Escasez global de chips (semiconductores), ¿oportunidad o amenaza en el área de supply chain?

Escasez global de chips
Cómo mejorar la industria de los chips o semiconductores que ha venido experimentando escasez y problemas en las cadenas de suministro o supply chain.

La industria de los chips o semiconductores ha venido experimentando desde hace tiempo algún tipo de escasez y problemas en las cadenas de suministro o supply chain; toda esta situación quedó en evidencia a raíz de las restricciones impuestas a nivel mundial por motivo de la pandemia COVID-19.

El temor generalizado de la industria automotriz por un posible descenso en las ventas debido a la pandemia y el incremento del consumo de equipos inteligentes que permiten el trabajo remoto generó una escasez global de chips.

Igualmente, las sanciones impuestas por la Casa Blanca al gobierno chino en la llamada guerra de chips, además de ciertas condiciones climáticas que obligaron a la paralización de grandes plantas de fabricación de semiconductores, han sido los principales detonantes de esta crisis.

Toda situación según el punto de vista de sus principales actores puede ser vista como una amenaza a su hegemonía mundial o una oportunidad de participación en el mercado global de semiconductores.

Pero antes de entrar de lleno en el análisis de esta situación es necesario saber qué son los semiconductores, la importancia que tienen en la economía global digitalizada y las razones de por qué se genera esta crisis.

¿Qué son los semiconductores o chips?

Los semiconductores o chips están compuestos por una estructura de pequeñas dimensiones, son denominados con este nombre debido a que son capaces de conducir o aislar la electricidad, siendo el silicio uno de los materiales encargados de ejercer estas funciones según las condiciones físicas en que se encuentren.

Generalmente estas condiciones están asociadas a la temperatura, presión, intensidad del campo magnético o eléctrico e incidencia de las radiaciones.

Tipos de semiconductores

Dependiendo de la respuesta del entorno físico donde estén localizados, podemos encontrar dos tipos de semiconductores:

Semiconductores intrínsecos

Están conformados por una configuración química que impide el desplazamiento libre de los electrones alrededor de la molécula, exceptuando cuando ocurre un aumento de temperatura: en ese momento los electrones se fusionan con la energía disponible produciendo un salto, el cual deja un espacio libre que será traducido como carga positiva, al tiempo que trae nuevos electrones.

Este proceso es denominado recombinación y dependiendo del elemento químico del que se trate se definirá la cantidad de calor requerida.

Semiconductores extrínsecos

Los semiconductores extrínsecos admiten en su configuración atómica ciertos tipos de impurezas y dependiendo de las mismas los materiales del chip pueden dividirse en:

  • Extrínsecos tipo N (donadores). En los semiconductores de este tipo los electrones exceden en número los espacios de carga positiva, cuando se destina una diferencia de potencial al material los electrones libres se movilizan hacia la izquierda, mientras que los espacios de carga positiva se mueven hacia el lado derecho.
  • En el momento que los portadores de carga libre alcanzan el lado derecho, los electrones del circuito externo llegan al semiconductor, ocurriendo la transmisión de corriente eléctrica.
  • Extrínseco tipo P (aceptores). En este tipo de materiales cuando se destina una diferencia de material, en lugar de incrementarse los electrones, aumentan los espacios disponibles. Definiéndose de esta forma como material aceptor añadido, debido a la existencia de una mayor salida de electrones que de recursos.
  • Cuando se crea esta situación cada espacio libre que debería ocupar un electrón sirve para posibilitar el paso de la corriente.

Usos de los semiconductores

Por sus características, los semiconductores generalmente son usados en la industria de electrónica, debido a que permiten conducir y modular la corriente eléctrica, según los patrones que sean necesitados; entre ellos, podemos mencionar:

  • Circuitos integrados.
  • Transistores.
  • Sensores ópticos.
  • Moduladores de transmisión eléctrica.
  • Láser de estado sólido.

Algunos semiconductores, cuando se encuentran excitados, pueden ser capaces de reflejar luz en vez de generar calor; siendo utilizados para la construcción de puntos cuánticos fluorescentes y diodos emisores de luz.

  • Los semiconductores que poseen alta conductividad térmica, son utilizados para disipar calor y potenciar la gestión térmica en electrónica.
  • Refrigeradores termoeléctricos.

Producción mundial de semiconductores

Aproximadamente el 80% de la producción mundial de semiconductores está concentrada en dos países:

  • Taiwán posee la mayor manufacturera de semiconductores del mundo a través de TSMC.
  • Corea del sur posee la otra porción del mercado asiático a través de las empresas Samsung Electronics y SK Hynix Inc.
  • Estados Unidos posee el 11% del mercado de semiconductores a través de la compañía Intel.
  • Europa posee el 9% restante.
  • Por su parte China es el principal productor de silicio e incluyó dentro de sus prioridades el desarrollo de la industria de semiconductores, siendo SIMIC una de sus principales productoras abasteciendo el mercado con 5%.
  • Estados Unidos lidera el mercado mundial del diseño de semiconductores al cubrir un 47% del total.

Por qué se produce la escasez global de semiconductores

Muchos analistas financieros y economistas les atribuyen a las restricciones sanitarias del Covid-19 la escasez global de semiconductores, mientras otros afirman que la pandemia sólo mostró la vulnerabilidad de las cadenas de suministro internacionales, siendo las siguientes las principales causas del desabastecimiento:

Temor de la industria automotriz

Cuando se iniciaron las restricciones por la pandemia, la industria automotriz reaccionó anticipadamente al prever la ída de ventas por la falta de movilidad, cancelando una gran cantidad de pedidos de semiconductores.

Mientras que, por el contrario, aumentaron los pedidos de chips para fabricar computadoras, tablets, laptops, debido al aumento de la demanda de estos equipos utilizados para trabajar desde casa.

Con el transcurso de los meses se iniciaron las jornadas de vacunación contra el Covid-19 en muchos países e igualmente la industria automotriz recobró la confianza en el mercado y retomó nuevamente la cantidad de pedidos pre-pandemia; pero la elaboración de semiconductores conlleva una planificación previa, convirtiendo su fabricación en un proceso largo por la complejidad de su manufactura.

Además, en la industria de los semiconductores, las barreras de entrada son muy altas, los plazos de entrega son bastante largos y el equilibrio de poder favorece a las empresas gigantescas, generando una competencia férrea entre ellas.

Competencia geopolítica

Otra de las situaciones que agravó aún más el desabastecimiento global de chips fue el conflicto tecnológico y comercial entre Estados unidos y China, que generó la llamada guerra de chips, fomentada durante el gobierno de Donald Trump, quien llegó a prohibir el uso de dispositivos móviles de las marcas Huawei o ZTE entre los miembros de su gobierno.

Como consecuencia de esta situación, Estados Unidos quedó excluido de las virutas manufacturadas por SIMIC y está a su vez comenzó acumular semiconductores esenciales para equipos inteligentes 5G y otros productos electrónicos.

Este conflicto incrementó aún más la demanda hacia Taiwán, debido a que las restricciones impuestas por el gobierno norteamericano obligaron a los empresarios a migrar a otras plantas de fabricación de semiconductores tales como TSMC y Samsung.

Factores que aumentaron la crisis

  • Como si fueran pocos los problemas antes mencionados, ocurrió un incendio en una fábrica de semiconductores japonesa ocasionando el corte de los suministros de fibra de vidrio, esencial para la fabricación de circuitos impresos.

  • En octubre la fábrica japonesa Asahi Kasei Microdevices sufrió un incendio que tuvo como consecuencia la paralización de producción de dispositivos de detección utilizados en la industria automotriz y otras empresas.

  • La feroz tormenta invernal ocurrida en Texas obligó a la paralización de las fábricas de chips Samsung, Infineon y NXP.

  • En marzo otra fábrica japonesa que abastece el 30% del mercado mundial de los microcontroladores, implemento indispensable para la industria automotriz, se incendió, ocasionando retrasos en la producción.

  • La empresa TSMC de Taiwán cubre el 50% del mercado mundial de la manufactura de obleas (wafer casting). En el proceso productivo de estos componentes se deben utilizar más de 63.000 toneladas de agua extra pura al día para evitar la contaminación de los semiconductores; en 2021 este país sufrió una de las peores sequías de su historia, ocasionando igualmente retrasos en los procesos productivos.

  • Igualmente debido a la sequía se han incrementado los apagones a causa del aumento de consumo de energía, afectando la continuidad de la producción.

Consumidores afectados

El consumidor habitual se ve afectado con la escasez global de semiconductores cuando:

  • Aumentan los precios de los productos electrónicos.
  • Se reduce la disponibilidad de equipos de última generación.
  • Se ven afectados los ingresos de las empresas que dependen de los semiconductores, aumentando el desabastecimiento de equipos.
  • En su gran mayoría solo se encuentran modelos antiguos debido a que los nuevos están comprometidos.
  • El precio de los automóviles usados se incrementa y los tiempos de entrega de los autos nuevos es tardío.

Cómo funcionan las cadenas de suministro o supply chain

La supply chain o cadena de suministro es un proceso que se inicia desde el momento cuando el cliente realiza el pedido, hasta que el producto culminado ha sido cobrado y entregado; quedando definida como el conjunto de acciones que deben interconectarse entre sí, desde el origen de la producción hasta el cliente final.

Los supply chain tienen que cumplir tres etapas:

  1. Aprovisionamiento: trata de las formas cómo se consigue la materia prima para la fabricación del producto.
  2. Producción: esta etapa comprende la manufactura del producto hasta su culminación.
  3. Distribución: esta etapa comprende las actividades que permiten que los productos sean entregados en su destino final.

La escasez mundial de semiconductores evidencia las fallas que venían ocurriendo en el área de los supply chain, al ser los encargados de proveer la estabilidad de los procesos de negocios, brindando relaciones comerciales seguras que permiten la planificación a largo plazo.

Esta situación además ha dejado claro que no solamente se han interrumpido las cadenas de suministro globales, sino que también ha tomado dimensiones geopolíticas muy importantes, dejando en evidencia que la estabilidad global de la digitalización no debe continuar solo en manos de unos cuantos actores.

Por otra parte, la problemática de la escasez global de semiconductores no vislumbra una solución a corto plazo o que no incluya la inversión de grandes cantidades de dinero; algunos analistas afirman que igualmente esta situación podría generar una inflación global.

Amenaza o una oportunidad para el área de los supply chain

China, a raíz de la escasez global de chips, ha comenzado a tomar acciones para lograr la independencia de la industria de chips nacionales; siendo las políticas restrictivas impuestas por Estados Unidos el principal motivador para que los responsables de las políticas de esta nación incrementen los esfuerzos.

Este proyecto propone la implementación de medidas que incluye inversiones en innovación tecnológica, especialmente la fabricación de semiconductores y programas de investigación científica.

Por su parte el presidente Biden firmó un decreto que solicita la revisión de las cadenas de suministro y la forma como estados unidos obtiene los semiconductores necesarios; igualmente se realizó una cumbre donde participaron fabricantes de chips y empresas que se ven afectadas por la escasez de semiconductores.

En esta cumbre se enfatizó la necesidad de impulsar la fabricación de semiconductores en territorio norteamericano y en donde Intel tomó la decisión de invertir en nuevas plantas de semiconductores en Arizona y en mejoras para la planta de Nuevo México.

Igualmente, altos funcionarios de la Unión Europea, han señalado la necesidad de reestructurar los supply chain estableciendo un plan que aspira elevar la fabricación de semiconductores hasta un 20% del abastecimiento mundial para 2030.

Todas estas medidas podrían generar una disminución del modelo sin fábricas a la vez que las empresas se involucran verticalmente desde el diseño de semiconductores hasta la fabricación; según expertos no todas estas medidas, propuestas y proyectos alcanzarán el éxito, pero solamente el intento será suficiente para alterar el status quo de la industria de los semiconductores.

Quizás desde el punto de vista del principal productor de semiconductores de Taiwán, TSMC, la restructuración de los supply chain podría significar una amenaza a su hegemonía mundial, mientras que otros consumidores encuentran en esta situación la oportunidad de realizar inversiones innovadoras que permitan el auto sustento de semiconductores y una mayor participación en el mercado.

En definitiva, mejorar los supply chain es esencial para poder afrontar y superar la escasez global de semiconductores.

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