Los gigantes de los semiconductores compiten por fabricar chips de última generación

Las principales empresas de semiconductores del mundo se apresuran a fabricar los llamados chips procesadores de "2 nanómetros" que impulsarán la próxima generación de smartphones, centros de datos e inteligencia artificial.

Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) sigue siendo la favorita de los analistas para mantener su supremacía mundial en el sector, pero Samsung Electronics e Intel han identificado el próximo salto de la industria como una oportunidad para recortar distancias.

Durante décadas, los fabricantes de chips han tratado de fabricar productos cada vez más compactos. Cuanto más pequeños sean los transistores de un chip, menor será su consumo de energía y mayor su velocidad. En la actualidad, términos como "2 nanómetros" y "3 nanómetros" se utilizan para designar cada nueva generación de chips, en lugar de las dimensiones físicas reales de un semiconductor.

Cualquier empresa que consiga una ventaja tecnológica en la próxima generación de semiconductores avanzados estará bien situada para dominar un sector que el año pasado facturó más de US$ 500.000 millones en ventas mundiales de chips. Se prevé que esta cifra siga creciendo debido al aumento de la demanda de chips para centros de datos que alimentan los servicios de inteligencia artificial generativa.

TSMC, que domina el mercado mundial de procesadores, ya ha mostrado los resultados de las pruebas de proceso de sus prototipos "N2" -o de 2 nanómetros- a algunos de sus principales clientes, entre ellos Apple y Nvidia, según dos personas con conocimiento directo de las conversaciones.

Sin embargo, dos personas cercanas a Samsung afirmaron que el fabricante coreano de chips estaba ofreciendo versiones más baratas de sus últimos prototipos de 2 nanómetros para atraer el interés de grandes clientes como Nvidia.

"Samsung considera que los 2 nanómetros cambiarán las reglas del juego. Pero la gente sigue dudando de que pueda ejecutar la migración mejor que TSMC", afirma James Lim, analista del fondo de cobertura estadounidense de Dalton Investments.

Intel, antiguo líder del mercado, también se ha atrevido a afirmar que producirá su próxima generación de chips a finales del año que viene. Ello podría situarla de nuevo por delante de sus rivales asiáticos, aunque persisten las dudas sobre el rendimiento de los productos de la empresa estadounidense.

TSMC, que ha afirmado que la producción en masa de chips N2 comenzará en 2025, suele lanzar primero la versión para móviles, con Apple como principal cliente. Las versiones para PC y los chips informáticos de alto rendimiento diseñados para cargas de potencia más elevadas llegarán más tarde.

Los últimos smartphones estrella de Apple, el iPhone 15 Pro y el Pro Max, fueron los primeros dispositivos de consumo masivo en utilizar la nueva tecnología de chips de 3 nanómetros de TSMC cuando se presentaron en septiembre de este año.

Los retos que plantea el paso de una generación, o "nodo", de tecnología de proceso a la siguiente se intensifican a medida que los chips siguen haciéndose más pequeños, lo que plantea la posibilidad de un paso en falso que podría hacer perder la corona a TSMC.

TSMC declaró al Financial Times que el desarrollo de su tecnología N2 "avanza a buen ritmo y va por buen camino para su producción en serie en 2025, y será la tecnología de semiconductores más avanzada del sector tanto en densidad como en eficiencia energética cuando se introduzca".

Pero Lucy Chen, vicepresidenta de Isaiah Research, señaló que "el coste de pasar al siguiente nodo estaba subiendo, mientras que las mejoras de rendimiento se habían estancado. Pasar a la siguiente generación ya no resulta tan atractivo para los clientes", afirma Chen.

Los expertos subrayan que aún faltan dos años para la producción en serie y que los problemas iniciales son parte natural del proceso de producción de chips.

Los expertos de Samsung, que según la consultora TrendForce tiene una cuota del 25% del mercado mundial de fundición avanzada, frente al 66% de TSMC, ven una oportunidad para acortar distancias.

El conglomerado coreano fue el primero en iniciar el año pasado la producción en masa de sus chips de 3 nm, o "SF3", y el primero en hacer el cambio a una nueva arquitectura de transistores conocida como "Gate-All-Around" (GAA).

Según dos personas familiarizadas con la situación, el diseñador de chips estadounidense Qualcomm planea utilizar el chip "SF2" de Samsung en su próxima generación de procesadores para smartphones de gama alta. Esto supondría un cambio de rumbo después de que Qualcomm transfiriera la mayoría de sus chips móviles emblemáticos del proceso de 4 nanómetros de Samsung al equivalente de TSMC.

"Estamos bien equipados para preparar la producción masiva de SF2 en 2025", afirma Samsung. "Como fuimos los primeros en dar el salto y la transición a la arquitectura GAA, esperamos que el progreso de SF3 a SF2 sea relativamente fluido".

Los analistas advierten de que, aunque Samsung fue la primera en sacar al mercado sus chips de 3 nm, ha tenido problemas con su "tasa de rendimiento", es decir, la proporción de chips producidos que se consideran entregables a los clientes.

La empresa coreana insiste en que sus índices de rendimiento de 3 nanómetros han mejorado. Pero, según dos personas cercanas a Samsung, la tasa de rendimiento de su chip de 3 nanómetros más sencillo es de sólo el 60%, muy por debajo de las expectativas de los clientes y es probable que caiga aún más cuando produzca chips más complejos equivalentes al A17 Pro de Apple o las unidades de procesamiento gráfico de Nvidia.

"Samsung intenta dar estos saltos cuánticos", afirma Dylan Patel, analista jefe de la firma de investigación Semi Analysis. "Pueden afirmar todo lo que quieran, pero aún no han lanzado un chip de 3 nanómetros en condiciones".

Lee Jong-hwan, profesor de ingeniería de semiconductores de sistemas en la Universidad Sangmyung de Seúl, añadió que Samsung también sufría por el hecho de que sus divisiones de diseño de smartphones y chips eran feroces competidores de los clientes potenciales de los chips lógicos producidos en su división de fundición.

"La estructura de Samsung preocupa a muchos clientes potenciales por posibles filtraciones de tecnología o diseño", dijo Lee.

Mientras tanto, Intel, antiguo líder del mercado, promociona su nodo de próxima generación "18A" en conferencias tecnológicas y ofrece producción de prueba gratuita a las empresas de diseño de chips. La empresa estadounidense afirma que comenzará la producción de 18A a finales de 2024, lo que podría convertirla en el primer fabricante de chips en migrar a la próxima generación.

Pero CC Wei, director ejecutivo de TSMC, parece no inmutarse. En octubre declaró que, según la evaluación interna de la empresa taiwanesa, su última variante de 3 nanómetros, que ya está en el mercado, es comparable a la 18A de Intel en términos de potencia, rendimiento y densidad.

Tanto Samsung como Intel esperan también beneficiarse de clientes potenciales que quieran reducir su dependencia de TSMC, ya sea por razones comerciales o por la preocupación que les suscita una posible amenaza china a Taiwán. En julio, el director ejecutivo del fabricante de chips estadounidense AMD afirmó que "consideraría otras capacidades de fabricación" además de las ofrecidas por TSMC, en su búsqueda de una mayor "flexibilidad".

Leslie Wu, director ejecutivo de la consultora RHCC, afirmó que los grandes clientes que necesitan tecnología de 2 nanómetros quieren repartir la producción de chips entre varias fundiciones. "Es demasiado arriesgado depender exclusivamente de TSMC", concluyó. 

Sin embargo, Mark Li, analista asiático de semiconductores de Bernstein, cuestionó "hasta qué punto es significativo este factor geopolítico, en comparación con factores como la eficiencia y el calendario, algo que está abierto a debate. TSMC sigue siendo superior en cuanto a coste, eficiencia y confianza".