Cómo un grupo de ingenieros convirtieron a Taiwán en una potencia de microchips

Creció en un pueblo de pescadores rodeado de campos de caña de azúcar. Había asistido a la universidad en Taipei, la capital de Taiwán, entonces una ciudad de calles polvorientas y edificios de apartamentos grises donde la gente rara vez poseía automóviles.

Ahora iba de camino a la Universidad de Princeton. Estados Unidos acababa de mandar a un hombre a la Luna y de lanzar el Boeing 747. Su economía era mayor que las de la Unión Soviética, Japón, Alemania y Francia juntas.

“Cuando aterricé, me quedé en shock”, asegura Shih, que ahora tiene 77 años. “Me dije a mí mismo: ‘Taiwán es tan pobre que debo hacer algo para intentar ayudar a mejorar su situación'”.

Y lo hizo. Shih y un grupo de ingenieros jóvenes y ambiciosos transformaron una isla que exportaba azúcar y camisetas en una potencia de la electrónica.

El Taipei de hoy es rico y moderno. Trenes de alta velocidad llevan a los pasajeros a lo largo de la costa oeste de la isla a 350 km/h. Taipei 101, brevemente el edificio más alto del mundo, se eleva sobre la ciudad, un emblema de su prosperidad.

Gran parte de eso se debe a un diminuto dispositivo del tamaño de una uña. El semiconductor de silicio -delgado como una oblea y más conocido ahora como chip- se encuentra en el corazón de cada tecnología que utilizamos, desde los iPhone hasta los aviones.

Taiwán ahora fabrica más de la mitad de los chips que alimentan nuestras vidas. Su mayor fabricante, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), es la novena empresa más valiosa del mundo.

Eso hace que Taiwán sea casi irreemplazable, pero también vulnerable. China, temiendo quedarse sin los chips más avanzados, está gastando miles de millones para robar la corona a Taiwán. O incluso podría tomar la isla, como ha amenazado con hacer en repetidas ocasiones.

Pero el camino de Taiwán hacia el estrellato de los chips no será fácil de replicar: la isla tiene una receta secreta, perfeccionada a través de décadas de laborioso trabajo por parte de sus ingenieros. Además, la manufactura depende de una red de vínculos económicos que la creciente rivalidad entre Estados Unidos y China ahora está tratando de deshacer.

En busca de una industria nacional

Cuando Shih llegó a Princeton, “Estados Unidos apenas estaba comenzando la revolución de los semiconductores”, afirma.

Solo había pasado una década desde que Robert Noyce creara el “circuito integrado monolítico”, empaquetando componentes electrónicos en una sola placa de silicio, una de las primeras versiones del microchip que inició la revolución de las computadoras personales.

Durante los dos años siguientes a su graduación, Shih estuvo diseñando chips de memoria en Burroughs Corporation, segunda después de IBM en fabricación de computadoras.

Por aquel entonces, Taiwán estaba buscando una nueva industria nacional tras la crisis petrolera que había golpeado sus exportaciones. El silicio parecía una posibilidad, y Shih pensó que podía ayudar: “Pensé que era hora de volver a casa”.

A finales de la década de 1970 se unió a los mejores y más brillantes ingenieros eléctricos de Taiwán en un nuevo laboratorio de investigación: el Instituto de Investigación de Tecnología Industrial, que desempeñaría un enorme papel en la remodelación de la economía de la isla.

El trabajo comenzó en Hsinchu, una pequeña ciudad al sur de Taipei, hoy centro mundial de electrónica, dominado por las enormes plantas de fabricación de TSMC.

Estas fábricas de chips, cada una del tamaño de varios campos de fútbol, se encuentran entre los lugares más limpios del planeta. Los detalles más finos de fabricación son un secreto bien guardado, y no se permite que entren cámaras.

La fábrica más nueva, la “Fab 18”, de casi US$20.000 millones construida en el sur de Taiwán, pronto comenzará a producir chips de tres nanómetros destinados a los iPhones de próxima generación.

Todo esto va mucho más allá de lo que Shih y sus colegas imaginaron cuando abrieron una fábrica experimental en los años 1970. Tenían esperanzas porque tenían autorización para manufacturar tecnología de un importante fabricante de productos electrónicos de Estados Unidos pero, para sorpresa de todos, la factoría superó a su matriz.

Es difícil explicar el porqué y, hasta el día de hoy, la fórmula precisa del éxito de Taiwán sigue siendo escurridiza.

El recuerdo del Shih es más prosaico: “La producción fue mejor que la de la planta RCA original, con costos más bajos. Esto le dio al gobierno la confianza de que quizás podríamos hacer algo de verdad”.

El gobierno taiwanés aportó el capital inicial, primero para United Micro-electronics Corporation y luego, en 1987, para lo que se convertiría en la mayor fábrica de chips del mundo: TSMC.

Para dirigirla reclutaron a Morris Chang, un ingeniero chino-estadounidense y exejecutivo del gigante de la electrónica Texas Instruments. Fue un golpe de suerte, de genialidad, o ambas cosas: hoy, este hombre de 93 años es conocido como el padre de la industria de semiconductores de Taiwán.

En aquel entonces, Chang se dio rápidamente cuenta de que enfrentarse a gigantes estadounidenses y japoneses en su propio juego era una apuesta perdida. En lugar de eso, TSMC solo fabricaría chips para otros y no diseñaría equipos de informática propios.

Este modelo, que era algo inaudito en 1987, cambió el panorama de la industria y allanó el camino para que Taiwán se convirtiera en el líder de la manada.

Y el momento no podría haber sido mejor. La nueva generación de empresas emergentes de Silicon Valley -incluidas Apple, Qualcomm y Nvidia- no tenían los fondos para construir sus propias plantas de fabricación.

Y tenían dificultades para encontrar fabricantes de chips sin los cuales no podían funcionar.

“Tendrían que haber acudido a las principales empresas de semiconductores y preguntarles si tenían alguna capacidad de producción sobrante que pudieran utilizar”, afirma Shih. “Pero entonces apareció TSMC”.

De esta forma, las empresas “sin fábrica” de California podrían asociarse con los fabricantes de chips taiwaneses, que no tenían ningún interés en robar sus diseños o competir con ellos.

“La regla número uno en TSMC es no competir con sus clientes”, dice Shih.

La receta secreta

El mundo produce más de mil millones de chips al año. Un coche moderno tiene entre 1.500 y 3.000 chips. El iPhone 12 tiene, al parecer, alrededor de 1.400 semiconductores.

Un déficit en 2022, impulsado por la creciente demanda de productos electrónicos durante la pandemia, afectó tanto a las ventas de lavadoras como a las de BMW.

El extraordinario éxito de Taiwán (la isla envía más de la mitad de esos miles de millones de chips, y casi todos los más avanzados) ha sido impulsado por su dominio del volumen. En otras palabras: la fabricación taiwanesa es increíblemente eficiente.

Fabricar chips de silicio es caro y laborioso. Comienza con un gran lingote de silicio ultrapuro procedente de un único cristal. Cada lingote puede tardar varios días en crecer y podría pesar hasta 100kg.

Después de cortar el bloque en finas láminas con un cortador de diamante, una máquina utiliza luz para grabar pequeños circuitos en cada placa. Una sola lámina puede contener cientos de microprocesadores y miles de millones de circuitos.

Lo que importa en última instancia es el rendimiento: el área de cada placa que se puede utilizar como chip.

En la década de 1970, las empresas estadounidenses tenían rendimientos tan bajos como el 10% y, en el mejor de los casos, el 50%. En la década de 1980, los japoneses tenían un promedio del 60%. Según se informa, TSMC los ha superado a todos con un rendimiento que ronda el 80%.

Con el tiempo, los fabricantes taiwaneses han logrado meter cada vez más circuitos en espacios increíblemente pequeños. Utilizando las últimas máquinas de litografía con luz ultravioleta extrema, TSMC puede grabar 100.000 millones de circuitos en un solo microprocesador, o más de 100 millones de circuitos por milímetro cuadrado.

¿Por qué las empresas taiwanesas son tan buenas en esto? Nadie parece saber exactamente la razón.

Shih cree que es sencillo: “Teníamos instalaciones completamente nuevas, con el equipamiento más moderno. Contratamos a los mejores ingenieros. Incluso los operadores de las máquinas estaban muy cualificados. Y no sólo importamos la tecnología, sino que absorbimos la lecciones de nuestros profesores americanos y aplicamos continuas mejoras”.

Un joven que pasó varios años trabajando en una de las empresas de electrónica más grandes de Taiwán está de acuerdo: “Creo que las empresas de Taiwán son malas en lograr grandes avances en tecnología, pero son muy buenas en tomar la idea de otra persona y mejorarla. Esto se puede hacer por el sistema de prueba y error, modificando continuamente pequeñas cosas”.

Esto es importante porque en una fábrica de semiconductores las máquinas deben calibrarse constantemente. Hacer microchips es ingeniería. Pero también es más que eso. Algunos lo han comparado con la cocina, como un festín gourmet. Si le das a dos chefs la misma receta e ingredientes, el mejor cocinero preparará el mejor plato.

En otras palabras, Taiwán tiene una receta secreta.

Pero el joven, que no quiso revelar su nombre ni el de la empresa, afirma que las empresas taiwanesas tienen otra ventaja.

“En comparación con los ingenieros de software en Estados Unidos, incluso en las mejores empresas, aquí a los ingenieros se les paga bastante mal”, afirmó.

“Pero en comparación con otras industrias en Taiwán, el salario es bueno. Por lo tanto, si trabajas para una gran empresa electrónica, tras unos años podrás pedir una hipoteca, comprar un automóvil o podrás casarte. Así que la gente lo aguanta”.

Según el ingeniero, su semana de seis días comenzaba cada día con una reunión a las 07:30 y normalmente duraba hasta las 19:00. También lo llamaban los domingos o feriados si había algún problema en la planta.

“Si la gente no estuviera dispuesta a hacer el trabajo, la empresa estaría acabada. Estas empresas tienen éxito porque la gente está dispuesta a soportar las dificultades”.

El escudo de silicio

En diciembre de 2022, TSMC inició la construcción de una planta de US$40.000 millones en el estado estadounidense de Arizona. La noticia fue celebrada por el presidente Joe Biden como una señal de que la fabricación de alta tecnología estaba regresando a suelo estadounidense.

Desde entonces los titulares han sido algo menos positivos.

“No nos escucharon: dentro de la problemática planta de chips de Arizona”, destacó uno. Otro señaló que “TSMC tiene dificultades para reclutar trabajadores mientras enfrenta el rechazo de los sindicatos”.

La producción de chips debía comenzar el próximo año. Ahora se ha retrasado hasta 2025.

Chang, expresidente de TSMC, se mostró profundamente escéptico desde el principio. El año pasado describió la expansión de la producción de chips en Estados Unidos como un “ejercicio inútil, costoso y derrochador” porque fabricar chips en Estados Unidos sería un 50% más caro que en Taiwán.

Pero la destreza de Taiwán para fabricar chips lo ha colocado en el centro de la guerra tecnológica entre Estados Unidos y China.

Washington quiere impedir que Taiwán suministre a China los chips más avanzados, ya que teme que Pekín los pueda utilizar para acelerar sus programas de armas y avanzar en su inteligencia artificial.

Después de la invasión rusa de Ucrania, que estranguló el suministro de gas a Europa, los políticos estadounidenses están nerviosos respecto a Taiwán. Temen que la enorme concentración de producción de chips de alta gama en la isla convierta a la economía estadounidense en rehén de una hipotética invasión china.

Pero las empresas taiwanesas ven pocas ventajas económicas en trasladar la producción fuera de la isla. Lo hacen a regañadientes bajo presión política.

A los taiwaneses les molesta la idea de que tengan que ser culpables de su éxito, y de que Taiwán tenga que debilitar voluntariamente lo que muchos consideran su “escudo de silicio”, mientras el resto del mundo duda sobre si merece la pena proteger a la isla y su sociedad democrática de una agresión china.

Shih afirma que quienes buscan reestructurar por la fuerza la producción mundial de chips malinterpretan su éxito.

“Si nos fijamos en la historia de los semiconductores, ningún país domina esta industria”, afirma. “Puede que Taiwán domine el sector manufacturero, pero existe una cadena de suministro muy larga y la innovación en cada parte de ella contribuye al crecimiento de la industria”.

Gran parte del silicio en bruto del mundo proviene de China, aunque la mayor parte se destina a la industria solar. Alemania y Japón dominan los productos químicos necesarios para procesar las placas.

Carl Zeiss, una empresa alemana de optoelectrónica, más conocida por fabricar gafas y lentes para cámaras, produce los dispositivos ópticos que se utilizan en las máquinas de litografía fabricadas por una empresa holandesa líder, ASML.

La laboriosa fabricación se basa en diseños que se originan en empresas estadounidenses o en Arm, con sede en el Reino Unido.

Shih dudade que Pekín pueda recrear esta cadena de suministro -desde los materiales hasta el diseño y la producción de alta gama- dentro de China.

“Si quieren crear un modelo diferente, les deseo suerte”, dice encogiéndose de hombros. “Porque si quieres innovar realmente, necesitas trabajar juntos desde todas partes del mundo. No se trata de una sola empresa o un solo país”.

Tiene las mismas dudas sobre excluir a China, tal y como ha estado haciendo Estados Unidos.

“Creo que probablemente sea un gran error”, asegura. “Cuando miro hacia atrás, me siento afortunado de haber sido testigo del extraordinario crecimiento de la economía de Taiwán y de este largo período de paz. Ahora veo conflictos en otras partes del mundo y me preocupa que pueda llegar a Asia”, afirma.

“Espero que la gente aprecie el valioso esfuerzo que hicimos y no lo destruya”.