¿Por qué Taiwán es el mayor productor de chips del mundo?

¿Cuál dirías que es el proceso de fabricación más importante de la actualidad? Basta con leer el título del artículo para responder a esta pregunta. La fabricación de chips, o más formalmente, semiconductores o circuitos integrados, es uno de los procesos más complejos y sofisticados que está llevando a cabo el ser humano en estos momentos, y su producción en masa está en las manos de unas pocas empresas. Aunque nunca pensemos en los chips que han perfilado el mundo moderno, la globalización tal y como la conocemos no existiría sin el sector de los semiconductores, ni sin los productos electrónicos que estos hacen posibles. Si la Segunda Guerra Mundial se decidió por el acero y el aluminio, y la Guerra Fría por las armas atómicas, la próxima gran guerra (probablemente entre EE.UU. y China) se decidirá por el poder de computación. Como me imagino que ya sabrás, todos los correos electrónicos, todas las fotografías de Instagram o todos los videos de YouTube, no son más que unos y ceros. Miles de millones de unos y ceros crean todo el mundo digital, pero esos números no existen en la realidad, sino que son expresiones de una corriente eléctrica encendida (un uno) o apagada (un cero). Un chip es una retícula de miles de millones de interruptores eléctricos que se abren o se cierran para procesar esas cifras, recordarlas y convertirlas. Sin embargo, la mayoría de los gigantes tecnológicos (como Apple) no fabrican ni un solo chip (si diseñan algunos de ellos). Es más, ninguna compañía estadounidense, europea o china, es capaz de fabricar los más modernos de estos procesadores. Los semiconductores más avanzados del planeta solo son fabricados en una pequeña isla del mar Meridional de China (Taiwán), por una única compañía (TSMC o Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) y en un solo edificio de la empresa (Fab 18). Se trata de la planta de producción más cara de la historia de la humanidad, y es capaz de imprimir laberintos microscópicos de pequeños transistores, grabando patrones que miden una centésima parte de una mitocondria (o menos de la mitad del coronavirus). Por ejemplo, uno de los múltiples procesadores que lleva el IPhone 12, consta de 11.800 millones de transistores, lo que hace que Fab 18 haya producido más transistores que la suma de todos los bienes producidos por todas las demás fábricas de todos los sectores a lo largo de toda la historia humana. Ahora que espero haber captado tu atención, veamos un poco de la historia de este colosal proyecto.

Por increíble que parezca, en 1961, el número de transistores de un chip de última generación no era de 1.800 millones, sino de 4. Fue en esta fecha, cuando una pequeña compañía ubicada al sur de San Francisco y llamada Fairchild Semiconductor, anunció su nuevo producto: el Micrologic, un chip de silicio con 4 transistores impresos. En poco tiempo, la empresa pudo meter una docena de transistores en sus chips, luego un centenar, y así sucesivamente hasta que en 1965, Gordon Moore, el cofundador de la empresa, se percató de que la cantidad de transistores se estaba doblando año a año. Así nació la famosa ley de Moore, que afirma que la cantidad de transistores que caben en un chip se irá duplicando cada 2 años; o lo que es lo mismo, que la capacidad de procesamiento de los dispositivos electrónicos, se duplicará en ese periodo. En estos años, Moore ya profetizaba que en un futuro cercano, los “relojes de pulsera electrónicos”, los “ordenadores domésticos” e incluso “un equipamiento de comunicación personal y portátil”, serían algo muy habitual. La verdad es que Moore la clavó. Para 1970, la segunda compañía fundada por Gordon (Intel) sacó un chip de memoria capaz de recordar 1.024 bits. Hoy en día cualquier lápiz de memoria es capaz de almacenar miles de millones de estos bits. Aun así, Moore no ha sido el responsable que la isla de Taiwán fabrique un tercio de los chips producidos en todo el mundo, el principal responsable de semejante cuello de botella es otro. Su nombre es Morris Chang, y ahora veremos un poco de su historia, pero antes, analicemos el pasado del desarrollo de los semiconductores.

Antes de la era digital, los ordenadores eran enormes monstruosidades que en vez de usar transistores para realizar operaciones (hoy en día de escala nanométrica), empleaban válvulas de vacío del tamaño de un puño. A parte de su excesivo tamaño, estas válvulas de vacío emitían luz, por lo que atraían insectos y debían ser limpiadas con recurrencia. Por estas razones, a pesar de que una de las primeras computadoras (ENIAC) desarrollada por el ejército de EE.UU. pudiera realizar cientos de cálculos por segundo, ocupaba una sala entera con sus 18.000 válvulas de vacío. No es que fuera muy práctica que digamos. Sin embargo, Wiliam Shockley, un ingeniero inglés doctorado en física en el MIT, estaba convencido de que si algún día las válvulas de vacío fueran sustituidas por otro tipo de interruptores, estos se basarían en el material llamado semiconductor. Un material conductor como el cobre permite que la corriente eléctrica circule, mientras que uno aislante como el plástico no lo permite. Los semiconductores como el germanio o el silicio, son materiales no conductores cuando están aislados, pero si añadimos otros elementos, al aplicar un campo eléctrico, la corriente comienza a fluir. La adición de estos elementos es lo que se conoce como dopaje. En 1947,mientras Shockley trabajaba en Bell Labs, algunos de sus compañeros (eminentes físicos e ingenieros), diseñaron su “válvula de estado sólido” en la que los materiales semiconductores podrían actuar como interruptores y controlar la corriente que fluía por ellos. A este dispositivo se le bautizó en seguida como transistor, y no tardaría mucho en jubilar a las válvulas de vacío. Tanto Shockley, como varios de sus compañeros, pronto recibirían el Premio Nobel de Física por sus hallazgos. Las computadoras abandonaron las anticuadas válvulas de vacío, y los transistores empezaron a utilizarse por miles. Sin embargo, tal cantidad de estos transistores requerían una cantidad igual de cableado que generaba un auténtico nudo gordiano. Para solucionar el problema, un ingeniero de TI (Texas Instruments) llamado Jack Kilby, planteó integrar varios de estos transistores en una sola placa de silicio, eliminando el excesivo cableado. De esta forma nacería el “circuito integrado” que popularmente se conoció como chip (en inglés fragmentar), ya que se hacían a partir de un fragmento de una oblea de silicio. Más o menos un año antes de esto, un grupo de 8 ingenieros que trabajaban en el laboratorio de Shockley, dimitió (por muy brillante que fuera William, era un jefe nefasto) y fundaron su propia empresa, Fairchild Semiconductor. A estos “8 traidores” como son popularmente conocidos, entre los que destaca Gordon Moore, se les atribuye el mérito de ser los fundadores de Silicon Valley.

Tras una serie de mejoras en el proceso de fabricación de estos circuitos integrados, la producción se encareció, por lo que para poder potenciar su desarrollo solo haría falta una última pieza clave, un mercado que consumiera estos dispositivos. Por suerte, tres días después de la fundación de Fairchild Semiconductor, la URSS puso en órbita su satélite Sputnik, lo que hizo creer a EE.UU. que su puesto como primera potencia científica corría peligro. El primer gran pedido de chips se originó debido a este temor, ya que fue la NASA quien los compró. El ordenador que acabó llevando al Apolo 11 a la luna, estaba compuesto por estos chips de Fairchild Semiconductor. De esta forma, la pequeña compañía creada por 8 ingenieros sin experiencia, se convirtió en una gran empresa de más de 1.000 empleados. TI también creció de manera desmedida gracias a diversos contratos con el Pentágono y el ejército estadounidense. Tras el desarrollo de un proceso conocido como fotolitografía, que permitía imprimir motivos muy pequeños en placas de germanio o silicio, la Ley de Moore estaría más vigente que nunca, ya que esta técnica permitía producir transistores diminutos en serie. Ahora sí, volvamos con la historia de nuestro protagonista.

Oblea de Silicio grabada

La infancia de Morris estuvo marcada por la guerra, tanto por las unidades japonesas que arrasaron China en la Segunda Guerra Mundial, como por las guerrillas comunistas de Mao que prolongaron su lucha contra el Gobierno chino. Estos conflictos provocaron que Chang tuviera que escapar a Hong Kong en dos ocasiones, para finalmente acabar en Boston. Entró en Harvard como único alumno chino de primer curso para estudiar literatura inglesa, pero pronto cambió de idea y se matriculó en ingeniería mecánica en el MIT. En 1958, entró a trabajar para TI y le pusieron al frente de una cadena de producción de transistores para ordenadores de IBM. Gracias a una mente privilegiada y a los innumerables experimentos que realizó modificando las variables del proceso de producción, en cuestión de meses, la cadena de montaje a su cargo aumentó en un 25% su rendimiento. En poco tiempo, le pusieron al frente de toda la división de circuitos integrados. A pesar de que gracias a la ayuda de Morris Chang, entre otros ingenieros y físicos, la producción de circuitos integrados de TI se disparó, en el resto del mundo se estaban creando empresas que empleaban estos chips producidos en serie, para la fabricación de productos de consumo. Uno de las más exitosas fue la compañía de Akio Morita, un heredero de una gran empresa de sake, que por desgracia para su familia (quería que continuase con el negocio), se volvió un apasionado de la electrónica y fundó la famosa empresa Sony. Inicialmente, esta compañía produjo arroceras eléctricas, radiorreceptores, grabadoras y calculadoras, pero varios de sus productos tuvieron muy buena acogida en el mercado, lo que la convirtió en un gran demandante de los chips de TI y Fairchild Semiconductor. Aunque la dependencia mutua no era siempre fluida (las empresas estadounidenses temían que Sony se hiciera con una considerable parte del pastel), una de las estrategias del gobierno estadounidense en la Guerra Fría fue apoyar a Japón, permitiendo desarrollar su industria electrónica. Por ello, TI con la ayuda de Morita, consiguió abrir su primera fábrica de semiconductores en Japón, convirtiendo al empresario japonés en una persona ilustre a ambos lados del Pacífico.

Con la intención de seguir cumpliendo la Ley de Moore y reducir de forma exponencial el tamaño de los transistores, era necesaria una gran cantidad de mano de obra barata. El diseño de los semiconductores requería de unas pocas mentes brillantes, pero su fabricación necesitaba miles de manos hábiles. Para mejorar su eficiencia productiva, muchas de las empresas de Silicon Valley empezaron a contratar mujeres para sus cadenas de montaje. Estas contrataciones se debían a que a las mujeres se les podía pagar menos (¿machismo?, ¿dónde?), eran menos propensas a la organización sindical y los jefes de producción creían que sus pequeñas manos las hacían más hábiles para la tarea. Aun así, los ejecutivos del sector eran incapaces de encontrar la suficiente mano de obra barata en California, por lo que un ejecutivo de Fairchild Semiconductor puso rumbo a Hong Kong. A pesar de que las obleas de silicio se seguían produciendo en California, empezaron a mandar semiconductores a Hong Kong para el montaje final. De esta forma, Fairchild Semiconductor fue la primera empresa en deslocalizar su producción a Asia, pero pronto, otras empresas como TI y Motorola siguieron sus pasos. Aunque los sueldos en Hong Kong eran diez veces inferiores a los de EE.UU., seguían siendo los más altos de Asia, por lo que estas ambiciosas empresas decidieron seguir buscando dónde podían pagar menos a sus trabajadores. La primera alternativa fue Singapur, una ciudad-Estado con mayoría étnica china cuyo líder, Lee Kuan Yew, había prácticamente prohibido los sindicatos. “En Silicon Valley tuvimos problemas con los sindicatos; en Oriente nunca tuvimos ninguno”, declara uno de los responsables de producción de Fairchild Semiconductor. De esta forma, la industria de los semiconductores empezó a globalizarse, sentando las bases para las cadenas de suministro con origen en Asia que hoy conocemos.

TI también tuvo una gran prosperidad gracias a diversos contratos militares para la fabricación de misiles y bombas, con chips que permitieran dirigirlos. En especial debido a la guerra de Vietnam, donde muchas de estas bombas (basadas en válvulas de vacío) tuvieron una precisión nefasta. Con la intención de buscar una ubicación para una nueva planta de producción, varios trabajadores de TI (como Morris Chang) visitaron Taiwán en 1968. A pesar de que en un inicio, el ministro de economía se mostró reticente llegando a afirmar “La propiedad intelectual es lo que usan los países imperialistas para aprovecharse de los países subdesarrollados” (razón no le faltaba), terminó llegando a la conclusión de que estrechar lazos con EE.UU. sería beneficioso para Taiwán. Además, la derrota de EE.UU. en la guerra de Vietnam alentó a Washington a estrechar lazos con los países de la región, por miedo a que el comunismo chino se extendiera por todo Asia. De la misma forma, el gobierno taiwanés del dictador Chiang Kia-Shek, quien seguía albergando pretensiones de reconquistar la China Continental, necesitaba el apoyo de EE.UU. para poder defenderse de una China que ya disponía de armas nucleares. Por estas razones, el ministro de economía taiwanés decidió ligar la economía de la isla a la de EE.UU., y el negocio de los semiconductores sería la piedra angular de su estrategia. En la otra punta del mundo, en Dallas, Morris Chang instó a TI a abrir una fábrica en Taiwán. En 1969 se empezaron a ensamblar los primeros dispositivos, y para 1980 ya se habían enviado más de 1.000 millones de unidades. Taiwán ya se había erigido como un socio insustituible de Silicon Valley.

Para 1985, habían pasado 2 décadas desde que Morris Chang había persuadido a TI para abrir una fábrica en Taiwán, y el ministro de economía convocó a Morris a su oficina de la capital (Taipéi). En estos 20 años, este ministro con la ayuda de Chang, había convencido a varias empresas de electrónica para que abrieran fábricas en Taiwán. El objetivo de la reunión era que Chang se convirtiera en el líder que dirigiera la industria nacional de semiconductores. Esto fue lo que le dijo al empresario: “Queremos promover una industria de semiconductores en Taiwán. Dime, ¿cuánto dinero necesitas?” Hasta ese momento, a pesar de que la isla tuviese un papel primordial en la industria de los semiconductores, en sus fábricas sólo se realizaba el montaje final, y la mayoría del dinero del negocio iba a parar a los bolsillos de las empresas norteamericanas que diseñaban y producían los chips. Además, Mao Tse-tung había muerto en 1976, y la República Popular China estaba convirtiéndose en un peligroso competidor mediante la apertura de distintas fábricas de ensamblaje básico. Con los bajos salarios de China, y con los cientos de millones de campesinos que deseaban cambiar la agricultura de subsistencia por un trabajo en una fábrica, era imposible competir con el país a nivel de precios. Taiwán necesitaba producir su propia tecnología si quería seguir lucrándose del negocio de los semiconductores. Chang había abandonado TI en la década de los 80, ya que no le habían nombrado director general, y por qué le habían “invitado a jubilarse”. Pero en ese momento, Taiwán le había pedido que liderase la industria de chips nacional, poniendo a su disposición un cheque en blanco para financiar sus planes. Chang tenía una idea radical, y si le sonreía la suerte, revolucionaría el sector de la electrónica y convertiría a Taiwán en el poseedor de la tecnología más moderna del mundo. La idea era muy sencilla, fundar una fábrica de chips diseñados por los clientes. Como para entonces prácticamente todos los dispositivos domésticos (móviles, lavadoras, lavavajillas, planchas, coches…) requerían varios de estos chips, resultaba lógico que las empresas encargadas de su fabricación, externalizarán la producción de estos circuitos integrados, ya que no tendrían los conocimientos suficientes para su fabricación. Aunque en esa época no existía ninguna compañía que diseñase chips y no tuviese fábricas, a día de hoy la mayoría de empresas que los diseñan, no las poseen. La idea de Chang era revolucionaria.

Fab 18 de TSMC en Taiwán (Fuente: Dacin)

Aunque la idea inicial era que Chang dirigiese un ente público, pronto cambió de idea y decidió fundar su propia empresa, TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company). El 48% del capital inicial fue aportado por el Gobierno de Taiwán. Morris convenció a la empresa neerlandesa de semiconductores Philips, para que invirtiera 58 millones de dólares, transfiriera su tecnología y cediera bajo licencia su propiedad intelectual a cambio de un 27,5% de las acciones de TSMC. El resto del capital requerido fue proporcionado por taiwaneses adinerados a quienes el gobierno “invitó” a invertir, por decirlo de una manera suave. Además, el Gobierno taiwanés aprobó numerosas exenciones fiscales para TSMC. Esta empresa no fue un negocio privado en ningún momento: fue un proyecto del Estado taiwanés. Gracias a los contactos de Chang, muchos de los trabajadores que tenían experiencia en empresas estadounidenses como Motorola, Intel o TI fueron a trabaja a Taiwán, y muchas de las primeras ventas de TSMC fueron a parar a compañías norteamericanas. La simbiosis fue mutua entre Taiwán y EE.UU. Muchas empresas estadounidenses no tenían el capital suficiente para abrir sus propias fábricas, por lo que recurrieron a TSMC para que fabricaran los diseños de sus chips, por lo que apareciendo numerosas “empresas de diseño sin fábrica”. Como TSMC no diseñaba, no había competencia con sus clientes, su éxito dependía del éxito ajeno. De esta forma, el negocio de TSMC fue viento en popa durante toda la década de los 90, y su mejora en la fabricación crecía a un ritmo vertiginoso. El lazo que unía al Gobierno de Taiwán con TSMC era tal, que en 1999, cuando un terremoto de 7,3 en la escala Richter azotó la isla con multitud de apagones, Morris Chang llamó a varios políticos para asegurarse de que la empresa gozaría de preferencia a la hora de acceder a la electricidad.

Finalmente, hubo una serie de factores que catapultaron a TSMC como el mayor fabricante de semiconductores del mundo, y para algunos chips muy sofisticados, el único fabricante. En primer lugar, la crisis de 2008 generó un descenso en el consumo de dispositivos electrónicos, lo que obligó a cerrar muchas de las empresas competidoras de TSMC. Mientras que las compañías excesivamente endeudadas se verían abocadas a la quiebra, las que más invirtieron durante la crisis se apoderaron de más mercado. En segundo lugar, el incipiente negocio de los teléfonos inteligentes iba en camino de transformar la informática, y por ende, la industria de la producción de chips. En tercer lugar, TSMC, como actor neutral entre empresas que diseñaban sus propios chips (pero TSMC los fabricaba), vio una oportunidad de superar tecnológicamente a sus rivales. Morris Chang lo bautizó como “La gran alianza” en la que se estableció una asociación de docenas de empresas que diseñaban chips, vendían propiedad intelectual, producían los materiales requeridos o fabricaban la maquinaria necesaria para las plantas de TSMC. Como ninguna de ellas fabricaba los chips, la compañía taiwanesa no era un competidor. Por consiguiente, TSMC podía coordinar y estipular los parámetros de referencia que la mayoría de empresas convendría en usar. Para las empresas de diseño, TSMC proporcionaba el mejor servicio de fabricación, y para las empresas de equipamiento y materiales, TSMC era su principal cliente. Toda la industria de los semiconductores se estaba aglutinando en torno a TSMC, y Morris Chang había sido el artífice de ello.

Para 2021, TSMC se convirtió en la sociedad más valorada de todas las que cotizaban en la bolsa de Asia, y una de las 10 más valoradas del mundo. Sin embargo, convertirse en el eje del negocio de los semiconductores también implicaba un riesgo, no para sus cuentas, sino para sus fábricas. Muchos inversores que habían ignorado durante años la enemistad chino-estadounidense, empezaron a sentir cierto nerviosismo al observar el mapa de las fábricas de TSMC. Aun así, a pesar de que los chinos están avanzando a pasos agigantados en la fabricación de semiconductores, la realidad es que aun solo son capaces de fabricar los chips más básicos, y dependen completamente de Taiwán para nutrirse de los circuitos integrados que abastecen toda su industria electrónica. “Todo el mundo quiere un estrecho de Taiwán en paz” afirmó hace un par de años Mark Liu, presidente de TSMC. Pero puede que Liu se equivocará con su mensaje. El 3 de agosto de 2022, la portavoz de la Cámara de Representantes estadounidense, Nancy Pelosi, se reunió con el presidente taiwanés y con Morris Chang en Taiwán, a lo que China respondió con virulentas declaraciones y con un simulacro bélico de bloque de la isla. La Guerra en el estrecho es inminente, pero por suerte, como ya he mencionado, a nadie le interesa que TSMC deje de fabricar sus chips, el desastre económico sería incalculable en todos y cada uno de los países involucrados. Ahora solo queda esperar a ver qué ocurre con TSMC, el mayor cuello de botella de todas las cadenas de suministro de nuestra sociedad.

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