En el sofocante verano asiático de mediados de junio, Taiwan Semiconductor Manufacturing Co envió urgentemente un equipo a Japón para visitar algunos de los proveedores de equipos de la empresa. ¿Por qué, quería saber, estas empresas decían que no podían entregar máquinas vitales a tiempo? TSMC es el fabricante de chips más grande del mundo, y sus proveedores siempre se habían esforzado al máximo para proporcionar lo que la poderosa empresa exigía, pero, por primera vez, recibió mensajes de disculpa.
La situación era muy delicada. TSMC se encuentra en medio de una expansión de 100.000 millones de dólares, impulsada por los gobiernos a raíz de la alarmante escasez de chips cruciales del año pasado. Pero el gigante taiwanés descubrió que sus propias cadenas de suministro están plagadas de cuellos de botella, que afectan a artículos que van desde lentes tan precisos que podrían enfocar un rayo láser en una pelota de ping pong en la luna, hasta válvulas y tubos aparentemente mundanos.
La misión de junio siguió los pasos de un viaje similar del jefe de gestión de la cadena de suministro de la compañía, JK Lin, y un grupo de trabajo a los EE. UU. en marzo, para investigar por qué las máquinas de fabricación de chips que TSMC ordenó allí tardaban hasta 18 meses en aparecer. .
En Japón, proveedores como Tokyo Electron, el fabricante de equipos de fabricación de chips más grande del país, y Screen Semiconductor Solutions le dijeron a TSMC que podrían perder incluso los plazos de entrega prolongados que prometieron, dijeron a Nikkei Asia fuentes familiarizadas con las complicadas reuniones.
Screen, una de las pocas empresas en el mundo que fabrica máquinas de limpieza química que son vitales en las plantas de fabricación de chips, presentó una lista de componentes oscuros que tenía problemas para obtener de su propia cadena de suministro. Válvulas, tubos, bombas y recipientes hechos de plásticos especiales: todo escasea.
Los problemas van en cascada de un proveedor a otro y dificultan resolver la escasez mundial de chips, los corazones y los cerebros que alimentan los dispositivos electrónicos, desde las PC y los teléfonos inteligentes hasta los automóviles.
Las dificultades ponen de relieve una serie de verdades inconvenientes, no solo para TSMC y sus rivales y proveedores, sino también para los responsables políticos de todo el mundo. En medio de las tensiones comerciales entre EE. UU. y China y las interrupciones por la pandemia, los gobiernos de China, EE. UU., Europa y otros lugares han decidido la fabricación de semiconductores “en tierra”. La llamada resiliencia de la cadena de suministro se ha convertido en un objetivo central de la política. Pero tal resiliencia es un mito.
Estos nuevos esfuerzos nacionales están respaldados por enormes subsidios e inversiones respaldadas por el estado. El Senado de los EE. UU. a fines de julio aprobó la Ley CHIPS de $ 52 mil millones. El gobierno de Japón respaldará a TSMC por una suma de 476.000 millones de yenes (3.500 millones de dólares) para construir una fábrica allí por primera vez.
El problema es que estos esfuerzos solo tocan el extremo visible de la cadena de suministro de semiconductores. Detrás de la producción de chips se encuentra una red de suministro de equipos y otros elementos que abarcan cientos de materias primas, productos químicos, piezas consumibles, gases y metales sin los cuales el proceso asombrosamente preciso de fabricación de chips no podría funcionar. China está dirigiendo una combinación de 1,5 billones de yuanes (221.000 millones de dólares) de inversiones públicas y privadas para replicar una cadena de suministro de chips dentro de sus propias fronteras, con resultados modestos hasta la fecha.
Algunos de los componentes y máquinas complejos necesarios para la fabricación de chips. Desde arriba a la izquierda, en el sentido de las agujas del reloj: husillos de bolas de alta precisión, un sistema de iluminación EUV de Zeiss, una válvula de cilindro de gas de ultra alta pureza de Rotarex, una máquina clasificadora de obleas de Infineon Technologies. © Fotos de Getty Images y cortesía de Zeiss
Si bien una industria de semiconductores globalizada solía funcionar sin problemas en docenas de países, el esfuerzo por replicar esta arquitectura dentro de países o regiones individuales ha revelado y exacerbado los cuellos de botella en la cadena de suministro, según las investigaciones de Nikkei Asia y las entrevistas con más de dos docenas de altos ejecutivos de la industria. de las principales economías de chips de EE. UU., la UE, Taiwán y Japón durante los últimos cinco meses. Al mismo tiempo, hay dudas sobre la sabiduría a largo plazo de la política y temores sobre si, si se pueden poner en marcha, muchas de estas fábricas finalmente podrían permanecer inactivas.
JT Hsu, director de semiconductores y materiales de Boston Consulting Group, dijo que incluso la meta de alcanzar entre un 70 y un 80 por ciento de autosuficiencia es “extremadamente difícil. . . Podría ser extremadamente desafiante para cualquier país o región cubrir todos los frentes”.
Este artículo es de Nikkei Asia, una publicación global con una perspectiva exclusivamente asiática sobre política, economía, negocios y asuntos internacionales. Nuestros propios corresponsales y comentaristas externos de todo el mundo comparten sus puntos de vista sobre Asia, mientras que nuestra sección Asia300 ofrece una cobertura detallada de 300 de las empresas cotizadas más grandes y de más rápido crecimiento de 11 economías fuera de Japón.
Suscríbete | Suscripciones de grupo
“No es sólo el [factories] que fabrican los chips, pero es todo lo que entra allí”, dijo Jens Liebermann, vicepresidente de materiales semiconductores en la unidad de negocios de materiales electrónicos de BASF, el grupo químico alemán. “Todos los materiales, productos químicos, gases y sus materias primas. Todos tienen que estar ahí. Todo se reduce a, ¿dónde está la fuente, dónde está la materia prima, dónde está la fabricación y quién puede manejar la logística?
Morris Chang, un anciano estadista de la industria de los semiconductores que fundó y presidió anteriormente TSMC, lo expresó sin rodeos en comentarios dirigidos a los EE. UU.
“Si desea restablecer una cadena de suministro de semiconductores completa en los EE. UU., no la encontrará como una tarea posible”, dijo en un foro de la industria el año pasado. “Incluso después de gastar cientos de miles de millones de dólares, aún encontrará que la cadena de suministro está incompleta y encontrará que tendrá un costo muy alto, un costo mucho más alto que el que tiene actualmente”.
Cuellos de botella aguas arriba
A pesar de lo insignificantes que puedan parecer, esas válvulas, tubos, tuberías, bombas y contenedores son un caso de estudio en complejidad, y están volviendo locos a los ejecutivos.
«¡No estoy bromeando! Todavía estamos recibiendo válvulas y tubos que pedimos hace más de un año”, dijo a Nikkei un ejecutivo de un proveedor taiwanés de TSMC. “Al abrir la caja, a menudo nos sorprendemos mucho. La caja puede contener solo 10 piezas de un pedido de 100 piezas”.
Con solo un puñado de proveedores especializados capaces de cumplir con los estándares anticontaminación y lidiar con la burocracia de fabricar artículos que también tienen un uso militar potencial, no ha sido una tarea fácil aumentar la capacidad, especialmente con suministros limitados de las materias primas detrás de ellos. .
Estos artículos están hechos de plásticos especiales llamados fluoropolímeros y son indispensables para el manejo de productos químicos corrosivos y agua ultrapurificada que fluye en todas las instalaciones de fabricación de chips y máquinas de fabricación de chips, donde los estándares siguen subiendo.
Los chips más avanzados, los que se utilizan para construir los últimos procesadores de iPhone y MacBook, por ejemplo, ahora están en el nivel de 5 nm. El tamaño nanométrico se refiere al ancho de línea entre los transistores en un chip. Un nanómetro es aproximadamente 1/100.000 del grosor de una hoja de papel o cabello humano. Cuanto más pequeño es el tamaño del nanómetro, más avanzados y potentes son los chips y, por lo tanto, más difíciles de desarrollar y producir. A su vez, los fabricantes de chips necesitan colocar miles de millones de transistores en un chip. La tolerancia a un defecto o microcontaminación es extremadamente baja.
“El tamaño de un virus Covid es de aproximadamente 100 nm”, dijo a Nikkei Kevin Gorman, vicepresidente senior de transformación de la cadena de suministro integrada de Merck Electronics de Alemania. «Entonces puede ver cuán refinado es el trabajo de fabricación de chips y por qué todos los materiales son críticos».
Cuando se trata de válvulas y tubos de grado semiconductor para manipular productos químicos, es crucial que no se conviertan en una fuente de contaminación. Según el análisis de Nikkei Asia, solo unos pocos proveedores en todo el mundo tienen la capacidad de cumplir con los requisitos más exigentes. CKD y Advance Electric de Japón y Entegris de EE.UU., son proveedores calificados de válvulas; Iwaki de Japón es el principal proveedor de bombas para el manejo de productos químicos; fuentes de la industria se refirieron a Agru de Austria y Georg Fischer de Suiza como proveedores esenciales de los sistemas de tuberías críticos para las plantas de astillas.
Hay cientos de productos químicos involucrados en la producción de semiconductores. Para evitar la contaminación, se manipulan en salas limpias, como esta de la fábrica de Intel en Oregón, EE. UU. © Intel Corporation
El Acuerdo de Wassenaar, un acuerdo multinacional firmado por más de 40 países para evitar que dichos componentes se envíen a estados rebeldes para uso militar, agrega trámites burocráticos que brindan otra barrera para los nuevos participantes.
Siga la cadena de suministro aguas arriba y surgirán más cuellos de botella con respecto a los fluoropolímeros a partir de los cuales se fabrican estos componentes. Uno de estos materiales, conocido como PFA, solo lo suministran Chemours de EE. UU. y Daikin Industries de Japón. Requiere un amplio conocimiento para procesar, y no hay competidores en el horizonte.
Otros fabricantes clave de materiales de fluoropolímero incluyen Solvay de Bélgica, 3M de EE. UU., Gujarat Fluorochemicals de India y HaloPolymer de Rusia. Pero no todos están calificados para construir materiales de grado semiconductor y deben suministrar a una amplia gama de otras industrias más allá del sector tecnológico. Las fuentes de Rusia se han retirado debido a la interrupción y las sanciones causadas por su guerra en Ucrania.
Hsu Chun-yuan, director de desarrollo de negocios de United Integrated Services, un constructor líder de salas limpias para TSMC y el fabricante de chips rival Micron Technology, dijo a Nikkei que «las fuentes de fluoropolímeros están limitadas» y ha habido «aumentos en la demanda de las industrias de chips y baterías». , impulsada por el boom del vehículo eléctrico”.
¿Y más arriba aún? Los fluoropolímeros se procesan a partir de espato flúor, también conocido como fluorita, un mineral del que China controla casi el 60 por ciento de la producción mundial, según datos de la empresa de investigación de mercado IndexBox. China ha identificado durante mucho tiempo al espato flúor como un recurso estratégico y, a fines de la década de 1990, limitó las exportaciones debido a su importancia para las industrias, desde la agricultura, la electrónica y los productos farmacéuticos hasta la aviación, el espacio y la defensa. El mineral a menudo se etiqueta como una «tierra semi-rara».
Según IndexBox, México es el segundo mayor productor de espato flúor con alrededor del 10,8 por ciento del mercado el año pasado, seguido de Mongolia y Sudáfrica. En Europa, Bulgaria y España juntas controlan alrededor del 5 por ciento del mercado mundial. En un documento de revisión de la cadena de suministro publicado por la Casa Blanca en 2021, EE. UU. señaló los riesgos de los materiales críticos sujetos a la dominación extranjera e identificó el espato flúor como uno en una lista de «materiales críticos y estratégicos deficitarios». El informe no señaló su vínculo profundo con la industria de fabricación de chips. Dijo que aumentar las fuentes de minerales críticos, fortalecer las reservas y aumentar la capacidad de fabricación, procesamiento y reciclaje de América del Norte podría resultar en menos interrupciones durante las «futuras crisis mundiales».
Problemas similares surgen en el manejo de gases como el neón, usado en litografía, y C4F6, un gas de flúor usado en grabado. Ambos cuentan con Ucrania o Rusia como una importante fuente de suministro, que se ha visto interrumpida por la guerra. El equipo para trasladarlos también es muy especializado.
Solo un puñado de empresas, incluidas Rotarex de Luxemburgo y BBB Neriki Valve y Hamai Industries de Japón, están calificadas para suministrar válvulas de ultra alta pureza para los cilindros de gas que utiliza la industria de semiconductores, según muestran las verificaciones de la cadena de suministro de Nikkei Asia. Rotarex controla cerca del 80 por ciento del mercado y solo produce estos artículos específicos en Luxemburgo.
Las válvulas, construidas con acero inoxidable y otras aleaciones, deben soportar extensos procesos de verificación y deben estar certificadas por el gobierno debido a los peligros de fugas y explosiones. Tomaría «10 a 20 años» para que un nuevo participante cumpla con los estándares y pruebas de diferentes autoridades gubernamentales para la certificación, algunos…