Los grandes fabricantes de semiconductores cada vez tienen más complicado lograr ventajas competitivas. Las escalas de integración comienzan a enfrentarse a las limitaciones físicas y electrónicas de los materiales usados, y eso hace que fabricar chips cada vez más pequeños sea complejo y muy, muy caro.
Es lo que desde luego tienen claro en TSMC, el célebre fabricante de chips que se encarga por ejemplo de desarrollar los chips de Apple y que está preparando la construcción de su próxima planta de fabricación, que permitirá fabricar chips con litografía de 3 nm. Ese avance le costará a esta empresa la friolera de 20.000 millones de dólares.
TSMC ante la competencia
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) lleva tiempo siendo un referente a la hora de fabricar chips cada vez más avanzados, y de hecho invierte cerca de 10.000 millones de dólares para poder competir con garantías con gigantes como Intel o Samsung.
Esa inversión podría crecer sensiblemente a los 11.000 millones de dólares este año, afirmaba el fundador de TSMC, Morris Chang, en una entrevista hace unos días. Uno de los objetivos es poner en marcha una planta de fabricación de chips que será la envidia del sector.
Lo harán en el sur de Taiwán, una decisión que se ha tomado tras los rumores de que esa planta podría haber sido construida en los Estados Unidos. Chang, que abandonará su cargo el próximo mes de junio, estimaba que el coste total podría llegar a los 20.000 millones de dólares.
Cada nano que reduces cuesta un dineral
El Intel 8080 que se comenzó fabricar en 1974 hacía uso de un proceso litográfico de 6 micras, o lo que es lo mismo, 6.000 nanómetros. Los últimos Intel Core de 8ª generación hacen uso de una litografía de 14 nm, lo que demuestra la enorme evolución que ha sufrido este mercado.
Esas escalas de integración han logrado que una y otra vez la célebre Ley de Moore se cumpliese. Según esta ley, el número de transistores por unidad de superficie en circuitos integrados se duplicaría cada año, y esa reducción de las litografías utilizadas era clave para esos avances.
Así nos encontrábamos con procesadores y otros chips cada vez más potentes y eficientes. Esa frenética carrera, no obstante, se ha empezado a topar con serias dificultades en los últimos años, y de hecho las transiciones a escalas más avanzadas se han alargado en Intel, que ha pasado de sus célebres ciclos Tick-Tock a los actuales PAO.
Intel amenazada por los fabricantes ARM
¿Qué ha supuesto eso? Que por ejemplo el salto de los 14 nm actuales a los procesadores de 10 nm esté alargándose más de lo esperado. Los primeros micros de 14 nanos de Intel fueron los Core M que aparecieron a finales de 2014. Aquella familia, conocida como Broadwell, sucedió a los Haswell de 22 nm que habían aparecido apenas un año antes.
Las previsiones de Intel se han trastocado, y esa gráfica de 2014 que estimaba que a estas alturas ya contaríamos con micros de Intel fabricados en 10 nm es errónea: ese salto se producirá el año que viene.
Sin embargo el salto a los 10 nm se ha ido aplazando: tras Broadwell llegaron Skylake (2015), Kaby Lake (2016) y los actuales Coffee Lake (2017), que han compartido ese proceso litográfico con mejoras sensibles pero no tan apreciables como las que ofrecen los saltos en la escala litográfica. En Intel afirman que Cannonlake y sus primeros chips de 10 nm llegarán el año que viene, pero la competencia es cada vez más feroz.
Lo demuestran los últimos chips de Apple o Samsung para sus dispositivos móviles, que están fabricados en tecnologías de integración de 10 nm (es el caso de los Apple A11 Bionic de los iPhone 8/8 Plus/X y de los Exynos 8895 que encontramos en los Galaxy S8/S8+/Note 8).
Transistores de 5 nanómetros de IBM.
Estos fabricantes han logrado aplicar ya esa escala de integración en sus chips ARM, y de hecho en el caso de Apple la responsable de ese logro no es otra que TSMC, que como decimos ahora se prepara para un salto aún más impresionante hacia los chips de 3 nm.
Ese salto resulta aún más llamativo si tenemos en cuenta que los siguientes saltos desde los 10 nm se estimaba que serían a chips de 7 nm y luego de 5 nm —IBM ya los tiene en marcha—, y parece evidente que en TSMC quieren estar preparados para ese futuro. Será interesante ver cómo logran reaccionar Intel o AMD en un segmento cada vez más exigente.
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