Dentro de la batalla mundial por la fabricación de chips con Chris Miller

Por Nilay Patel, editora en jefe de Verge, presentadora del podcast Decoder y copresentadora de The Vergecast.

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Hace unas semanas, el presidente Joe Biden estuvo en los Países Bajos, donde solicitó al gobierno holandés que restrinja las exportaciones de una empresa llamada ASML a China. ASML es la única empresa en el mundo que fabrica una máquina específica necesaria para fabricar los chips más avanzados. Apple no podría fabricar chips para iPhone sin esta máquina de la compañía más grande de los Países Bajos. ASML no solo da forma a la economía holandesa, da forma a toda la economía mundial. ¿Cómo ocurrió eso?

Chris Miller, profesor de Tufts y autor de Chip War: The Fight For The World's Most Critical Technology me guió a través de mucho de esto, junto con algunas inmersiones profundas en la geopolítica y el fascinante proceso de fabricación de chips. Este lo tiene todo: política exterior, láseres de alta potencia, ejecutivos destacados, monopolios, los límites fundamentales de la física y, por supuesto, Texas. Aquí vamos.

Chris Miller es profesor de The Fletcher School en la Universidad de Tufts y autor de Chip War: The Fight for the World's Most Critical Technology. Bienvenido a Decodificador.

Gracias por invitarme.

Estamos aquí debido a una noticia reciente que me pareció indicativa de todo tipo de cosas que suceden en el mundo de la tecnología y en la industria de los chips en general, y es que el presidente Biden está tratando de presionar al gobierno holandés para que no envíe chips. fabricación de equipos a China. A primera vista, parece una situación geopolítica muy sorprendente. ¿Puede explicar qué está pasando allí?

En este momento, EE. UU. está tratando de cortar la capacidad de China para fabricar semiconductores avanzados, considerando que los semiconductores avanzados son fundamentales para entrenar los sistemas de IA. Si no puede obtener acceso a los chips más avanzados, entonces no puede hacer avances significativos en IA.

Para fabricar un semiconductor avanzado, debe comprar máquinas herramienta de solo un puñado de empresas en todo el mundo que tienen las capacidades de precisión para fabricar estas herramientas. Una de las más importantes de estas empresas es una firma llamada ASML, que tiene su sede en los Países Bajos. Tiene capacidades únicas, que nadie más en el mundo puede replicar, para producir un tipo de máquina llamada herramienta de litografía EUV, sin la cual hacer un chip avanzado es simplemente imposible.

Solo mirando esto, no tenía idea de que ASML era la compañía más grande de los Países Bajos y, en muchos sentidos, crítica para su economía. La mayoría de la gente no se da cuenta de que la fabricación de chips es fundamental para la economía de ese país. Al leer su libro, el proceso de desarrollo de EUV comenzó aquí en los Estados Unidos en Intel, luego se alejó por completo de Intel. ¿Cómo terminó siendo una empresa holandesa propietaria de esta pieza de tecnología crítica para la fabricación de chips?

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El concepto de litografía, que es el proceso de usar la luz para crear patrones en obleas de silicio, se inventó en los EE. UU. a fines de la década de 1950 y se implementó en la industria de chips desde los primeros días de los primeros semiconductores. La industria de los chips se fundó en los EE. UU., en Texas y en Silicon Valley, por lo que los primeros usuarios de la litografía fueron en su mayoría empresas estadounidenses. En las décadas de 1980 y 1990, la industria intentaba pasar a un tipo de litografía más avanzada llamada litografía EUV (ultravioleta extremo), que se refiere al tipo de luz que hay en estos sistemas.

Gran parte de la investigación fue financiada por Intel y un par de otras empresas de chips de EE. UU. y se realizó en laboratorios nacionales de EE. UU., que tenían los tipos de equipos y capacidades de prueba que se necesitaban para hacer posible la luz ultravioleta en la longitud de onda requerida. Pero no había ninguna firma estadounidense que pudiera comercializar este equipo. A pesar de que la ciencia y la tecnología se realizaron en gran parte en California. ASML era una empresa que ya fabricaba herramientas de litografía de generaciones anteriores y tenía la capacidad de convertir la ciencia en un dispositivo fabricado en masa. Eso colocó a ASML en la trayectoria hacia donde está hoy: el único productor en el mundo de máquinas herramienta que puede producir luz EUV y usarla para producir semiconductores.

¿Puede explicarnos los conceptos básicos de la litografía EUV y cómo se fabrican los chips?

En primer lugar, ¿qué es la litografía? Si desea hacer patrones en obleas de silicio, lo hace proyectando luz a través de máscaras. Las máscaras bloquearán la luz en ciertas áreas y la dejarán pasar en otras, y así es como se obtiene un patrón en una versión miniaturizada en un chip. Los chips avanzados de hoy en día tienen millones, o a menudo miles de millones, de diminutos circuitos tallados en ellos. A menudo son del tamaño de un virus o incluso más pequeños, por lo que realmente necesita capacidades de carbono ultraprecisas.

La litografía EUV utiliza luz a una longitud de onda de 13,5 nanómetros, una luz ultrapequeña mucho más pequeña que la longitud de onda de la luz visible. Necesita luz de longitud de onda realmente pequeña porque los circuitos que está tallando son muy, muy pequeños; ellos mismos a menudo miden solo un par de nanómetros de dimensión. Producir este tipo de luz es realmente difícil, porque está justo al lado del espectro de rayos X. Su producción es complicada y el desarrollo de espejos para reflejarlo también es muy difícil.

Una bola de estaño es pulverizada por láseres increíblemente poderosos y explota en un plasma que mide varias veces más caliente que la superficie del sol.

Así es como funciona el proceso. Una bola de estaño cae a una velocidad de varios cientos de millas por hora a través del vacío y mide alrededor de 30 millonésimas de metro de diámetro. Es pulverizado por dos disparos de uno de los láseres más poderosos jamás desplegados en un dispositivo comercial y explota en un plasma que mide varias veces más caliente que la superficie del sol: varios cientos de miles de grados Fahrenheit. Este plasma emite luz EUV exactamente en la longitud de onda correcta de 13,5 nanómetros, que luego se recoge a través de una serie de aproximadamente una docena de espejos, que en sí mismos son los espejos más planos que los humanos hayan producido. Los espejos reflejan la luz en el ángulo correcto para que llegue a la oblea de silicio y esculpe los circuitos en los chips que hacen posible su iPhone.

Así es como llegas a un chip A13, ¿verdad?

Así es.

TSMC tiene que comprar esta máquina a ASML, que tiene que ensamblar todos estos componentes, desde los espejos más planos jamás producidos hasta los láseres más potentes jamás desplegados en un entorno comercial hasta bolas de estaño. Imagino que las bolitas de hojalata son algo fáciles de adquirir. Tiene que fabricar esa máquina, luego se la vende a TSMC, que luego la usa para fabricar chips de iPhone o cualquier otra cosa. ¿ASML simplemente se lava las manos con esta máquina cuando se la vende a TSMC? Esto suena como algo muy complicado de operar.

Es extraordinariamente complicado. Solo enviar la máquina requiere varios 747 para mover y cuestan $ 150 millones por pieza. Hay personal de ASML en el sitio junto a la máquina durante toda la vida útil de estas herramientas. ASML es la única empresa que sabe cómo atenderlos cuando algo sale mal, y son la única empresa con repuestos en caso de que algo se rompa. Simplemente no puede operarlos sin el personal de ASML.

Son tan sofisticados y tan precisos que aprender a operarlos en una instalación de producción en masa requiere no solo que las compañías de semiconductores como TSMC hayan investigado mucho para usarlos, sino también una asociación profunda con ASML, porque realmente han conocimiento único sobre cómo funciona la óptica y cómo la luz se refleja y refracta en diferentes contextos. Debe asociarse muy, muy profundamente con ASML para comprender cómo usar realmente estas máquinas en la fabricación en masa.

Parece que ASML tiene el monopolio de este fabuloso equipo. ¿Venden a otros vendedores? ¿Puede Intel comprar estas máquinas? ¿Pueden otras fundiciones? ¿Puede Samsung comprar estas máquinas?

Sí. ASML vende a clientes de todo el mundo, excepto en China, de lo que podemos hablar, pero solo hay un par de empresas que realmente pueden usar una máquina EUV. Son TSMC, Samsung, Intel y también un par de fabricantes de chips de memoria, como SK Hynix y Micron. Hay muy pocos clientes potenciales por ahí, porque el precio es tan alto y el nivel de habilidad de fabricación de precisión necesaria para hacer uso de ellos es realmente tan específico y único que ASML sabe que solo tendrá una base de clientes que mida la mitad una docena o tal vez como máximo una docena de empresas.

¿Por qué ASML no hace los chips solo?

Bueno, ASML no tiene idea de cómo hacer chips. Son una empresa extraordinaria, pero una sola empresa no puede hacer mucho. Esta máquina es solo una de las múltiples máquinas ultracomplejas necesarias para fabricar chips. Además de hacer brillar la luz exactamente en la longitud de onda correcta a través de esta óptica realmente complicada, también necesita diferentes máquinas que puedan colocar películas delgadas de material de solo un par de átomos de espesor o grabar cañones en el silicio de solo un par de átomos de ancho. Estas máquinas son producidas por diferentes compañías que tienen sus propias capacidades únicas, sobre las cuales ASML no sabe nada. Y estas empresas saben poco sobre litografía.

Realmente necesitamos una asociación de fabricantes de herramientas como ASML y fabricantes de chips como TSMC para producir semiconductores efectivos.

Los propios fabricantes de chips también tienen capacidades únicas. TSMC es mejor que nadie, incluidos sus proveedores, en el uso de las máquinas para fabricar chips de manera efectiva. Realmente necesitamos una asociación de todas estas empresas diferentes, los fabricantes de herramientas como ASML y los fabricantes de chips como TSMC, para producir semiconductores efectivos.

Sí. La gente puede discutir si Milwaukee o DeWalt fabrican las mejores herramientas eléctricas, pero no te convierten en carpintero. ¿Es ese el ambiente aquí? ¿Que puedes comprar la herramienta, pero tienes que saber cómo usarla?

Eso es absolutamente correcto. Saber cómo se usa es un proceso que no solo requiere comenzar con un doctorado en ingeniería eléctrica o ciencia de los materiales, sino que realmente requiere años de trabajo con las herramientas. El proceso de desarrollo de una herramienta EUV tomó 30 años. Eso solo te da una idea de la escala de precisión que se necesitaba para aprovecharlo.

Quiero llegar a eso, porque esa historia con Intel es realmente interesante. De hecho, recientemente tuvimos a Pat Gelsinger, el CEO de Intel, en el programa y le pregunté sobre EUV. Podemos llegar a su respuesta y por qué piensa que fue una tontería que Intel no ganara esta carrera, pero quiero volver al punto de partida, que es que el presidente Biden está en los Países Bajos y está presionando al primer ministro para que restringir las exportaciones de dispositivos ASML a China. Usted dijo que solo hay un puñado de empresas en el mundo que pueden usar estas máquinas y ninguna de las empresas que nombró son empresas chinas. ¿Por qué preocupa que el gobierno holandés permita las exportaciones a China?

Si tiene acceso a herramientas avanzadas de fabricación de chips, como las producidas por ASML y la pequeña cantidad de otros fabricantes de herramientas avanzadas en el mundo, tiene una posibilidad razonablemente buena de fabricar chips avanzados. Ahora, todavía no está garantizado que pueda hacerlo, pero las herramientas son uno de los cuellos de botella clave que solo un par de empresas pueden producir, y ninguna de ellas se produce en China. Estados Unidos está pensando en sistemas militares y de inteligencia de próxima generación que dependerán cada vez más de la inteligencia artificial. Los sistemas de IA se entrenan en grandes centros de datos que están llenos de chips sofisticados como GPU, que son el tipo de chips que se utilizan para entrenar sistemas de IA.

Si no puede fabricar en masa chips de última generación, entonces no puede obtener la capacidad del centro de datos que necesita para entrenar sistemas de IA. En última instancia, EE. UU. está tratando de evitar que China desarrolle centros de datos avanzados. Está utilizando las máquinas herramienta como cuello de botella, impidiendo que las empresas estadounidenses, y también las japonesas y holandesas, transfieran este equipo a China.

Hay una serie de empresas chinas que han intentado avanzar lo suficiente como para comprar las herramientas EUV de ASML. SMIC, la principal fundición de China, es el mejor ejemplo de ello. Pero los holandeses han estado imponiendo controles a las exportaciones de EUV durante un par de años y no han permitido que ASML envíe estas herramientas a China. Ahora EE. UU. quiere que los holandeses impongan controles sobre un conjunto más amplio de herramientas de litografía, no solo las más avanzadas, sino también el segundo conjunto de herramientas más avanzado. Eso es algo que es una nueva petición del gobierno de los EE. UU. y requiere negociaciones y debates bastante amplios entre los EE. UU. y los Países Bajos sobre si esto se permitirá o no.

¿Cuál es el argumento a favor y cuál es el argumento en contra?

El argumento a favor es que incluso las herramientas más avanzadas de segunda generación pueden usarse para producir algunos chips bastante sofisticados, lo cual es ciertamente cierto. El argumento en contra es que será costoso para ASML y otras empresas perder cuota de mercado, porque los clientes chinos han estado invirtiendo mucho en la capacidad de fabricación de chips, subsidiada en gran medida por el gobierno chino durante la última década.

Para muchos fabricantes de herramientas para chips, China se ha convertido en un mercado realmente importante para las herramientas que no son de última generación. Esta será una parada costosa si los Países Bajos implementan los tipos de controles de exportación que restringen no solo las herramientas más avanzadas, sino también las de segunda generación más avanzadas. El costo será de miles de millones de dólares en euros para los principales fabricantes de herramientas.

Está describiendo un régimen creciente de sanciones contra China, en términos de fabricación de chips, en términos de transferencia de tecnología de empresas estadounidenses a empresas chinas y en términos de otras empresas internacionales a empresas chinas. ¿Es todo de una pieza? ¿Es eso una estrategia? ¿O es que la administración Trump estaba enojada con China, por lo que impusieron sanciones contra Huawei, y ahora la administración Biden se ha dado cuenta de la escasez de chips debido a la pandemia? "Necesitamos una fundición nacional de chips. Está bien, es Intel. Haz algo en Ohio. Aquí hay algunas otras cosas". ¿Hay coherencia en todos estos movimientos, o es simplemente reactivo?

No. Creo que realmente hay una estrategia coherente, y diferenciaría lo que está sucediendo ahora de la guerra comercial de Trump sobre los aranceles. Es realmente una pista separada de discusiones. También lo diferenciaría de la escasez de semiconductores. La escasez no se trataba de qué país es capaz de producir los chips más avanzados. Lo que se encuentra dentro de la burocracia de seguridad nacional, el NSC y las agencias de inteligencia durante los últimos siete años es que ha habido una creciente preocupación de que China está logrando avances reales en las capacidades de fabricación de chips, al igual que se está volviendo más claro y más claras las formas en que las capacidades avanzadas de los chips, y especialmente los tipos de chips que van a los centros de datos, serán fundamentales para entrenar los sistemas de inteligencia artificial de próxima generación.

Desde la última administración de Obama hasta el presente, incluida la administración de Trump, ha habido bastante coherencia en cuanto a la política con respecto a la restricción del acceso de China a tecnologías avanzadas de chips. Es algo que no solo han hecho los EE. UU., sino también Japón, Corea del Sur y Taiwán. Varios países diferentes han tomado medidas para imponer nuevos mecanismos de selección de inversiones o para restringir la transferencia de tecnología o conocimiento a China cuando se trata de semiconductores avanzados.

¿China tiene la capacidad de ponerse al día por su cuenta o realmente necesita la transferencia de tecnología, el equipo que de otro modo se les vendería?

Bueno, esta es la gran pregunta. La estrategia estadounidense tendrá éxito si China no puede ponerse al día por sí sola. Estados Unidos apuesta a que la respuesta es que China no puede ponerse al día, o al menos no puede ponerse al día pronto. Pero hay cierta incertidumbre en torno a esto. Es difícil predecir si China encontrará formas de producir internamente parte de la tecnología necesaria, o si encontrará formas de dividir la coalición occidental y adquirir algunas piezas de tecnología de países que no están dispuestos a seguir el ejemplo de Estados Unidos en los controles de exportación.

Mi mejor suposición sería que los controles que EE. UU. y Japón van a imponer claramente serán realmente problemáticos para China durante los próximos dos años, y potencialmente durante los próximos 10 años más o menos en términos de fabricación de semiconductores avanzados. Cuantos más países estén de acuerdo con estos controles, y es por eso que los holandeses son tan importantes, es más probable que estos controles funcionen.

¿Cómo terminamos en una situación en la que hay una empresa holandesa a la que tenemos que contactar para asegurarnos de que China no obtenga estas capacidades? Nuevamente, en un mercado funcional, especialmente para algo como los chips, que son tan importantes para todo, habría múltiples empresas con múltiples enfoques diferentes para fabricar chips a la escala que se requiere que se fabriquen los chips modernos en los nodos de proceso que operamos. ahora En cambio, solo hay uno y está en los Países Bajos. ¿Cómo ocurrió eso?

Bueno, en la industria de los chips, en los últimos años encontrará que ha habido una tendencia real a la concentración, en muchos casos con solo un puñado y en algunos casos solo una empresa capaz de producir los tipos de software y maquinaria. involucrado. Hay dos razones para eso. Una es que muchas partes del proceso de fabricación de chips son brutalmente intensivas en capital. Es extraordinariamente caro hacer esta maquinaria. Eso realmente desincentiva la competencia, porque un nuevo participante tiene que gastar miles de millones de dólares antes de que pueda ver si su producto funciona.

La segunda razón es que los tipos de conocimiento y experiencia que necesita para producir este tipo de herramientas son algo que no puede estudiar en abstracto. Tienes que perfeccionarlo en el transcurso de tu fabricación. No hay una cantidad de capacitación o un programa de doctorado que le permita comprender cómo funcionan estos sistemas cuando realmente se fabrican. Tienes que tener tus manos en la máquina ajustándola con el tiempo.

Eso significa que las personas que están trabajando en estas herramientas en las empresas tienen un conocimiento realmente único que es difícil de adquirir para cualquier otra persona. Eso proporciona un foso realmente fuerte alrededor de esas empresas, porque no hay una forma sencilla de que alguien que no está trabajando en estas empresas desarrolle el conocimiento necesario. Por lo tanto, la combinación de intensidad de capital más un conocimiento realmente único hace que sea muy difícil establecer cualquier tipo de empresa competidora.

Así que voy a citar a Pat Gelsinger de cuando estaba en Decoder hace unos meses. Le pregunté sobre EUV, porque Intel apostó en contra de EUV, y ahora van a comprar máquinas de ASML para instalarlas en Ohio e intentar construir chips de próxima generación. Le pregunté: "¿Qué pasó con EUV?" Él dijo: "Estábamos apostando en contra. Nos arriesgamos mucho en Intel cuando dijimos: 'Oye, no necesitamos EUV. Iremos a un patrón cuádruple avanzado de la litografía'". Estábamos haciendo otras cosas para evitar la necesidad de EUV, y esas cosas simplemente no estaban funcionando. Como mínimo, deberíamos haber tenido un programa paralelo sobre EUV que dijera: "Si nos equivocamos en esto, si obtenemos patrones cuádruples u otros técnicas que estamos haciendo en auto-alineación mal, deberíamos haber tenido un programa para eso.' No lo hicimos. Apostamos en contra. ¿Qué tan estúpidos podemos ser?

Ahora, en retrospectiva, la respuesta es que eran extremadamente estúpidos. Él es el chico nuevo y lo está arreglando, así que creo que por eso se le permite decir que estaban siendo estúpidos. ¿Eran realmente estúpidos en ese momento? ¿Fue correcto decir: "Oh, puedes apostar en contra de EUV y tal vez algo más funcione?" ¿O es solo que Intel está dirigido por una serie de contadores en lugar de ingenieros, y ahora tienen un ingeniero?

Bueno, en defensa de los contadores, creo que se podría decir lo siguiente…

Creo que es la primera vez que alguien dice "en defensa de los contadores", pero por todos los medios.

Entonces, EUV era una tecnología que se suponía que estaría lista para la producción una década antes de que realmente surgiera. El proceso de desarrollo tuvo repetidos retrasos, sobrecostos de miles de millones de dólares y, durante mucho tiempo, a fines de la década de 2000 y principios de la de 2010, parecía algo que podría fallar por completo. Hasta 2015, era realmente muy incierto si esto funcionaría o no, y si funcionaba, si sería remotamente competitivo en costos.

En ese contexto de incertidumbre, puede comprender por qué hay personas en Intel que querían apostar en contra de la EUV y, en cambio, apostaron por lo que llamaron patrones cuádruples, lo que significa usar máquinas de litografía existentes que todos saben que funcionan y hacer más litografías para tallar. circuitos más precisos. Obviamente, eso iba a ser más costoso que hacer menos tiradas de litografía, porque tienes más pasos, pero todos sabían que las máquinas funcionaban.

Intentar eso era la opción de bajo riesgo en algunos aspectos. En retrospectiva, sin embargo, no funcionó. Fue una apuesta terrible, pero puedes entender por qué aceptaron esa apuesta. Para culpar a los contadores, creo que había demasiada aversión al riesgo y falta de voluntad, como dijo Gelsinger, para preparar múltiples caminos para la investigación y desarrollo para ver cuál funcionaba. Probablemente hubo un poco de reducción de costos que pareció inteligente en ese momento en términos de gastar recursos de manera eficiente pero, en retrospectiva, tuvo un costo tremendo para Intel, porque los dejó desprevenidos cuando el patrón cuádruple resultó ser ineficiente y, en algunos casos, completamente incapaz. de producir la precisión que Intel necesitaba.

¿Es por eso que Intel se ha retrasado detrás de TSMC en cada nodo de proceso sucesivo? ¿Porque sus técnicas simplemente no estaban funcionando?

Esa es parte de la razón. Creo que es una respuesta complicada, pero ciertamente el retraso en EUV es una parte importante.

Solo guíame a través de ese proceso. Tienen un gran competidor en TSMC que obviamente está integrado con ASML. Eso es muy bueno, porque su modelo de negocio es simplemente fabricar chips; toda su energía se centra en la fabricación de chips. Intel está en un lugar ahora sobre el que le pregunté a Pat. Le dije: "¿Te consideras un campeón nacional en los Estados Unidos? Lo eres. Eres lo que la administración de Biden tiene en este momento en términos de una gran empresa de fabricación de chips que puede aislar a los Estados Unidos de la cadena de suministro mundial".

Él dijo: "Sí, no sé nada de eso", pero tiene que dar un paso adelante y convertirse en una fundición. Eso es lo que quiere hacer. Dijo que pondría un logotipo de AMD en el costado de una fábrica de Intel si AMD quiere fabricar chips allí, pero tiene que comprar una máquina EUV de ASML. Tiene que aprender a hacer chips ARM, todo mientras desarrolla la próxima generación de chips x86 propios de Intel. ¿Es eso posible? ¿Parece que estamos ejerciendo demasiada presión sobre esta empresa?

Bueno, creo que no hay duda de que tiene un trabajo desafiante. Ahora, obviamente es un tipo impresionante. Si alguien puede hacerlo, él puede hacerlo.

No hay falta de confianza de Pat.

Bueno, creo que no hay duda de que ha cambiado la cultura en Intel, pero creo que tiene razón al describir los desafíos que enfrenta Intel en el lado de la fabricación de tecnología de procesos, en el lado del diseño y en el lado del modelo de negocio con creando este nuevo negocio de fundición. Va a ser difícil.

"Creo que mucho para Estados Unidos depende de si Intel tiene éxito o no".

Creo que abordar cada uno de estos tres desafíos simultáneamente es la única opción que tiene, porque Intel tiene que lidiar con todos ellos. Pero tienes razón al decir que es una tarea difícil para él. Creo que mucho para Estados Unidos depende de si Intel tiene éxito o no.

La razón por la que pregunto específicamente sobre Intel es porque es la única opción. No hay otro productor estadounidense de chips a escala. Hay un poco de actividad de TSMC aquí y un poco de actividad de Samsung aquí, pero no son sus nodos de proceso de vanguardia. TSMC aún no ha comenzado realmente a escala. Intel es lo que tenemos. Parece que si tuvieran mucho más éxito, entonces la conversación sobre seguridad nacional, la conversación sobre la cadena de suministro y la conversación sobre el control de exportaciones podrían ser muy diferentes. Pero debido a que Intel está donde está en este momento de transformación bastante dramática, tiene impactos posteriores en la forma en que tratamos con China.

Creo que es correcto. Pienso en las tres empresas líderes en la producción de chips de procesadores, Intel es la que naturalmente invertiría en los EE. UU., porque tiene su sede en los EE. UU. Sin embargo, creo que también vale la pena señalar que Intel no tiene un negocio de fundición existente en los EE. UU. En términos de aumentar la capacidad de fundición en los EE. UU., partimos de una base bastante baja en todos los ámbitos. Samsung tiene una instalación y GlobalFoundries tiene instalaciones, que no son las más avanzadas, pero también tienen algunas capacidades impresionantes y una escala significativa.

Pero en términos de construcción de escala y fundición, todos parten de un punto de partida bastante básico. De alguna manera, es por eso que EE. UU. probablemente no terminará apostando únicamente por una empresa, sino por las tres (Intel, TSMC y Samsung) para intentar que todas inviertan más en EE. UU. y ver. cuál es capaz de desarrollar las instalaciones más grandes, el modelo comercial más funcional en los EE. UU. y quién gana la carrera.

Esa es una manera muy americana de hacerlo, ¿verdad? Es como, "Vamos a subsidiar la creación de un mercado, y luego el que gane, gane". ¿No terminas con alguien que va a ganar la carrera y luego tenemos otro monopolio extraño en los Estados Unidos? ¿Hay alguna idea de "en realidad, lo que necesita es diversificación en todos los niveles de la cadena de suministro"?

Bueno, el desafío es que la diversificación es muy costosa. Si quiere pagar por una capacidad adicional que no va a utilizar en la industria de los chips, tendrá que gastar una tonelada de dinero. Tan solo una nueva instalación de fabricación de chips de última generación cuesta entre 20.000 y 25.000 millones de dólares, y es vanguardista durante un par de años. No creo que haya mucho apetito en los EE. UU. por emprender el tremendo gasto de capital que se necesita para crear capacidad excedente. Al margen, obtendremos algo a través de la Ley CHIPS, pero no obtendremos una tonelada de capacidad excedente.

Necesitamos empresas que vayan a tener modelos comerciales funcionales después de que las ayudemos a despegar con sus negocios de fundición en los EE. UU. Por eso creo que tiene sentido apostar por varias empresas y ver cuáles son capaces de producir eso.

No creo que sea necesariamente el caso de que vayamos a terminar con una empresa ganando y las demás perdiendo. Bien podría ser que terminemos con múltiples fundiciones comercialmente viables con capacidad en los EE. UU., y ese sería un gran resultado. No hay razón necesaria por la que este mercado en particular tenga que terminar con una empresa dominante y otras muy por detrás.

¿Hay alguna idea de inversión más allá de los jugadores de fundición? "Oye, deberíamos financiar un competidor de ASML" o "Oye, deberíamos buscar la próxima tecnología más allá de EUV y hacer que el gobierno la subvencione para que podamos diversificar esa capa". Nuevamente, mientras tenemos esta conversación, el presidente Biden camina con zuecos y dice: "Por favor, no venda esta máquina a China".

Bueno, cuando se trata de "¿Deberíamos tener un competidor para ASML y litografía avanzada?" Creo que la respuesta es que el costo-beneficio simplemente no se cumple. Es probable que obtengamos los controles de implementación holandeses que son bastante similares a los controles estadounidenses. Durante los próximos meses, creo que veremos que ese será el resultado de estas conversaciones.

No hay mucho riesgo de suministro con los Países Bajos; a nadie le preocupa que los Países Bajos no realicen envíos a empresas estadounidenses. El costo de establecer una empresa de litografía alternativa sería muy alto porque, nuevamente, ASML tiene capacidades únicas que han desarrollado durante 30 años. Sería muy difícil replicar eso o construir un competidor. Así que creo que nuestra producción y nuestros dólares en I+D se gastan mucho mejor en otros lugares.

Pero cuando habla de litografía de próxima generación y herramientas de próxima generación, ese es un excelente lugar para invertir. Si observa la forma en que el Departamento de Comercio planea gastar el dinero de la Ley CHIPS, lo que encontrará es que las tres cuartas partes de los fondos se destinarán a incentivar una mayor fabricación, y un 25 por ciento adicional se destinará a financiación de I+D. Parte de eso se destinará a las herramientas de próxima generación, incluidos los sistemas de litografía potencialmente de próxima generación, que se necesitarán en cinco o 10 años.

¿Cuáles son esos sistemas de litografía de última generación?

Bueno, ASML mismo está planeando dos generaciones más de herramientas EUV. Ahora mismo tienen EUV básico.

Espera, lo que describiste con la bola de estaño cayendo, siendo golpeada con láseres y produciendo plasma más caliente que el sol, ¿eso es EUV básico?

Eso es básico, sí. Más está por venir. La próxima generación se llamará EUV de alta apertura numérica, que tendrá una óptica más sofisticada que le permitirá tallar chips más precisos. Se supone que esas máquinas estarán disponibles en unos tres años. Van a costar el doble que las herramientas EUV básicas.

Luego, más allá de eso, hay I + D en marcha para lo que ASML llama apertura hipernumérica, por lo que es una óptica aún más específica, que no está claro si funcionará. Falta una década para la producción, pero ahí es donde ya está ocurriendo la I+D, y eso es lo que necesitamos si vamos a fabricar transistores cada vez más pequeños en chips cada vez más sofisticados.

Tiene un capítulo sobre transistores cada vez más pequeños en el libro. Estoy seguro de que los oyentes de Decoder están muy familiarizados con el concepto de la Ley de Moore, que es solo una predicción de que la industria de los chips duplicará la densidad de transistores en un chip cada año. Ya estamos hablando de tener que disparar láseres a una bola de estaño a través de los espejos más planos del mundo y luego construir ópticas hiperespecíficas para hacerlos aún más pequeños. ¿Hay un límite? Me siento tonto pensando: "¿Hay un límite para la Ley de Moore?" Cualquiera podría haber dicho eso en cualquier momento de los últimos 40 años y resultar tonto, pero ahora estamos hablando del nivel de los átomos. ¿Hay un límite en el que la industria de los chips dice: "Está bien, no vamos a pasar del nivel de los átomos individuales"?

En algún momento, la respuesta es sí, pero todavía no estamos hablando de átomos individuales. Estamos hablando de capas de materiales medidas en átomos individuales, pero los transistores en sí mismos tienen muchos átomos, incluso en su escala microscópica actual. Creo que tenemos una línea de visión bastante clara, al menos hasta 2030 más o menos, en los planes existentes de empresas como TSMC e Intel en cuanto a cómo van a seguir reduciendo los transistores, apilándolos uno encima del otro y usando más trucos para obtener más de ellos en fichas. Es más difícil decir más allá de 2030 más o menos. Siempre ha sido difícil mirar demasiado hacia el futuro, así que no sé cuán significativo es eso.

La historia dice que la predicción apropiada es que lo descubrirán. Quiero decir, por eso se llama Ley de Moore.

Así es.

En algún momento te estás quedando sin cosas para medir; te estás quedando sin unidades. Por ejemplo, Intel tuvo que pasar a angstroms en lugar de nanómetros. Tal vez eso fue algo de marca, pero definitivamente lo hicieron.

La razón por la que pregunto en este contexto es porque estamos hablando de limitar los equipos de fabricación de chips avanzados a China y estamos hablando de la próxima generación de GPU u otros chips de aceleración de IA. 2030 es mañana en la escala de la política industrial y la política exterior. Incluso en 2040, eso sigue siendo una especie de mañana en la escala de la política industrial. ¿No es inevitable que China se ponga al día, incluso si están restringidos de todas estas formas? ¿Estamos simplemente ganando tiempo, o en realidad estamos creando una ventaja sostenible duradera?

Bueno, creo que es inevitable que China alcance el statu quo actual en algún momento. Si eso es en 2027 o 2035, no lo sé. No va a ser en 2024, faltan varios años. ¿Alguna vez China alcanzará la vanguardia? No estoy seguro de que la respuesta a esa pregunta sea sí, incluso si la Ley de Moore...

Incluso si la Ley de Moore expira, ¿verdad? Si el filo se vuelve fijo.

Bueno, depende de lo que queramos decir cuando decimos "la ley de Moore expira". En algún momento, será imposible reducir aún más los transistores, pero eso no significa necesariamente que la potencia informática que puede obtener de un chip individual necesariamente se detendrá. Puede empaquetarlos de diferentes maneras, puede acercar la memoria a la potencia de procesamiento, puede mejorar sus interconexiones, puede poner fotónica en un chip. Hay muchas técnicas diferentes que en muchos casos están en sus inicios, que están creando nuevas formas de obtener más poder de cómputo de los chips, y todas ellas requerirán tanto un diseño creativo como máquinas-herramienta realmente precisas para su fabricación.

Incluso si me dijera que los transistores no se reducirán en un solo nanómetro después de 2030, todavía diría que vamos a obtener más poder de cómputo de una pulgada cuadrada de silicio durante la década de 2030 y más allá usando todos estos otras técnicas. Entonces, si toma esta visión más amplia de la Ley de Moore y dice todas las cosas diferentes que puede hacer para ajustar un chip y sacarle más provecho, creo que hay un camino muy largo que va mucho más allá de 2040 en términos de las cosas que podemos hacer para producir más poder de cómputo. Por esa razón, sería bastante escéptico con la tesis de que alguna vez vamos a chocar contra una pared de ladrillos.

Cuando pienso en las tres empresas que están haciendo lo mejor para impulsar la potencia informática para un chip determinado, son Apple, Nvidia, hasta cierto punto AMD, así que tal vez sean tres empresas y media, y es TSMC, que es el fabricante de esas dos empresas y media allí. Apple es muy bueno empaquetando, muy bueno optimizando su software para su propio hardware y muy bueno superando los límites de ARM. Nvidia es obviamente el líder en GPU. AMD es un salto menor sobre el chip Intel promedio, pero lo está haciendo mejor solo porque están utilizando las capacidades de fabricación de TSMC para mejorar la relación entre la duración de la batería y el rendimiento.

Miro a esas tres empresas y media y pienso: "Está bien, de lo que dependen es de TSMC". Si TSMC no pudiera impulsar la fabricación, sus técnicas para construir y diseñar mejores chips no servirían de nada, ¿verdad? Dependen totalmente de TSMC, que a su vez depende totalmente de ASML. ¿Cómo es esa relación? ¿Tim Cook se despierta por la mañana preocupado por las restricciones holandesas a las exportaciones de ASML? ¿O es un cliente de TSMC? ¿O es solo una API donde hace un pedido y salen las fichas?

Creo que la mayoría de los clientes de TSMC se han acostumbrado al hecho de que TSMC tiene un historial extraordinario en la gestión de su propia cadena de suministro y en asegurarse de que los problemas se resuelvan antes de que sucedan. Una de las razones por las que a los clientes les encanta trabajar con TSMC es que no tienen que despertarse por la mañana preocupados por lo que sucederá antes de la producción de TSMC.

¿La gente está pensando más en la cadena de suministro upstream que nunca debido a estas restricciones? Absolutamente. Pero si eres Apple o Nvidia, realmente no se aplican a ti, porque todos los insumos en los que se basa TSMC para su producción se producen en los EE. UU., Europa o Japón. No hay posibilidad de que esos países controlen su transferencia a Taiwán en el corto plazo, por lo que en realidad está bastante seguro en términos de su upstream. Es su flujo descendente, el ensamblaje de chips que a menudo se lleva a cabo en China y el ensamblaje de los productos finales, donde tiene el mayor riesgo político, tanto en términos de lo que hace Beijing como de lo que hace Washington.

Bueno, existe un riesgo político real porque la T en TSMC es Taiwán. Las fábricas están en Taiwán, especialmente las fábricas de vanguardia. Si hay extrañeza entre Estados Unidos, China y Taiwán, la economía del iPhone se detiene, ¿verdad? Los chips simplemente desaparecen, la economía de la GPU Nvidia se detiene. ¿Es algo por lo que deberíamos estar más preocupados?

Si hubiera una guerra o un bloqueo entre China y Taiwán, el impacto no solo en el sector tecnológico sino en toda la fabricación sería casi catastrófico.

Sí. En términos de una guerra o un bloqueo entre China y Taiwán, el impacto no solo en el sector tecnológico sino en toda la fabricación sería casi catastrófico. TSMC produce el 90 por ciento de los procesadores más avanzados del mundo, pero más que eso, produce más de un tercio de la nueva potencia informática que el mundo agrega cada año. Si suma todos los transistores producidos en chips de procesador, más de un tercio de ellos se producen en Taiwán. Sin duda, sería catastrófico para Apple o AMD si perdiéramos el acceso a las instalaciones de TSMC, pero también son los lavavajillas, microondas y automóviles los que enfrentarían tremendas interrupciones.

Quiero decir, volveríamos a una crisis manufacturera que se sentiría equivalente a 1929 en términos de su impacto. No sería capaz de comprar un automóvil durante uno o dos años, y el mismo nivel de disrupción para todo tipo de productos manufacturados. Es un gran problema. Es un problema tan grande que las empresas realmente luchan por entender cómo asegurarse contra él, porque los costos de encontrar soluciones alternativas son tremendos. No hay otra alternativa a TSMC en muchos casos, pero obviamente el riesgo a la baja es sustancial y podría decirse que crece cada día.

¿Cómo terminamos en una posición en la que las fábricas de chips más importantes del mundo están en Taiwán? ¿Cómo terminamos con TSMC?

TSMC surgió en 1987 gracias a Morris Chang, quien es el fundador de la empresa. De hecho, pasó su carrera en Texas Instruments y vivió en Texas la mayor parte de su vida antes de ese momento. Él fue la persona que tuvo la idea visionaria de crear un negocio de fundición que no diseñara chips, solo los fabricara, lo que en ese momento parecía un concepto loco ya que no había empresas de diseño de chips sin fábrica. No tenía clientes cuando comenzó, pero comenzó a convencer a las empresas de que él haría toda la fabricación por ellas y asumiría todo el riesgo de producción; todo lo que tenían que hacer era darle diseños de chips y devolvería chips funcionales.

Ese modelo demostró ser extraordinariamente exitoso porque permitió que TSMC escalara sirviendo a muchos clientes diferentes. Esa escala, a su vez, permitió a TSMC perfeccionar sus procesos de producción, porque cuantos más chips producen, más aprenden del proceso de fabricación real de cada chip. Existe una relación directa entre el hecho de que TSMC es el fabricante de chips más grande y el más avanzado del mundo, y ambos se derivan del modelo de fundición que inventó Morris Chang.

Nos dijiste antes de que empezáramos a grabar que Morris Chang es tu personaje favorito en todo este libro. Hay una línea en el libro donde dices que posiblemente sea más tejano que taiwanés. ¿Por qué es tu personaje favorito?

Bueno, creo que es la persona de negocios más subestimada de los últimos 100 años. La mayoría de la gente nunca ha oído hablar de él, aunque todos confiamos en los productos que su empresa produce todos los días. Creo que su vida es un microcosmos fascinante de la industria de los chips en su conjunto. Nació en China continental, se mudó a los EE. UU. justo después de la revolución, se matriculó en Harvard y fue el único estudiante chino-estadounidense de su clase, y luego construyó personalmente la industria de chips trabajando en líneas de producción en Texas Instruments antes de fundar TSMC.

Todos los grandes cambios en la industria de los chips y la tecnología informática en los últimos 75 años son cambios que no solo ilustró, sino que en realidad hizo que sucedieran. Todos le debemos mucho a Morris Chang, y desearía que más personas hubieran oído hablar de él, porque creo que su importancia está profundamente subestimada.

Creo que TSMC está profundamente subestimado. Es una empresa muy opaca. Están muy orgullosos de sí mismos y son muy opacos. Es difícil saber cómo funcionan. ¿Cuál es su sentido de TSMC? Quiero decir, Morris Chang ya no está allí. ¿Cómo persiste la cultura? ¿Cómo son sus nuevos líderes?

Bueno, Morris Chang está oficialmente retirado, pero aparece regularmente en las oficinas de TSMC y en los eventos de TSMC, así que no estoy seguro si realmente deberíamos decir que ya no está allí. Creo que la cultura que estableció perdura en términos de la voluntad de hacer grandes apuestas en términos de decisiones de I+D, en términos de decisiones de gastos de capital y en términos de la implacabilidad con la que TSMC perfecciona sus procesos de fabricación.

Los compañeros de trabajo de Morris Chang de la década de 1950 hablaban de la ferocidad con la que encontraba ineficiencias en el proceso de fabricación y luego las sacaba de las líneas de montaje lo más rápido que podía. Creo que el compromiso con la excelencia en la fabricación es lo que hizo de TSMC lo que es hoy, y eso se debe en gran parte a Morris Chang y la cultura que inculcó.

¿Por qué ponerlo en una región geopolítica tan peligrosa? Cuando pienso en TSMC ahora, tienen que emplear tantos expertos en política exterior y tantos cabilderos como personas que se centran implacablemente en la ineficiencia de la fabricación, solo por su ubicación más que por cualquier otra cosa. ¿Por qué elegir Taiwán?

Bueno, en retrospectiva, habría sido genial si lo hubieran establecido en Nueva Zelanda o Suiza, pero Morris Chang pasó algún tiempo en Taiwán como ejecutivo de Texas Instruments. Había ayudado a TI a establecer una instalación allí a fines de la década de 1960, por lo que había llegado a conocer a algunos de los funcionarios del gobierno taiwanés.

Querían más inversión estadounidense y estar más conectados a las cadenas de suministro estadounidenses como una forma de garantizar su seguridad. Apostaron a que la integración era la mejor manera de garantizar que Estados Unidos ayudaría a defender Taiwán. Hoy, estamos viendo nacer los frutos de esa estrategia. Taiwán es importante no solo por su importancia geopolítica, sino también porque si hubiera una guerra, sería catastrófica para el sector tecnológico y manufacturero del mundo.

Solo para decirlo claramente, ¿está diciendo que la decisión de ponerlo en Taiwán fue incentivada por el gobierno taiwanés para garantizar el apoyo de defensa de los Estados Unidos?

TSMC fue un proyecto directo del gobierno taiwanés para hacer que Taiwán sea más indispensable en las cadenas de suministro electrónico. Y ha funcionado.

Así es. Había un vínculo directo en la mente del gobierno taiwanés entre más inversión estadounidense, más criticidad en las cadenas de suministro estadounidenses y garantías de seguridad estadounidenses más creíbles. Es por eso que el gobierno taiwanés aportó más de la mitad del capital de TSMC cuando se fundó. Fue un proyecto directo del gobierno taiwanés para hacer que Taiwán sea más indispensable en las cadenas de suministro electrónico. Y ha funcionado.

Claramente, ha funcionado. Quiero decir, deberíamos hablar de Rusia y Ucrania. Creo que hay un paralelo con los posibles conflictos con China y Taiwán. Pero solo quiero terminar el pensamiento aquí. Usted dice que el gobierno taiwanés dijo: "Necesitamos esto. Vamos a gastar el dinero en tener una industria de chips". Anteriormente, dijo que para construir la próxima generación de empresas de fabricación de chips, se necesita una enorme cantidad de capital, una visión a largo plazo y subsidiar un montón de cosas. Eso es lo que hace el gobierno chino. Simplemente construirán felizmente un exceso de oferta. “Aquí hay 95 puentes, aquí llegará una economía algún día”.

Estados Unidos no hace eso. Somos horribles en eso, en casi todos los niveles. Tal vez tengamos éxito a pesar de ello. Creo que hay algunas personas que te dirán que tenemos éxito gracias a ello, pero no lo hacemos. ¿Es eso lo que es absolutamente necesario, que Estados Unidos diga: "Vamos a construir la industria de fabricación de chips. Tiene propósitos estratégicos que cumpliremos dentro de décadas, como lo hizo el gobierno de Taiwán, y seleccionando un puñado de empresas para que se conviertan en extensiones nacionales de una industria que creemos que es estratégicamente importante en los años venideros".

Si desea atraer empresas de fabricación de chips a su país, debe hacerlo a un costo competitivo. Para los EE. UU., el costo ha sido más alto por una variedad de razones. La tierra es más cara, las regulaciones ambientales son más estrictas y el régimen fiscal es menos generoso. Si EE. UU. quiere más fabricación de chips, tiene que gastar el dinero para que sea más atractivo para las empresas de chips invertir.

Creo que el gasto de capital es necesario, pero no es suficiente, porque además del CapEx, necesitas la experiencia. Eso es algo de lo que Taiwán se dio cuenta muy pronto. No fue solo que invirtieron mucho dinero, sino que también se aseguraron de que cientos de ingenieros taiwaneses estuvieran haciendo doctorados en ingeniería eléctrica en Berkeley y Stanford desde la década de 1950.

Aunque Taiwán parece estar muy lejos de Silicon Valley, en realidad había muy pocos lugares en el mundo que tuvieran tantas conexiones personales profundas con Silicon Valley como Taiwán. Cuando Morris Chang se mudó a Taiwán en la década de 1980, encontró a antiguos compañeros de clase con los que había estudiado en Stanford y antiguos colegas con los que había trabajado en los EE. UU. que estaban en Taiwán trabajando en la industria de los chips. Esa profunda interconexión fue absolutamente crítica para el éxito de Taiwán.

Si observa otras empresas que se han puesto al día en la fabricación de chips, por ejemplo, Samsung, es una historia similar de mucho CapEx, pero también mucha integración en las cadenas de suministro. El desafío que enfrenta China hoy es que no hay duda de que tiene la voluntad de gastar dinero, pero está siendo excluida de los intercambios de información, componentes y experiencia que han hecho posible ponerse al día en Taiwán y Corea del Sur. Ese es el gran riesgo que enfrenta China, pero esa es también la estrategia explícita de EE. UU., sacarlos de esas relaciones y, por lo tanto, hacer que sea más difícil ponerse al día.

Solo para terminar, hazme la comparación con Rusia y Ucrania. Sé que esta es también un área de su experiencia. Hemos visto esto ahora. "Aunque siempre está al borde del precipicio, nadie invadiría nunca Ucrania", pero simplemente lo hicieron, y ahora es un desastre para ellos en muchos niveles. Sentimos lo mismo acerca de Taiwán. Esto sería un desastre en muchos niveles. ¿Existe la posibilidad de que China mire a Rusia y Ucrania y diga: "Probablemente podríamos hacer eso también"?

Bueno, creo que, por un lado, diría que los rusos sobreestimaron sus capacidades militares, por lo que seguramente los chinos ahora se preguntan si también están sobreestimando sus capacidades. Esa es una lección que podría sacar, pero hay otras lecciones que China podría estar sacando que son menos tranquilizadoras. Un ejemplo es que las armas nucleares funcionan, puedes amenazar con el uso nuclear y evitar que intervengan poderes externos. Los rusos lo demostraron muy claramente, porque Biden ha dejado muy explícito que no hará nada parecido a lo que provocaría que Rusia intensifique la guerra. Así que las amenazas nucleares funcionan. Esa es una lección que es directamente relevante para un escenario entre China y Taiwán.

Una segunda lección es que en Ucrania ha sido absolutamente crítico que Ucrania colinda con Polonia, porque es muy sencillo enviar armas, equipos y suministros a través de una frontera terrestre a un país neutral. Taiwán no tiene esa frontera terrestre, por lo que debe encontrar barcos que vayan a Taiwán para reabastecerlos. Esa es una propuesta muy, muy diferente, no imposible, pero sí muy difícil.

Si eres China mirando a Ucrania, por un lado, crees que los rusos arruinaron las cosas militarmente. Por otro lado, no es obvio que muchas de las otras lecciones que está sacando no lo hagan un poco más optimista de que podría mantener a los EE. UU. fuera de una manera significativa. No estoy seguro de que China esté mirando a Rusia y Ucrania y pensando: "Esto nos hace tener menos confianza en Taiwán". Me preocupa que algunas de las lecciones clave que China está aprendiendo la hagan más capaz de estructurar una intervención en Taiwán que mantendría fuera a Estados Unidos.

Si todos los demás supieran que Estados Unidos no va a intervenir en nombre de Taiwán, sería muy difícil para Taiwán presentar una defensa seria. Es por eso que creo que ves a China expandiendo rápidamente sus fuerzas nucleares, para hacer que esas amenazas nucleares sean más creíbles y tratar de mantener fuera a EE. UU. si hubiera una crisis en el estrecho de Taiwán. Sigo bastante preocupado, a pesar del hecho de que el ejército de Rusia ha tenido un desempeño muy inferior en Ucrania.

Siento que podríamos hacer otro episodio completo solo sobre Rusia. Tendremos que tenerte de vuelta. Chris, has estado genial. El libro es Chip War: The Fight for the World's Most Critical Technology. Muchas gracias por estar en el programa.

Gracias por invitarme.

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