Semiconductores: La industria que todos deberíamos conocer
Análisis de la industria de semiconductores en el mundo
La industria de semiconductores es una que me interesa mucho por el impacto que tiene en nuestras vidas directa o indirectamente.
Casi toda la industria de tecnología está ligada a semiconductores y no la conocía tan bien. Por eso conversé con Fernando Hales y Francisco Verdugo de DVA Capital, una compañia de inversiones con +12 años de experiencia que invierte principalmente en tecnología y tendencias del futuro, para armar una serie de 2 artículos sobre ella.
Este es el primero y en segundo analizamos la cadena de valor.
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Hace unas décadas atrás, el petróleo era probablemente el producto más importante para el mundo. La relevancia que significaba dicho recurso para el desarrollo de industrias, y por ende de todos los países, era tan alta que las páginas recientes de nuestra historia han girado en torno a él.
Hoy en día existe un recurso, más complejo de producir, que se torna aún más vital en términos económicos y geopolíticos.
El nuevo petróleo son los semiconductores
Claro, es un poco difícil dimensionar su importancia sin saber lo que son. Pero pongamos un par de datos para entenderlo:
La penetración del internet en la actualidad es de 64,4%. Es decir, 5.1 mil millones de personas.
En el mundo, un 68% de las personas tienen actualmente un smartphone.
4 mil millones de personas ocupan redes sociales en el mundo.
3 millones de robots industriales aportan a nuestra fuerza productiva.
Más de 300 millones de computadoras son enviadas a nivel mundial año tras año.
Todos estos datos nos muestran que la digitalización del mundo, se hace cada vez más presente en nuestras vidas. Lo revelador es, que para que todos estos artefactos funcionen tienen que tener en su interior, uno o más semiconductores.
Pero.. Partamos desde el principio: ¿Que es un semiconductor?
Los Semiconductores son la base detrás de todos nuestros dispositivos electrónicos y por ende de la digitalización del mundo.
Cada vez que hacemos click, deslizamos el dedo en un smartphone, hablamos con Alexa o nos comunicamos con cualquier dispositivo electrónico, el encargado de cuantificar y entregar respuesta a nuestras solicitudes, es un semiconductor.
Estos materiales, formados principalmente de Silicio (el segundo material químico más abundante en la tierra) tienen la habilidad de actuar tanto como conductor, haciendo fluir la corriente eléctrica, así también como aislante impidiendo el paso de energía según diferentes características.
Silicio o su traducción en inglés Silicon, se les puede hacer conocido: Silicon Valley, el probablemente centro más importante de innovación y tecnología del mundo le debe su nombre a este material.
Volvamos a lo nuestro… Al controlar el paso de la energía, abriendo y cerrando puertas a corrientes eléctricas, estos semiconductores entregan la señal de la información que es procesada en formas de 1s y 0s. Toda la información procesada en nuestros dispositivos electrónicos se basa en expresiones de corrientes que avanzan (1) o no (0). Estos semiconductores que tienen la función de decidir qué señal entregar son denominados: Transistores.
Los transistores son la unidad más básica de un circuito integrado o el coloquialmente conocido como “Chip”.
Estos circuitos integrados no son más que circuitos impresos en miniatura donde actualmente podemos encontrar millones y billones de transistores actuando para procesar toda la información.
Un chip, es entonces, un ensamblaje de incontables transistores que manejan un sin fin de datos. Es el cerebro de nuestros dispositivos. Es el alma de la digitalización.
Más Poder, más transistores
Para llegar a los inicios de los transistores, tenemos que remontarnos a los años 40’. William Shockley, empezó teorizando sobre los semiconductores y su capacidad de actuar como válvula de paso de energía. Sus estudios y posterior invención le dieron finalmente el nobel de física.
AT&T, la compañía de telecomunicaciones, vio en la invención de Schokley la posibilidad de amplificar las señales que transmitían los teléfonos, sin embargo, esto era mucho más grande. La revista Times, ante el anuncio de la invención del transistor, publicó la noticia como “Little Brain Cell”. El titular habla por sí solo.
El potencial era tremendo, no solo llegaban a reemplazar las válvulas de vacío que amplificaban y modificaban las señales eléctricas en ese minuto, sino que estábamos en presencia de una real revolución.
Lo que la máquina de vapor significó para el siglo XIX, lo fue el transistor para el siglo XX.
El potencial del transistor se desarrolló muy rápidamente.
Por un lado, Jack Kilby, un ingeniero de Texas Instruments, compañía famosa hoy en día por sus calculadoras, juntó distintos transistores dentro de un mismo pedazo de silicio. Esto fue el comienzo del circuito integrado.
Por otro lado, ocho ingenieros de la compañía de William Shockley, desarrollaron un circuito integrado de forma independiente. Entre ellos, Bob Noyce y Gordon Moore, quienes vieron en la miniaturización y eficiencia eléctrica de estos circuitos una combinación potente y un crecimiento exponencial del uso de esta invención.
La carrera espacial sirvió como impulso principal para darle un mercado a estos semiconductores. La NASA , fue el primer gran cliente de los chips de Noyce. Kilby por su parte vio en el MIT, que necesitaba testear misiles de la US Navy ,su primera gran venta de chips. 64 semiconductores por 1000 dólares de la época.
Esto fue el comienzo de una larga trayectoria de mejoras para los semiconductores. Esta miniaturización de querer mayor potencia y eficiencia dio paso a una de las leyes más importantes de la industria. Gordon Moore postuló que cada 2 años la cantidad de transistores en un microprocesador se duplicaría.
Tanto ha sido la evolución de estos microprocesadores, que hoy un solo teléfono inteligente tiene mucha más potencia de procesamiento que las computadoras que utilizó la NASA en 1969 para llevar el Apollo 11 a la luna.
Hoy prácticamente todo lo que ocupamos en nuestro día a día tiene una cantidad de chips inimaginable. Nuestros celulares poseen más de 150 chips y nuestros autos más de 1000. Todos cumpliendo diversas funciones, tales como almacenar, transmitir, recepcionar y procesar información. Todos con tareas distintas pero con un mismo fin: Crear un puente desde lo físico hasta lo digital.
Clasificación de Semiconductores
Los semiconductores los podemos dividir en 2 grandes pilares : Memoria y Lógica.
Como se podrán imaginar, aquellos dentro del pilar de lógica, son los encargados de procesar la información recaudada para entregarnos respuestas que concuerden con nuestras solicitudes. Sensores, Microprocesadores, CPU y GPU son parte de este mundo. Son los ojos,oídos y cerebros de nuestros dispositivos.
Por otro lado nos encontramos con los encargados de almacenar todos los datos existentes en este mundo digital. Cada vez que queremos guardar un archivo en nuestro computador, o una foto que recién sacamos con nuestro celular, son necesarios este tipo de semiconductores. Son un elemento clave de los data centers que guardan toda la información que existe en internet actualmente.
Dentro de este pilar. encontramos dos tipos de memoria.
DRAM o memoria volátil : Cada vez que apagamos nuestro dispositivo, estos pierden los datos que han guardado. Generalmente ofrece una gran capacidad y alta velocidad para ir a buscar dicha información guardada.
NAND Flash o memoria no volátil : Almacena los datos guardados aún cuando el dispositivo esté apagado.
Riesgos Geopolíticos
Tal como han leído en esta columna, los semiconductores son parte fundamental de nuestra vida. La esencialidad que suponen todos estos pequeños artefactos, nos haría pensar que muchas compañías se encargan de diseñarlos, producirlos, y distribuirlos.
La verdad, es que aquella afirmación dista mucho de la realidad.
Hacer semiconductores de alta gama, es decir, de alta tecnología es cada vez más complejo. Se necesita equipamiento sumamente especializado en megafábricas que pueden llegar a costar 20 mil millones de dólares y una cooperación de un sin fin de países en conjunto.
Actualmente solo dos compañías en el mundo son capaces de hacer los chips de mayor tecnología (5nm/3nm): TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) y Samsung. Y solo una compañía en el mundo hace más de la mitad de los semiconductores a nivel mundial: TSMC .
La industria de los semiconductores es de gran importancia estratégica y económica a nivel mundial, ya que la demanda de productos electrónicos y sistemas de comunicación sigue creciendo.
Al igual que el petróleo.. Los semiconductores decidirán posiblemente quien surja como la potencia mundial
Estados Unidos siempre ha sido pionero en temas de semiconductores. Sin embargo, con el correr de los años ha bajado su participación en esta industria de casi un 40% a solo un 12%.
Esto se debe principalmente a que producir estos artefactos se ha vuelto casi un 50% más barato en Asia. Donde Taiwan, tal como se mencionó anteriormente, lleva la delantera con un 63% de la fabricación mundial de chips.
En términos geopolíticos, esto parece ser un riesgo sumamente grande. China en su afán por convertirse en la primera potencia mundial, ha intentado ganar terreno en este mercado y ha aumentado su participación a un 15% cuando hace un par de años era de apenas un 3%.
Pero no solo eso. Las constantes amenazas de invasión a Taiwán por parte de China hacen que el mundo vea con preocupación la concentración de oferta de semiconductores existente en la isla asiática.
Bajo esa premisa el mundo está intentando diversificar este riesgo, y tanto países europeos como Estados Unidos han lanzado importantes paquetes fiscales para atraer a las compañías de semiconductores a instalar sus fábricas en sus territorios.
No sabemos si aquellas colaboraciones público/privadas surtirán efecto, pero sí sabemos que probablemente el que gane la carrera de semiconductores, podrá poner las reglas del juego.
La Digitalización del mundo sigue su curso y los semiconductores son los encargados de que esta se pueda materializar. Para profundizar sobre la industria siguenos en la próxima columna de este tema.
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