Escasez mundial de chips de computadora: muestra el peligro de las tendencias de producción de EE. UU.

Una pequeña y cada vez menor cantidad de chips de computadora del mundo se fabrican en los EE. UU

La orden ejecutiva del presidente Joe Biden que pide una revisión de las cadenas de suministro de productos críticos puso de relieve el declive de décadas en la capacidad de fabricación de semiconductores de EE. UU. Los semiconductores son los chips lógicos y de memoria que se utilizan en computadoras, teléfonos, vehículos y electrodomésticos. La participación de EE. UU. En la fabricación mundial de semiconductores es solo del 12%, frente al 37% en 1990, según la Semiconductor Industry Association.

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Puede que no parezca importante que el 88% de los chips semiconductores utilizados por las industrias de EE. UU., Incluidas las industrias automotriz y de defensa, se fabriquen fuera de EE. UU. Sin embargo, hay tres cuestiones que hacen que sean críticos para EE. UU. Como líder mundial en electrónica: menor capacidad, alta demanda global e inversión limitada.

La creciente dependencia de las empresas de chips estadounidenses en socios internacionales para fabricar los chips que diseñan refleja la capacidad disminuida de los Estados Unidos. Las empresas estadounidenses de semiconductores tienen el 47% del mercado mundial de venta de chips, pero solo el 12% se fabrica en los EE. UU. Cumplir con las expectativas de una electrónica cada vez más rápida e inteligente requiere innovación en el diseño de chips, que, a su vez, depende de las tecnologías de fabricación más avanzadas disponibles.

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Los avances en la fabricación de semiconductores se basan en la cantidad de transistores, el más pequeño de los componentes electrónicos de un chip, por milímetro cuadrado. Las tecnologías e instalaciones de fabricación de semiconductores más avanzadas, conocidas como fabs, están etiquetadas como 5 nanómetros, o millonésimas de milímetro. El número se refiere al proceso más que a una característica particular del chip. Generalmente, cuanto menor es la clasificación nanométrica, más transistores por milímetro cuadrado, aunque es una imagen complicada con muchas variables. Las densidades de transistores más altas son de aproximadamente 100 millones por milímetro cuadrado.

Taiwán y Samsung en Corea del Sur están desarrollando fábricas de 3 nanómetros, mientras que Estados Unidos aún no tiene una fábrica de 7 nanómetros. Intel ha anunciado que su fábrica de 7 nanómetros no estará lista para la producción hasta finales de 2022 o principios de 2023. Esto deja a Estados Unidos sin los medios para fabricar los chips más avanzados.

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Alta demanda global

Con la pandemia, la demanda de teléfonos celulares, computadoras portátiles y otros dispositivos para trabajar en el hogar y el mayor uso de Internet han ejercido presión sobre las fábricas para que aumenten la cantidad de chips que entregan para estos productos. La industria automotriz mundial predijo que la demanda de automóviles disminuiría durante la pandemia, por lo que redujo sus pedidos de chips semiconductores utilizados en sistemas de seguridad, control, emisiones e información para el conductor de vehículos. La industria automotriz ha reiniciado la producción, pero ahora se enfrenta a una escasez de chips semiconductores.

Recientemente, ocho gobernadores estatales le pidieron a Biden que redoblara sus esfuerzos «para instar a las empresas de obleas y semiconductores a expandir la capacidad de producción y / o reasignar temporalmente una porción modesta de su producción actual a la producción de obleas de grado automático». Esta reasignación «modesta» no se puede realizar sin causar escasez en otros lugares. Y no se puede hacer rápidamente. Por ejemplo, el gigante taiwanés de semiconductores TSMC ha informado de un plazo de entrega de seis meses desde la realización de un pedido hasta la entrega, y se estima que la producción de un chip demorará hasta tres meses.

Inversión federal limitada

Los gobiernos de Taiwán, Corea del Sur, Singapur y China invierten cada uno decenas de miles de millones de dólares cada año en sus industrias de semiconductores y se nota. Estas inversiones incluyen no solo las instalaciones en sí, sino también la I + D y el desarrollo de herramientas necesarios para pasar a la próxima generación de fábricas. Tales incentivos en los EE. UU. Siguen siendo mínimos.

TSMC planea invertir entre 25 y 28 mil millones de dólares este año solo en fábricas y ha prometido invertir 12 mil millones de dólares en una fábrica en Arizona. Para poner esto en perspectiva, se espera que la fábrica de TSMC de Arizona comience a procesar 20.000 obleas al mes, en comparación con los 1.000.000 de obleas en las instalaciones existentes de TSMC en Taiwán y China.

La orden ejecutiva de Biden sobre las cadenas de suministro es un paso importante para determinar las inversiones necesarias para mejorar las perspectivas de la industria de semiconductores de EE. UU.

Vía | scientificamerican

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