La fabricación de circuitos integrados sigue avanzando a toda máquina. El déficit al que se enfrentan desde hace meses industrias como la del automóvil, la electrónica de consumo o los electrodomésticos, entre muchas otras, no se debe a que no haya chips. Los fabricantes de semiconductores insisten desde hace meses en que están produciendo más que nunca, pero ni siquiera así son capaces de responder al incremento de la demanda.
En esta coyuntura es fácil intuir que debe de haber una demanda enorme de chips de alta integración, que son los que se producen utilizando las tecnologías fotolitográficas más avanzadas, como, por ejemplo, los nodos de 5 y 7 nm. Lo que no está tan claro es qué está sucediendo con los nodos más antiguos que implementan tecnologías de integración maduras y totalmente amortizadas, como, por ejemplo, la de 40 nm, o las que son incluso más veteranas que esta última.
El fabricante taiwanés de semiconductores TSMC, que es el mayor productor de chips del mundo, ha presentado hace unas horas el balance de su negocio durante el último trimestre de 2021, y buena parte de las cifras que recoge son sorprendentes. Como podemos intuir, una parte muy importante de sus ingresos proceden de los circuitos integrados que produce utilizando los nodos de 5 y 7 nm (este último es el que más contribuye a las arcas de la compañía desde el tercer trimestre de 2019).
Sin embargo, y aquí llega la sorpresa, las tecnologías de integración más antiguas siguen siendo un pilar fundamental de esta compañía. Que lo sean las fotolitografías que se mueven en el rango que se extiende entre los 10 y los 28 nm entra dentro de lo absolutamente razonable, pero que una parte muy importante de los ingresos de TSMC proceda de los nodos de 40, 45, 65 y 90 nm resulta sorprendente. Como estamos a punto de comprobar es muy razonable que estas fotolitografías sigan siendo utilizadas, pero lo que no es fácil prever es que tengan tanta importancia para esta empresa.
Fuente: Dr. Ian Cutress (AnandTech)
La gráfica que publicamos encima de estas líneas ha sido elaborada por Ian Cutress, uno de los editores de AnandTech, y recoge con mucha claridad la aportación que realiza a las arcas de TSMC cada uno de los nodos que permanecen en actividad. Los de 5 y 7 nm, como era de esperar, son importantísimos porque son los más avanzados que tiene esta compañía, y por esta razón están siendo utilizados para producir los chips de alta integración que podemos encontrar en el interior de algunos de nuestros dispositivos, como, por ejemplo, el procesador Snapdragon 888 de Qualcomm o el A15 de los iPhone 13, ambos de 5 nm.
Fabricar estos chips es costoso no solo debido a que emplean la tecnología fotolitográfica más avanzada y compleja que tiene TSMC en producción, sino también porque la economía de escala aún tiene margen de actuación sobre esta tecnología de integración. Esto quiere decir, sencillamente, que a medida que una empresa desarrolla sus recursos para incrementar su capacidad de producción, más se reducen sus costes de fabricación. Sin embargo, no es necesario utilizar chips de alta integración en todos los escenarios de uso.
Los microprocesadores de los smartphones, los ordenadores portátiles y de sobremesa, los servidores, las estaciones de trabajo y los equipos de comunicaciones, entre otros dispositivos, se benefician claramente de las ventajas que conlleva la utilización de una fotolitografía más avanzada, especialmente si nos ceñimos a su rendimiento por vatio. Sin embargo, hay muchos otros escenarios de uso en los que no es necesario utilizar las tecnologías de integración más avanzadas y caras.
La industria del automóvil y la de los electrodomésticos, por citar tan solo dos con las que la mayor parte de los usuarios estamos familiarizados, no requieren chips producidos con estas fotolitografías tan costosas. En un coche de última generación podemos encontrar decenas de chips, y posiblemente solo uno o dos, como, por ejemplo, los que se enfrentan a la ejecución de algoritmos de inteligencia artificial para implementar las tecnologías de asistencia a la conducción más avanzadas, requieren ser producidos utilizando tecnologías de alta integración.
El incremento de la demanda de los chips que utilizan fotolitografías consolidadas está provocando que los nodos de 28, 40, 45 y 65 nm también estén incrementando su producción
Esta es la coyuntura que explica por qué los nodos más antiguos siguen siendo cruciales para TSMC. Lo sorprendente es que, como podemos ver en la gráfica, durante el último trimestre de 2021 esta empresa ha ingresado más por los chips de 90 nm que en cualquier otro trimestre de los últimos cinco años. Pero aún es si cabe más interesante la tendencia que muestra la gráfica: el incremento de la demanda de los chips que utilizan fotolitografías consolidadas está provocando que los nodos de 28, 40, 45 y 65 nm también estén incrementando su producción.
Quién lo iba a decir hace tan solo dos años, justo antes de que explotase la crisis de los chips que nos ha colocado en la situación en la que nos encontramos hoy. Las cifras en las que hemos indagado en este artículo describen la actividad de TSMC, pero podemos estar seguros de que Samsung, Intel y GlobalFoundries, así como otros fabricantes de semiconductores más pequeños, también están contemplando cómo sus nodos de producción más antiguos, consolidados y plenamente amortizados están resurgiendo. La demanda de chips es tan alta que ni siquiera las tecnologías que parecían superadas y destinadas a cesar la producción están escapando al estrés que sacude este mercado.
Foto de portada | TSMC
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