvieron más complejos, fabricarlos se convirtió en una empresa enorme. Los analistas dicen que construir una fábrica hoy lleva al menos dos años y $ 10 mil millones. Se ha vuelto casi imposible incluso para las empresas de chips más grandes (Intel, Nvidia, Broadcom, Qualcomm, AMD) hacerlo todo y mantenerse al día con la tecnología más avanzada. Intel, por ejemplo, todavía diseña y fabrica sus propios chips, pero se ha quedado atrás de Samsung y TSMC en los últimos años y ahora confía en TSMC para fabricar algunos de sus chips.

«Si fueras un diseñador inteligente, no tendrías que tener miles de millones de dólares y una fabulosa detrás de ti por primera vez con el surgimiento de TSM», dijo Rolland.

Ahora, cada paso importante de la fabricación de chips suele estar a cargo de una empresa independiente. Algunos, como Arm y MIPS, se centran en la propiedad intelectual y la arquitectura, proporcionando los componentes básicos para diseñar chips. Luego están las empresas de automatización de diseño electrónico como Cadence y Synopsys que escriben el software utilizado para diseñar chips. Solo una empresa, ASML, fabrica las máquinas de luz ultravioleta extrema de 180 millones de dólares necesarias para grabar diseños en los chips más avanzados. Luego están las empresas sin fábulas de gran éxito que diseñan los chips, como Apple, Qualcomm, Nvidia y muchas más.

Cuando estas empresas sin fábulas despegaron, TSMC se encontró en un volante fabricando más y más chips del mundo.

«Esto ha permitido [TSMC] no sólo para ponerse al día, sino en mi opinión, superar a Intel, para convertirnos en la mejor tecnología de fabricación del planeta «, dijo Rolland,» una de las 10 empresas más valiosas en términos de capitalización de mercado en el mundo «.

TSMC cotizó por primera vez en la Bolsa de Valores de Taiwán en 1994, y en 1997 se convirtió en la primera empresa con sede en Taiwán que cotiza en la Bolsa de Valores de Nueva York. En la década de 2000, se había puesto al día con las otras 20 empresas que fabricaban los chips más avanzados en ese momento. A medida que la tecnología siguió avanzando, más y más empresas se quedaron atrás. Hoy en día, solo quedan dos fabricantes que pueden fabricar los chips de 5 nanómetros más avanzados: TSMC y Samsung.

En 2013, Apple comenzó a confiar en TSMC para fabricar sus chips de la serie A para el iPhone, ya que dejó de depender de Samsung, un competidor directo en los teléfonos móviles. Hoy en día, hay un chip TSMC dentro de todos los iPhone del mercado. Y Apple también se ha alejado de Intel, ahora confiando en TSMC para fabricar los chips dentro de la mayoría de las Mac.

En 2018, a los 86 años, Chang se retiró como presidente de TSMC. Su radical idea de fundición pura sigue dando sus frutos. Con la apertura de una nueva fábrica en Taiwán el próximo año, TSMC está en una carrera con Samsung para fabricar los primeros chips de 3 nanómetros del mundo, con Intel planeando llegar allí para 2025.

En este momento, ninguna fábrica de EE. UU. Puede fabricar chips de 5 nanómetros. Pero TSMC está cambiando eso.

«Si desea más capacidad, debe construir más fábricas. Y esa es una de las razones por las que nos estamos mudando a Estados Unidos», dijo Cassidy. «Nuestros clientes nos quieren en Estados Unidos. El gobierno de Estados Unidos nos quiere aquí».

El director técnico de TSMC, Tony Chen, llevó a CNBC a un recorrido por el sitio donde se está construyendo una fábrica de cuatro pisos de 2.3 millones de pies cuadrados. Chen ha dirigido otros 17 fabulosos proyectos de construcción en sus 23 años con TSMC.

«Este proyecto está diseñado como una fábrica de 5 nanómetros. En realidad, es una copia de la fábrica que tenemos en Taiwán», dijo Chen.

Cerca de allí, una de las grúas más grandes del mundo se elevaba a su altura máxima de 200 pies. La grúa de 2.300 toneladas se llevó al sitio en 153 semirremolques. El supervisor del sitio Jim White dijo que los contratistas han movido casi 4 millones de yardas cúbicas de tierra y han usado más de 260 millones de galones de agua desde que comenzó la construcción en abril.

Construir una fábrica y hacer chips requiere una cantidad increíble de agua, no un recurso abundante en medio del desierto. La fuente de agua más grande de Arizona es el agua subterránea, pero los pozos profundos en las grandes granjas están consumiendo agua más rápido de lo que se repone naturalmente. Chen dijo que TSMC necesita alrededor de 4,7 millones de galones de agua cada día para apoyar la producción.

TSMC no es ajeno a la escasez de agua. Taiwán enfrenta su peor sequía en 56 años, algo que TSMC dijo que no ha afectado la producción. En Arizona, dijo TSMC, un centro de tratamiento de agua en el lugar reciclará hasta el 90% del agua utilizada en la fábrica.

«Y luego, en última instancia, esa agua se reinyectará en el acuífero en asociación con la ciudad de Phoenix después de que se proporcionen la ósmosis inversa y otras soluciones tecnológicas», dijo Chris Camacho, presidente y director ejecutivo del Greater Phoenix Economic Council. Ayudó a negociar el trato que trajo el proyecto a Arizona.

Otro desafío es que la mayoría de los especialistas en 5 nanómetros tienen su sede en Asia. Para resolver esto, la gerente de relaciones académicas de TSMC, Roxanna Vega, dijo que la compañía traerá a algunos de sus principales expertos de Taiwán.

«Se les considera expertos en la materia sobre lo que hacen en nuestras fábricas de allí», dijo Vega. «Será una asignación temporal … dos, tal vez tres años».

TSMC dijo que ya envió a más de 250 nuevas contrataciones estadounidenses a Taiwán durante 12 a 18 meses para ponerse al día.

«La oportunidad de entrenar en nuestro gigafab de 5 nanómetros en Taiwán es para darles una idea de cuán inmensas y cómo van a estar las herramientas, la maquinaria y todo lo que van a estar aquí en Arizona», dijo Vega.

La diversificación es una razón clave para que TSMC lleve la fabricación avanzada a los EE. UU.

«Taiwán no es muy bueno en lo que respecta al diseño de semiconductores analógicos, y si se muda a Estados Unidos, podrá acceder a un número mucho mayor de diseñadores analógicos», dijo Rolland.

La mayoría de las 12 fábricas de TSMC se encuentran en Taiwán y China, lo que deja al mundo vulnerable a posibles desaceleraciones por desastres naturales, incluida la sequía actual allí, o las tensiones geopolíticas de la región. Sin embargo, algunos expertos se refieren a TSMC como el «escudo de silicio» de Taiwán en su tensa relación con China.

«Los medios pintan una imagen muy sombría de esta situación», dijo Rolland, «pero en realidad soy mucho más optimista, en parte debido a esta idea. [of] el escudo de semiconductores, debido a esta relación mutuamente beneficiosa entre el continente y el propio Taiwán. China en este momento los necesita para su fabricación de vanguardia «.

Estados Unidos también depende en gran medida de los chips que salen de Taiwán, una razón clave por la que el gobierno trabajó duro para convencer a TSMC de traer su tecnología aquí.

«Arizona tiene varios programas, incluido el crédito fiscal para instalaciones calificadas y el crédito fiscal para trabajos de calidad, que es realmente un incentivo para ayudar a reducir el costo de las operaciones», dijo Camacho. «Además de eso, la ciudad de Phoenix armó un paquete de infraestructura de $ 200 millones que ayuda a TSMC a acceder al agua y la infraestructura adicional necesaria».

La administración Biden ha propuesto $ 52 mil millones en subsidios para que empresas de chips como TSMC fabriquen en suelo estadounidense.

Los informes de la industria estiman que una inversión de 50.000 millones de dólares por parte del gobierno de los EE. UU. Permitiría la construcción de 19 fábricas en los EE. UU. Durante los próximos 10 años, duplicando efectivamente la capacidad nacional de fabricación de chips.

A medida que continúa la escasez, se están realizando inversiones similares en todo el mundo. La asociación de la industria SEMI proyecta 72 nuevas fábricas o grandes expansiones que estarán en línea para 2024, 10 de ellas ubicadas en América del Norte y del Sur.

«Escuché más anuncios de inversiones en los últimos dos, tres años que en toda mi vida», dijo el presidente y director ejecutivo de la SEMI, Ajit Manocha. «Y en base a eso, creemos que para fines del próximo año, deberíamos comenzar a ver algo de alivio en la escasez de chips».

Hasta entonces, a medida que la demanda sigue aumentando, TSMC está aumentando los precios de los chips hasta en un 20%, según un informe de The Wall Street Journal. El costo podría filtrarse a los consumidores en el precio de la electrónica. TSMC también continúa aumentando la capacidad de producción, incluso en los EE. UU., Donde el sitio de Arizona de 1,100 acres ciertamente tiene espacio para una segunda fase.

Mire el video para ver el recorrido exclusivo por el sitio de TSMC en Arizona y dentro de las enormes fábricas del gigante de los chips en Taiwán.