Fue hace casi una década cuando Intel, entonces el líder indiscutible en la fabricación mundial de semiconductores, tomó una decisión fatídica.

Una nueva tecnología, la litografía extrema, ofrecía una forma de incorporar más potencia informática a las obleas de silicio de las que se cortan pequeños chips, esenciales para productos ampliamente utilizados como teléfonos inteligentes y PC.

Usando luz para grabar circuitos integrados complicados, EUV prometía un grado de miniaturización sin precedentes, pero los ejecutivos de Intel creían que el método tardaría años en volverse práctico. En cambio, se apegaron a las técnicas de fabricación más antiguas para su próxima generación de chips.

Esto resultó ser un error histórico, uno con consecuencias que se sienten en un momento en que EE. UU. ha puesto la fabricación de chips avanzados en el centro de su política industrial nacional.

Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, que adoptó EUV en 2019, superó a Intel para convertirse en el fabricante de chips más avanzado del mundo, seguido de cerca por Samsung. Junto con otros deslices, el juicio ha dejado a Intel, y a los EE. UU., luchando por ponerse al día.

“La retrospectiva es 20/20”, dice Ann Kelleher, directora de desarrollo de tecnología de Intel y ejecutiva encargada de restaurar los procesos de fabricación del fabricante de chips estadounidense. “Es muy fácil mirar hacia atrás y decir: ‘Si se hiciera algo diferente. . .’”

Intel se encuentra hoy en otra coyuntura crucial. Si, como estaba previsto, la empresa finalmente produce chips fabricados con EUV en gran volumen a finales de este año, será un paso importante en el camino de regreso. En ningún lugar se observará el progreso con más ansiedad que en Washington, donde la administración Biden se enfrenta a una decisión inminente sobre cuánto respaldo financiero brindará a la empresa.

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La Ley de chips de EE. UU. del año pasado comprometió $ 52 mil millones en subsidios directos para apoyar la fabricación de semiconductores e impulsar la investigación y el desarrollo, junto con un valor estimado de $ 24 mil millones en créditos fiscales durante los próximos ocho años. La ley fue diseñada para revertir una caída que ha llevado la participación estadounidense en la producción de chips al 12 por ciento, desde el 37 por ciento en 1990.

La pieza central de ese plan es traer de vuelta la fabricación de vanguardia a los EE. UU. Para bien o para mal, eso deja a Washington con pocas opciones más que apostar fuertemente por Intel, a pesar de ser el rezagado en una de las carreras tecnológicas más importantes del mundo.

Sin embargo, quedarse atrás en la producción de chips avanzados no es el único problema que se cierne sobre Intel. Los grandes cambios en las necesidades de sus clientes, como el surgimiento de la inteligencia artificial, amenazan con dejar de lado sus chips de servidor y PC tradicionales. Su intento de entrar en competencia directa con TSMC al convertirse en una fundición de chips, fabricando chips en nombre de otras compañías, representa el mayor cambio en su negocio desde que abandonó sus chips de memoria originales por procesadores hace casi 40 años.

Para complicar aún más las cosas, se abrió un enorme agujero financiero debajo de la compañía justo en el momento en que intenta compensar años de inversión insuficiente con un aumento en el gasto de capital. La profundidad de la reversión, que según la empresa se debe a una corrección temporal del inventario, conmocionó a Wall Street en enero, cuando Intel advirtió que sus ingresos caerían un 40 por ciento en los primeros tres meses de este año.

Los reveses significan que una pieza central de la política industrial de EE. UU. ahora se encuentra en uno de los cambios tecnológicos más difíciles y complejos jamás intentados. A medida que el Departamento de Comercio de EE. UU. comienza a sopesar cómo distribuir los subsidios de la Ley de chips, decidir con qué fuerza respaldará a Intel será una cuestión central.

“Es un problema muy difícil, la gente está subestimando el grado de dificultad”, dice Willy Shih, profesor de la Escuela de Negocios de Harvard. Incluso si los subsidios ayudan a compensar algunos de los costos de construcción más altos en los EE. UU., las plantas de Intel aún enfrentarán costos operativos mucho más altos que sus rivales asiáticos, agrega. Al mismo tiempo, los subsidios a los chips rivales en otros países también significan que incluso si EE. UU. detiene el declive relativo de su base de fabricación de chips, tendrá dificultades para recuperar su participación global.

El alcance de los problemas de Intel ha asustado a los inversores. A pesar de repuntar un 22 por ciento este año, el precio de sus acciones se ha reducido a la mitad en los últimos dos años. En el mismo período, el índice de semiconductores de Filadelfia, una medida de la salud general de la industria, solo cayó un 2 por ciento.

“Están en una situación difícil”, dice Stacy Rasgon, analista de chips de Bernstein Research. “Lo mejor que puedes decir es que la peor noticia ya salió”.

Complacencia de ingeniería

El fracaso de Intel para mantener su liderazgo en tecnología de fabricación ha estado en el centro de sus problemas. Durante medio siglo después de que su cofundador Gordon Moore predijera en 1965 que la cantidad de transistores en un chip aumentaría exponencialmente, Intel mantuvo una ventaja de aproximadamente dos años sobre sus rivales.

Después de 2014, las cosas empezaron a torcerse. La «reducción» planificada a chips con características de solo 10 nanómetros de ancho se desvió debido a los complejos pasos de fabricación implementados para evitar la falta de EUV. Otros retrasos significan que su próximo «nodo», que utiliza un proceso de 7 nm que ha sido rebautizado como Intel 4, tendrá aproximadamente cinco años de retraso, suponiendo que la empresa logre ponerlo en producción a finales de este año.

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En menos de una década, Intel ha pasado de estar una generación por delante de sus rivales en la última tecnología de chips a estar una generación por detrás. Chips comparables de TSMC, utilizando un proceso conocido como 5nm (lo que resulta confuso, los tamaños reales difieren de los sistemas de nombres utilizados para identificarlos) entraron en producción en volumen en 2020. Como resultado, los últimos productos de sus rivales AMD y Nvidia, empresas que diseñar chips y subcontratarlos a TSMC para que los fabriquen— han alcanzado niveles más altos de rendimiento y se han comido el mercado de Intel.

Según Kelleher, el exjefe de fabricación nacido en Irlanda que estuvo a cargo del desarrollo de tecnología de Intel hace más de dos años, cambiar Intel requerirá nada menos que una transformación cultural. Uno de sus primeros pasos fue asumir la mentalidad de «no inventado aquí» en una empresa donde el éxito había generado un enfoque insular de la ingeniería.

“Debido a que estábamos en una posición de liderazgo, no estábamos tan abiertos a la industria”, dice ella. “No necesitamos inventar todo lo que va hacia adelante nosotros mismos”. En una gran ruptura con el pasado, Kelleher alineó los procesos de diseño de chips de Intel con los estándares de la industria, lo que le permitió utilizar la misma tecnología de automatización de diseño de proveedores externos que otros productores de chips.

Para hacer que Intel dependa menos del tipo de saltos arriesgados que dañan su cambio a 10nm, Kelleher adoptó lo que ella llama un enfoque «incremental y modular». Eso significa que algunas partes de cada plataforma de chips se pueden reutilizar en versiones posteriores, o se pueden presentar y probar junto con las tecnologías actuales, como PowerVia. Este método de alimentar un chip desde la parte posterior de la oblea para liberar espacio para los circuitos lógicos en la parte frontal está diseñado para versiones futuras, pero se ha empaquetado con otros componentes a modo de prueba.

Ann Kelleher, jefa de desarrollo tecnológico de Intel, dice que cambiar el rumbo del grupo requerirá nada menos que una transformación cultural © Intel Corporation

Junto con PowerVia, Intel también está apostando por su primera nueva arquitectura de transistores desde 2011, llamada «gate all around», diseñada para reducir las fugas de electricidad a medida que los transistores avanzan hacia escalas subnanométricas para recuperar su ventaja. “Ambas innovaciones son esenciales para que volvamos al liderazgo”, dice Kelleher.

Dado que otros fabricantes también planean adoptar una nueva arquitectura de transistores, esto presenta una oportunidad para sacudir el liderazgo de la industria, dice Shih, ya que las empresas compiten por ser las primeras en perfeccionar la tecnología. Sin embargo, todavía no hay señales de que esto vaya a beneficiar a Intel.

Intel cuenta con los cambios que está realizando Kelleher para correr a través de cinco nuevos «nodos» de proceso en solo cuatro años, algo que, según la compañía, le permitirá recuperar el liderazgo en fabricación para 2025. «En general, lo estamos haciendo muy bien», dice Kelleher después de dos años en.

Con un lanzamiento completado y cuatro aún por llegar en rápida sucesión, seguido de la necesidad de aumentar la producción e integrar las nuevas tecnologías en futuras generaciones de productos, la mayor parte del trabajo duro está por delante. Según Rasgon de Bernstein, llevará otros cinco años saber si Intel puede volver a ser competitiva a nivel mundial.

Recuperando el terreno perdido

Para respaldar sus nuevos diseños de chips, Intel ha anunciado una serie de nuevas plantas de fabricación gigantes, conocidas como fábricas, con las economías de escala necesarias para justificar los procesos intensivos en capital.

Hay dos fábricas planeadas fuera de Phoenix, dos más en Ohio y una nueva mega planta de 17.000 millones de euros en Alemania que representa la mayor inversión del país desde la Segunda Guerra Mundial.

El costo de las primeras fases de estos desarrollos ya alcanzó alrededor de $ 60 mil millones, y el gobierno alemán está presionando a Intel para que amplíe sus planes a cambio de los mayores subsidios que busca la empresa.

Según la Ley de chips, Intel podría recibir hasta 12.000 millones de dólares para respaldar sus nuevas instalaciones en EE. UU., con subsidios adicionales para una planta de empaque de chips avanzados en Nuevo México y más créditos fiscales.

Sin embargo, brindar tanto apoyo a la empresa puede no ser la forma más rápida para que los EE. UU. se vuelvan autosuficientes en la fabricación de chips. En un informe de hace dos años, el Centro de Seguridad y Tecnología Emergente (CSET) de la Universidad de Georgetown estimó que alrededor del 55 por ciento de los chips avanzados consumidos en los EE. UU. se fabricaron en las fábricas de TSMC, con un 25 por ciento adicional proveniente de Intel y el resto de Samsung

El presidente Joe Biden en una ceremonia para la nueva planta de semiconductores de Intel en Ohio el año pasado © Saul Loeb/AFP/Getty Images

El uso más eficaz de los subsidios de la Ley de chips destinados a la fabricación de chips avanzados, según CSET, sería repartirlos en función de las cuotas de mercado, lo que dejaría a Intel con solo la mitad del dinero que busca.

Sin embargo, la mayor voluntad de Intel de invertir dinero en nuevas manufacturas en EE. UU. lo ha colocado en la primera posición para recibir una participación mucho mayor. El año pasado, TSMC amplió sus planes para una nueva fábrica en construcción en Arizona, pero la producción sería «una gota en el océano» en comparación con las fábricas gigantes que la empresa opera en Taiwán, dice Shih.

Eso ha dejado a Intel como el abanderado de EE. UU. en la fabricación de chips «de facto», dice Chuck Wessner, asesor principal del Centro de Estudios Estratégicos e Internacionales en Washington. “No es una política del gobierno”, agrega, pero el afán de la empresa por invertir significativamente en EE. UU. la convierte en la única opción realista.

Este mensaje es uno que Intel ha estado llevando a casa en Washington. Los principales objetivos establecidos por el departamento de comercio (impulsar la fabricación nacional de chips para aumentar la seguridad económica y nacional) no dejan al país más remedio que respaldar a Intel como «campeón de Estados Unidos, que ha estado invirtiendo mucho durante décadas», dice Al Thompson. el jefe de relaciones con el gobierno de EE. UU. de la empresa.

Sin embargo, incluso si Intel tiene éxito en sus planes de fabricación, no hay garantía de que tendrá suficiente negocio para llenar sus nuevas fábricas gigantes o para operarlas de manera rentable.

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