Semiconductores: ‘corto circuito’ internacional

Autor : Diego Arias Serna

Las mujeres también están involucradas en el diseño y elaboración de circuitos integrados. Su inteligencia, paciencia y capacidad de concentración les permite ejecutar muy bien esa actividad.  

Cuando se va al mar y se camina sobre la arena, ¿cuántos saben que eso que está debajo de las plantas de los pies, ha sido el punto de partida del avance de la electrónica y de los dispositivos que han cautivado a muchas personas? Piensen no más en el computador. Esas diminutas piedras que se pisan, están constituidas principalmente de elementos metálicos, así como de oxígeno y silicio, también conocido como sílice, cuya fórmula química es SiO2, componente del cual después de un proceso fisicoquímico, se obtiene el material conocido como semiconductor. 

 Es decir, la naturaleza obsequia el componente a partir del cual se han logrado varias revoluciones tecnológicas. Avance que se inicia con el transistor, seguido con los circuitos integrados, conocidos popularmente como chips y en este XXI sigue con la nanotecnología. Escalar estos dispositivos ha sido una carrera en la que han competido empresas y países; lo que implica aplicar las ciencias básicas, en particular la física y la química, así como hacer inversión económica. Queda entonces claro que solo quienes han impulsado la ciencia básica y preparan a un grupo de personas e invierten capitales, pueden tener progreso tecnológico, generar empleo y producir riqueza.  

 Por otro lado, ese avance electrónico genera dividendos de valores de miles de millones de dólares, y todo a partir de los chips. Por eso, algunos países se preocupan por montar plantas de circuitos integrados y competir en el desarrollo de nuevos dispositivos. Últimamente, el avance de los semiconductores está generando un “corto circuito” internacional y se ha manifestado en la actitud de los gobiernos que buscan un ambiente más favorable para este progreso industrial e invierten millones de dólares, y, por supuesto, empresas que investigan y promueven una industria que pasó de lo micro a la nano. Asimismo, la universidad ha jugado un papel muy importante.  

 Para presentarles estas ideas relacionadas con los semiconductores, y por qué se está presentando una batalla mundial, como si fuera una guerra en la que participan países con más avance científica y tecnológicamente, se usarán dos documentos: El artículo titulado: ‘¿Hay que temer un parón electrónico?’, escrito por Evgeny Morozov y publicado este mes en Le Monde diplomatique en español, y el libro: ‘De lo micro a la nanoelectrónica’ presentado por José M. de la Rosa bajo la edición del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España y anunciado en mayo del 2021.  

 Morozov, además de ser un escritor bielorruso, investiga sobre las implicaciones políticas y sociales de la tecnología. Por su parte, De la Rosa es doctor en física, docente de la universidad de Sevilla y vicedirector del Instituto de Microelectrónica, de la misma ciudad española. El pensador de Bielorrusia enseña lo que está pasando con los semiconductores y por qué está asociado a un asunto de geopolítica; mientras que el científico español, presenta los aspectos de física e ingenieriles relacionados con el desarrollo de la microelectrónica y su paso a la nanoelectrónica, así como las aplicaciones. 

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 Políticos aterrados 

 Para que el lector empiece a ubicar el asunto, está bien iniciar con la introducción que hace Morozov de su artículo: “Los fabricantes de automóviles se ven obligados a parar sus cadenas de producción; resulta imposible encontrar las videoconsolas de última generación; los dirigentes políticos del planeta están aterrados: la escasez de semiconductores que afecta la industria mundial desde hace un año cobra visos de crisis geopolítica. Y pone en entredicho brutalmente el evangelio del libre comercio. Pero ¿pueden los estados garantizar su soberanía digital?”. 

 Hasta expresidentes de empresas electrónicas condenados por corrupción, podrían verse favorecidos por esta crisis. Morozov enseña que la escasez mundial de semiconductores tiene extrañas repercusiones, sobre todo en el plano geopolítico. Desde hace un año, los industriales tienen dificultades para obtener esos chips electrónicos que equipan los aparatos cotidianos, que van desde el computador hasta el tostador, pasando por la lavadora y la videoconsola. En mayo pasado, un consorcio de empresas de EE.UU. pedía al presidente surcoreano amnistiar a Lee Jae-Yong, expresidente de Samsung, que actualmente cumple una condena de 18 meses de prisión incondicional por corrupción.    

Morozov también expresa que, para paliar la vulnerabilidad de Estados Unidos en materia de chips, Samsung debía concretar sin demora sus proyectos de inversión de varios miles de millones de dólares en territorio estadounidense. Con su soberanía electrónica en juego, Washington súbitamente olvidaba el obligado discurso sobre el Estado de derecho y el respeto del procedimiento… Luego agrega, aunque esta crisis puede sorprender, no tiene nada de inusual: sobreabundancia y escasez se alternan con regularidad en el mercado de los chips electrónicos.  

Luego precisa que “no obstante, el episodio actual tiene lugar en un contexto marcado por un cuestionamiento general de las bondades de la globalización y el declive de la actividad industrial occidental. A esto se le añade la politización creciente de las altas tecnologías, que, al igual que la inteligencia artificial, se convierte en una cuestión estratégica de la confrontación entre EE.UU. y China”. A renglón seguido menciona: “Al dirigirse el pasado junio al Atlantic Council, un círculo de reflexión conservadora, el asesor económico del presidente Joseph Biden, Brian Deese, denunciaba el “coma artificial provocado por los políticos” en materia de semiconductores y recordaba que las estrategias públicas que protege y apoya las industrias nacionales son ya una realidad del siglo XXI”. 

 ¿Y Europa? 

Para contextualizar sobre otros países, se pregunta a propósito: “¿Y Europa que pinta en todo esto? La reacción de sus dirigentes se parece a la observada al otro lado del Atlántico: el pánico. El pasado mayo, Thierry Bretón, comisario responsable de la política digital, explicó que la Unión tenía que cambiar su política, “demasiado ingenua y abierta”, y fijarse como objetivo alcanzar al menos el 20 % de la producción mundial de semiconductores en 2030. Una manera adecuada de decir que, al contrario que Estados Unidos, Europa no ha sabido sacar partido de la globalización. Solo controla el 3 % del mercado de los diseñadores de chips sin fábricas”. 

 Según él, “en el top 50, la única empresa europea es la noruega Nordic Semiconductor; habría una segunda si, recientemente, los japoneses de Renesas Electronics no hubieran comprado la británica Dialog Semiconductor”. Parece ser que Europa le vendió el alma al diablo, como lo señala Morozov. Porque al haber subcontratado su defensa al Pentágono y su estrategia industrial a sus fabricantes de automóvil; y si un vehículo último modelo contiene entre 1.400 y 3.500 semiconductores, representando la electrónica más del 40% de su costo, entonces, Europa ha perdido la capacidad de planificar estratégicamente su producción electrónica; y parece estar feliz siendo arrastrado por la locomotora industrial de los chinos.  

 Como se dijo inicialmente, detrás de los semiconductores está la físico-química y la ingeniería, que juntas permiten el gran avance que se tiene actualmente en la electrónica. Esa es la función que cumple el texto de José Manuel de la Rosa, explicar los orígenes y el desarrollo de la microelectrónica y la nanoelectrónica, lo que se presentará brevemente en el recuadro.    

¿Qué es un chip? 
 
 De la Rosa, acudiendo a la Real Academia Española de la lengua, escribe: “El término chip se refiere a una “pequeña pieza de material semiconductor que contiene múltiples circuitos integrados con los que se realizan numerosas funciones en computadores y dispositivos electrónicos”. El término circuito integrado, CI, se define a su vez como “combinación de elementos electrónicos miniaturizados que se alojan en un único soporte de un material semiconductor”. Explica también que la palabra chip puede traducirse del inglés como un pedazo de algo, es un trozo de un objeto más grande que es lo que se conoce como oblea (o wafer, en inglés). 
Continúa el autor: “Sobre la superficie de la oblea se realizan secuencialmente una serie de procesos selectivos en área mediante los que se transfieren diferentes patrones geométricos o layout que definen componentes constitutivos de un circuito y sus interconexiones, y que resultan en la creación de los chips (dados), de forma repetitiva en la oblea. Este proceso de transferencia de patrones geométricos sobre la superficie de la oblea es lo que se conoce como litografía y constituye una de las técnicas esenciales para la fabricación de CI; luego, se cortan para separar los dados”. 

La capacidad de miniaturización e integración se refleja en los dos siguientes datos: en sus inicios -en la década de 1960- el nivel de integración estaba entre 10 y 100 transistores por chip, pasando a más de un millón de transistores por chip, a finales del siglo XX. De la Rosa señala que los chips microprocesadores actuales pueden tener decenas de miles de millones de componentes, integración que se logra en este siglo XXI. El transistor es un dispositivo maravilloso que, entre otras funciones, de acuerdo a como se polariza, hace el papel de conmutador, es decir, puede presentar dos estados: abierto o cerrado, equivalente a presentar un estado cero o un estado uno.  

Ese comportamiento es lo que ha permitido la aparición de los computadores y todos los avances que han tenido, cuando se asoció el lenguaje de programación con la electrónica. La web es una de las aplicaciones que es posible por millones de transistores que están en chips y la programación. Pero como explica el autor español, son muchas otras maravillas las que nos ‘regala’ este escalado del CI. Por ejemplo, el internet de las cosas, IoT, que supone la interconexión de miles de millones de entidades (o cosas) ciberfísicas, es decir, objetos con una estructura híbrida software/hardware, capaces de comunicarse entre ellos sin intervención humana (comunicación máquina-máquina).  

Con el IoT es posible la teleasistencia sanitaria, las operaciones bursátiles automatizadas, la robotización de procesos industriales, la asistencia basada en inteligencia artificial en dispositivos portátiles o los vehículos autónomos, y siendo estas aplicaciones entre otra, las que requieren de circuitos integrados, es obvio que si estos escasean los gobiernos y empresas entren en pánico.