La compañía taiwanesa TSMC lidera la industria de los semiconductores con una rotundidad inapelable. Su cuota de mercado actual roza el 54%, una cifra que la coloca muy lejos del 17% que comparten Intel y Samsung, sus dos competidores mejor posicionados. Este liderazgo tan sólido es el resultado de las dos grandes bazas que tiene esta empresa. Una de ellas es su capacidad tecnológica puntera. A finales del pasado mes de diciembre inició la fabricación de circuitos integrados en su nodo litográfico de 3 nm, por lo que solo Samsung le sigue el ritmo.
La otra cualidad de TSMC es su enorme capacidad de fabricación. Actualmente tiene plantas habilitadas para producir chips de alta integración en Taiwán, Estados Unidos y China, y está construyendo dos más en Arizona (EEUU), así como otras dos en Hsinchu (Taiwán) y el Parque Científico del Sur, en su país de origen. Hoy su mejor cliente es Apple, pero también fabrica semiconductores avanzados para NVIDIA, AMD, Qualcomm o MediaTek, entre muchas otras empresas. Incluso produce circuitos integrados para Intel.
Dadas las circunstancias no resulta extraño que para cubrir sus necesidades durante 2023 necesite reclutar a nada menos que 6.000 ingenieros. De una cosa no cabe duda: el éxito de TSMC se ha cimentado sobre una estrategia ambiciosa y muy bien orquestada durante casi cuatro décadas. De hecho, el camino que ha recorrido esta compañía desde que el veterano ingeniero Morris Chang la fundó en 1987 ha sido largo, y, en algunos momentos, tortuoso. Con toda probabilidad no ocuparía la posición que tiene de no haber contado con la complicidad de ASML. TSMC sin ASML no estaría donde está. ASML sin TSMC, tampoco.
TSMC no tenía un plan B
El desarrollo de los equipos de litografía de ultravioleta extremo (UVE) ha sido uno de los desafíos tecnológicos más imponentes a los que se ha enfrentado el ser humano hasta ahora. ASML tardó más de dos décadas en tener lista una máquina de litografía UVE plenamente funcional, y contó con el respaldo económico y tecnológico de sus mejores clientes.
Intel, sin ir más lejos, invirtió en 2012 4.000 millones de dólares en ASML para ayudarle a financiar el desarrollo de los equipos de litografía UVE. Hoy sigue siendo una de las mayores inversiones que ha afrontado esta empresa hasta la fecha.
No obstante, la compañía que lidera actualmente Pat Gelsinger no fue la única que respaldó económicamente a ASML en este proyecto. TSMC y Samsung hicieron lo mismo. De hecho, estas son las tres empresas que actualmente tienen los equipos de litografía UVE que produce la compañía de Países Bajos. Hoy ninguna otra corporación de la industria de los semiconductores tiene esta tecnología. Ni siquiera Nikon y Canon, que son los competidores más aventajados de ASML.
Hoy ninguna otra corporación de la industria de los semiconductores tiene la tecnología de ASML. Ni siquiera Nikon y Canon
Estas dos empresas japonesas intentaron poner a punto sus propias máquinas de litografía UVE, pero se vieron obligadas a retirarse de esta carrera debido al titánico esfuerzo económico y tecnológico que conllevaba. Actualmente ASML tiene el monopolio efectivo de esta tecnología, pero no todo es mérito suyo.
La compañía estadounidense Cymer fabrica la fuente de luz ultravioleta que se responsabiliza de transportar el patrón geométrico descrito por la máscara para que pueda ser transferido con muchísima precisión a la superficie de la oblea de silicio.
Y la empresa alemana ZEISS ha puesto a punto los elementos ópticos que se encargan de trasladar la luz UVE con una longitud de onda de 13,5 nm desde la fuente que se encarga de su emisión hasta la máscara que contiene el patrón geométrico.
Otras corporaciones también han hecho aportaciones relevantes al desarrollo de los equipos de litografía UVE de ASML, pero las de Cymer y ZEISS son fundamentales. Como cabe esperar, toda esta complejidad ha provocado que el coste de estas máquinas supere los 100 millones de dólares por unidad.
Ya conocemos con cierta precisión lo mucho que ha costado a ASML poner a punto esta tecnología, pero todavía no hemos reparado en lo importante que es para TSMC. Sin ella esta empresa difícilmente lideraría la industria de los chips con la solidez con la que lo hace. Probablemente ahora estaría peleando mano a mano con Intel y Samsung, y no acapararía más del 50% del mercado.
Morris Chang, el fundador de TSMC, apostó por la litografía UVE desde el principio. De hecho, puso encima de la mesa toda su capacidad económica y técnica para que el proyecto de ASML llegase a buen puerto. Nadie más en toda la industria hizo una apuesta similar.
Los equipos UVE tenían que funcionar. De lo contrario sus competidores se le echarían encima y toda la industria de los chips frenaría en seco
Chang sabía que los equipos de litografía de ultravioleta profundo (UVP) que estaban utilizando detendrían pronto su capacidad de desarrollo, y no podía permitírselo. No tenía un plan B. Los equipos de litografía UVE tenían que funcionar correctamente. De lo contrario sus competidores se le echarían encima y toda la industria de los chips frenaría en seco.
Como hemos visto, los desafíos tecnológicos que planteaba esta tecnología eran titánicos, y pese a trabajar codo con codo con los ingenieros de ASML estas máquinas seguían sin funcionar bien. En 2009, casi dos décadas después del inicio del proyecto UVE, la desesperación se apoderó de Morris Chang.
Sus ingenieros no daban con la tecla que buscaban para conseguir que la fabricación de chips a gran escala en la máquina de litografía UVE fuese posible, así que tomó una medida desesperada: ordenó a Shang-yi Chiang, su antiguo responsable del departamento de I+D, que abandonase su retiro en California, regresase a Taiwán y volviese al trabajo.
Chiang tenía un profundo sentido del deber, así que aceptó la petición de su antiguo jefe. Su regreso marcó un punto de inflexión para TSMC. El esfuerzo conjunto de los ingenieros de ASML y TSMC fructificó, y esta última compañía inició la producción de chips de memoria SRAM en sus equipos de litografía UVE en abril de 2017. El resto es historia.
Imagen de portada: TSMC
Bibliografía: 'Chip War', de Chris Miller
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