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¿Por qué hay desabastecimiento de microchips?

Fábricas importantísimas de nuestra Comunidad, en los sectores automovilístico (léase PSA) y de electrodomésticos (léase BSH), se han visto obligadas a paralizar o ralentizar su producción. La razón: la falta de microchips. ¿Qué son los microchips? ¿Por qué necesitamos microchips en coches y lavadoras? ¿Dónde se fabrican? ¿Por qué hay carencia de microchips?

Microchip visto al microscopio; pueden apreciarse componentes basados en semiconductores y pistas metálicas.
Microchip visto al microscopio; pueden apreciarse componentes basados en semiconductores y pistas metálicas.
Jasper Nance

Los microchips son dispositivos electrónicos que recogen y almacenan información, la procesan y la transmiten. Como su nombre indica, son muy pequeños, apenas miden uno o unos pocos centímetros, y los componentes que los forman son mucho más pequeños. Hoy en día, en plena transición de un mundo analógico a un mundo digital, encontramos microchips no solo en objetos electrónicos donde uno se los podría fácilmente imaginar (ordenadores, móviles, televisiones, cámaras, tabletas, libros electrónicos...), sino en multitud de elementos de nuestra vida cotidiana, como coches, relojes, lavadoras, neveras, calderas, patinetes, cajeros, termómetros o el lector del billete del tranvía.

¿Realmente necesitamos tantos microchips?

Sin ser estrictamente necesarios, pues antes comprábamos coches, relojes, lavadoras y termómetros que no incluían elementos electrónicos, se han vuelto imprescindibles. Y la tendencia es irreversible. En los próximos años veremos que todos estos objetos no solo son digitales, sino que se conectan a internet (el llamado internet de las cosas), y habitaremos ciudades inteligentes o ‘smart cities’ colonizadas por dispositivos electrónicos. La reflexión es obvia:

Ya que son tan importantes, ¿se fabricarán por doquier: en nuestra comunidad autónoma, en nuestro país, en nuestro continente…? El lector avispado ya habrá imaginado que la realidad es bien distinta, lo cual explica las inquietantes noticias que hemos vivido estos últimos días. Profundicemos en el tema. 

Los microchips son unos objetos tecnológicos hipersofisticados que han visto una evolución increíble en los últimos 50 años. De hecho, algunos autores la consideran la revolución silenciosa más importante de este último medio siglo. En el año 2000, Kilby y Noyce recibieron el premio Nobel de Física por haber tenido la idea, 40 años antes, de integrar todos los elementos de un circuito electrónico sobre un bloque de silicio. Esta idea permitió integrar los dispositivos electrónicos, es decir, hacerlos más pequeños, más potentes y más rápidos. ¿Cómo? Usando una oblea de silicio como soporte y fabricando sobre esta oblea los diferentes elementos gracias a la litografía óptica, una técnica que permite transferir sobre la oblea, con gran precisión y velocidad, patrones dibujados sobre una máscara.

Hoy, con esta tecnología se fabrican 100 millones de transistores (elemento electrónico clave) en 1 milímetro cuadrado. Para conseguir esto, necesitamos ser capaces de fabricar los materiales que componen el microchip con una precisión de 10 nanómetros, todo un reto teniendo en cuenta que 1 nanómetro son apenas 5 átomos.

¿Qué retos plantea su fabricación?

Si bien en laboratorios de investigación como el Laboratorio de Microscopías Avanzadas de la Universidad de Zaragoza podemos alcanzar esta precisión de fabricación, lo difícil es conseguir esta precisión en toda la oblea de silicio de 30 cm de diámetro, de modo siempre perfectamente reproducible, y además conseguir fabricar con la suficiente rapidez. 

Un equipo de fabricación de litografía óptica de estas características cuesta nada más y nada menos que 100 millones de euros y en una planta de fabricación de microchips necesitaremos varios de estos equipos, además de otros muchos equipos de fabricación de materiales, caracterización de los microchips, etc., todos ellos alojados en una gigantesca sala blanca con ambiente supercontrolado para evitar cualquier mínima contaminación que haga a nuestros microchips inservibles. 

Resultado: una planta moderna de producción de microchips sobre obleas de silicio de 30 cm de diámetro cuesta diez mil millones de euros. La cifra es mareante, es similar a la anunciada recientemente por el Gobierno de España para ayudar a todo el sector de la hostelería, el turismo y el pequeño comercio por el efecto de la covid. A estas alturas, el lector quizás haya ya deducido que no existe ninguna de estas fábricas de microchips en nuestra querida comunidad de Aragón. ¿Y en España? Tampoco. Ninguna.

¿Dónde están las plantas modernas de producción de microchips?

Puede resultar sorprendente que un país como España, con casi 50 millones de habitantes y siendo la decimotercera economía mundial, no produzca ni un solo microchip. Pero esta es la realidad. Y Europa camina hacia la irrelevancia en la producción de microchips. Solo existe una empresa europea de cierta envergadura, STMicroelectronics, que realiza fabricación de microchips en factorías italianas y francesas, aunque no los de última generación. 

De hecho, los sofisticados microchips de última generación solo se fabrican en unas pocas factorías en Asia (Taiwán, Corea del Sur, China, Singapur…) y en EE. UU. Estas fábricas pertenecen casi en exclusiva a tres empresas: la taiwanesa TSMC, la coreana Samsung y la americana Intel. De hecho, existen en el mundo muchas empresas de componentes electrónicos que se denominan sin fábrica o ‘fabless’: diseñan los microchips y solicitan su fabricación a una de estas escasas factorías.

¿Adónde nos conduce todo esto? El hecho de que Europa se haya borrado de la fabricación de microchips nos deja en una posición de gran dependencia tecnológica de terceros países. Cuando el futuro que nos aguarda es esencialmente digital, Europa (no digamos ya España) ha abandonado no solo la fabricación de los microchips que permiten la tecnología digital, sino también el conocimiento (el famoso ‘know-how’) para hacerlo. 

¿Estamos hipotecando nuestro futuro? Es difícil de predecir, pero nuestra vulnerabilidad es muy grande y podríamos quedar al albur de condicionamientos e inestabilidades políticas. De entrada, estos últimos días ha quedado patente por un lado, la ultradependencia de la tecnología actual de los microchips y por otro, nuestra enorme debilidad en este campo. Hoy la causa está siendo la alta demanda de microchips provocada por la creciente digitalización generada por la covid. Mañana puede haber otro motivo. Para acabar con un rayo de esperanza, el pasado 7 de diciembre España acordó junto a otros 17 estados europeos una iniciativa sobre procesadores y tecnologías de semiconductores para diseñar un proyecto europeo multinacional en este campo.

José María De Teresa Investigador del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón. Presidente de la división de Física de la Materia Condensada de la Sociedad Europea de Física

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