Semiconductores en idioma español, una oportunidad única para reforzar el ecosistema del chip español

Lunes, 12 junio, 2023

Las inversiones del PERTE Chip son una ocasión excepcional para robustecer el ecosistema español, donde no hay grandes fábricas de semiconductores y es interesante atraer compañías de alta tecnología e impulsar la capacidad científica e innovadora

Potenciación de las fortalezas

La escasez de semiconductores a escala mundial desencadenada por los cuellos de botella en el suministro derivados de la pandemia ha puesto de manifiesto en Europa la necesidad de acelerar la autonomía en la fabricación de chips.

España está muy bien posicionada en diversos activos estratégicos: en el desarrollo de arquitecturas alternativas como RISC-V, donde el Centro Nacional de Supercomputación – Barcelona Supercomputing Center, es un centro de referencia internacional; en fotónica integrada, donde nuestro país es considerado a nivel mundial a través del papel que desempeñan las Universidades Politécnica de Valencia, Vigo y Madrid; en el ámbito del desarrollo de chips cuánticos, con el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), el Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC),

así como con el proyecto Quantum Spain, en el que participan 25 centros ubicados en 14 Comunidades Autónomas, como las universidades de Granada, Sevilla, Zaragoza, País Vasco, Barcelona o Islas Baleares, por señalar algunas.

El impulso definitivo al ecosistema de computación cuántica de España

Además, el crecimiento de la demanda de semiconductores en sectores tractores como la automoción (en el que España es el segundo productor de vehículos de la UE), la fabricación de máquinas herramientas (somos el tercer productor y exportador de UE y noveno del mundo) o los electrodomésticos, justifican las economías de escala necesarias para desarrollar estas actuaciones. Este incremento se acelerará en los próximos años y se sumarán otros ámbitos como las telecomunicaciones, la industria aeroespacial, el transporte ferroviario, defensa y la construcción de infraestructuras.

La crisis global de suministro de semiconductores ha puesto sobre la mesa las debilidades del actual modelo de producción globalizada, sobre todo cuando en sus aguas tranquilas se genera una ciclogénesis explosiva producida por la concurrencia de sobredemanda, encarecimiento de la energía, estrangulamiento del transporte a larga distancia, guerras comerciales… y bélicas.

 

En el caso concreto de los semiconductores no solo se han evidenciado las consecuencias de la deslocalización hacia Asia de la fabricación de microchips, sino su concentración extrema en zonas potencialmente inestables (el 66% de los chips por encargo se producen en Taiwán). Esta problemática ha creado preocupación en el mundo occidental, que ha reaccionado con planes de apoyo a la relocalización de este sector industrial.

En Europa, este plan es el Chips Act, que tiene su reflejo en España en el PERTE Chip (Proyecto Estratégico para la Recuperación y Transformación Económica), dotado con 12.250 millones de euros. La situación en Europa es de mayor debilidad que en EE. UU. porque aquí no existen grandes fabricantes de móviles y ordenadores, que son los receptores de los chips fabricados con las tecnologías más avanzadas (actualmente solo disponibles en plantas de Asia: Samsung en Corea y TSMC en Taiwán, con permiso de Intel), ni tenemos ninguno de los grandes prescriptores fabless que diseñan esos chips avanzados (pero no los fabrican, de ahí el apelativo fabless).

La ambición europea con el Chips Act es recuperar una cuota de mercado de al menos dos dígitos. El problema está en que no hay capacidad tecnológica europea para adentrarse en nodos avanzados. Esos nodos se conocen por el nombre de la tecnología de fabricación imperante, CMOS, y se miden por la dimensión mínima que se es capaz de definir en el interior de un circuito integrado, lo que a su vez determina la potencia de cálculo (o prestaciones en general) de un chip de un tamaño dado. Ningún fabricante europeo, o extranjero en suelo europeo, fabrica en nuestro continente por debajo de los 20 nanómetros (nm), cuando la frontera actual de la tecnología CMOS está en unos pocos nm: 5 nm evolucionando hacia 3 nm (poca broma, 3 nm es el diámetro de la doble hélice del ADN).

La posibilidad de atraer el establecimiento de fábricas tan avanzadas en Europa se revistió inicialmente de recuperación de soberanía tecnológica, pero eso es discutible porque el conocimiento en esos nodos ha de venir necesariamente de fuera y se estarían fabricando dispositivos avanzados de titularidad foránea para un mercado global, eminentemente extracomunitario.

Aun así, producir chips avanzados en Europa tiene beneficios intrínsecos: es una tecnología sobre la que descansa buena parte del músculo digital de la sociedad moderna y futura, y a su alrededor se generan importantes cadenas de suministro de gran valor añadido; producir chips es como tener petróleo: se hace un buen negocio con él, aunque uno mismo no consuma lo que produce.

España está como Europa, pero peor. Si en Europa hay pocas fábricas de semiconductores de cualquier tipo, en España no hay ninguna que se compare (la hubo desde mediados de los 80 hasta el cambio de siglo). Sin embargo, asociar un PERTE al mundo de los chips los identifica como un sector clave para el futuro de nuestra economía. Sus 12.250 millones no están pensados en su totalidad como inversión directa en el ecosistema español. De hecho, buena parte de ellos, 9.000 millones, están destinados a atraer fábricas extranjeras avanzadas en alineamiento con el Chips Act. Esa es la apuesta mínima para poner a España en el tablero europeo (y global) de los chips.

En el caso español es una apuesta arriesgada porque otros países europeos cuentan con ecosistemas en microelectrónica más desarrollados. Aquí las autoridades deberán presentar de forma convincente las ventajas geoestratégicas y el potencial de generación de talento científico e ingenieril.

En cualquier caso, el resto de las inversiones contempladas en el PERTE son una oportunidad única para reforzar precisamente el ecosistema español. De hecho, tres de sus cuatros pilares están destinados a ello, buscándose reforzar la capacidad científica en líneas de interés futuro, incluyendo los chips cuánticos, la formación del personal, el establecimiento de líneas piloto que ayuden a transicionar del laboratorio al mercado determinadas tecnologías en el campo de los semiconductores, y el impulso a la generación de empresas fabless.

Tres apuntes más. El primero es que en el mundo de los semiconductores existe la dicotomía del diseño y la fabricación, pero hay que intentar aunar ambas actividades. Haberlas separado geográficamente es lo que nos ha llevado a la situación actual. En los meses pasados se ha tenido éxito en atraer a España potentes casas de diseño de semiconductores, como Intel o Cisco. Es una buena señal, va a enriquecer el ecosistema y va a dar lugar a la generación de empleo de alta cualificación. Diseñar se puede hacer desde España, y se hace, de hecho. Es más, Europa busca soberanía tecnológica en el diseño de microprocesadores apoyándose en arquitecturas de acceso abierto y parte de ese esfuerzo se lidera actualmente desde España.

El segundo apunte es que las fábricas de nodos CMOS muy avanzados mueven buena parte del mundo, pero no todo el mundo. Los dispositivos semiconductores no solo sirven para almacenar y procesar información, sino para intercambiar además esa información, y también energía, con su entorno. Estos otros chips son esenciales para la gestión eficiente de la red eléctrica, los vehículos eléctricos, la electrificación de la industria, las comunicaciones y la internet de las cosas. La implantación de ese tipo de fabricantes sería igualmente habilitadora para la industria y produciría dispositivos con abundante uso en el mercado español y europeo. Los nodos avanzados pueden ser la punta de lanza de la micro y nanoelectrónica, pero el largo mango que tiene detrás es lo que hace que una lanza sea un arma arrojadiza funcional.

El tercer apunte es que existe una necesidad de entornos que permitan fabricar series pequeñas y medias. Es lo que necesitan start-ups y pymes, que conforman buena parte del ecosistema español, para desarrollar los demostradores de sus productos, o sus productos finales cuando se dirigen a nichos pequeños de alto valor añadido. Este aspecto forma parte del cuarto eje del PERTE, pero su dotación económica bien podría ser mayor dada su trascendencia.

En esta línea de fortalecer la producción interna, todos los estudios sobre la fabricación de chips señalan que persiste la demanda de nodos tecnológicos CMOS en las dimensiones de la micra o ligeramente submicrónicos. Son los llamados nodos resilientes, y a diferencia de los avanzados, sí que se podrían desarrollar en España. Por su menor coste y complejidad, son los compañeros de viaje adecuados para aportar inteligencia a esos otros dispositivos enumerados anteriormente. Es una opción a explorar. Se trataría, además, de una tecnología soberana interesante para aplicaciones sensibles, donde recurrir a tecnologías foráneas supone un riesgo de seguridad. De esta manera, el PERTE no solo permitiría tener capacidad de producción en España, sino tener capacidad española de producción en este ámbito.

Luis Fonseca, director del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CSIC

El Gobierno aprueba el PERTE de microelectrónica y semiconductores para situar a España como un país de referencia en el diseño y la fabricación de chips

Ante la creciente demanda de semiconductores en sectores clave como la automoción o los electrodomésticos y la necesidad de acelerar la autonomía en la fabricación de chips, este PERTE tiene como objetivo reforzar las capacidades de diseño y producción de la industria de la microelectrónica y los semiconductores en España desde una perspectiva integral y favorecer la autonomía estratégica nacional y de la UE en este sector, en línea con lo previsto en la Ley Europea de Chips propuesta recientemente. Está previsto que este proyecto estratégico movilice una inversión pública de 12.250 millones de euros hasta 2027 y active a su vez un importante volumen de inversión privada.

El PERTE Chip se desarrollará en torno a cuatro ejes estratégicos que abarcan toda la cadena de valor de la industria en distintas fases: concepción, diseño, producción de chips y dinamización de la fabricación de productos electrónicos TIC, para que actúe como generadora de demanda de los microchips producidos, e impulso al ecosistema emprendedor de semiconductores. Esta visión integral ejercerá un efecto multiplicador para el conjunto de la economía española.

Se llevarán a cabo las siguientes acciones:

• Refuerzo de la capacidad científica. Con actuaciones para fortalecer la I+D+i sobre microprocesadores de vanguardia y arquitecturas alternativas y la fotónica integrada, desarrollar chips cuánticos y lanzar una línea de financiación para reforzar el Proyecto Importante de Interés Común Europeo (IPCEI) de Microelectrónica y Tecnologías de la Comunicación. Se prevé una inversión de 1.165 millones de euros para el periodo 2022-2027.
• Estrategia de diseño. Incluye actuaciones que potenciarán la capacidad española en el diseño de microprocesadores mediante la creación de empresas fabless (cuyos diseños pueden ser fabricados por otros, sin necesidad de tener una fábrica propia) de diseño de microprocesadores de vanguardia y arquitecturas alternativas; líneas de pilotos de pruebas; red de capacitación en materia de semiconductores. Se destinarán 1.330 millones de euros para este eje.
• Construcción de plantas de fabricación. Para dotar la capacidad de producción nacional de semiconductores en la fabricación de tecnología de vanguardia (por debajo de 5 nm) y de gama media (de más de 5 nm). La inversión pública presupuestada es de 9.350 millones de euros.
• Dinamización de la industria de fabricación TIC. Contempla actuaciones como la creación de un fondo de capital centrado en los chips para financiar startups, scaleups y pymes innovadoras del sector de semiconductores nacional, con una dotación pública inicial de 200 millones de euros. También se dirige a fortalecer la producción interna de la fabricación de productos electrónicos –que utiliza los microchips como input– para que ejerza de sector tractor sobre la industria de los semiconductores y absorba parte de su producción. El presupuesto estimado asciende a 400 millones de euros.