Industria de los Semiconductores

Este elemento es una ampliación de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre la “Industria de los Semiconductores”.

NAICS 334413: Fabricación de Semiconductores y Dispositivos Relacionados

Esta industria estadounidense comprende establecimientos dedicados principalmente a la fabricación de semiconductores y dispositivos de estado sólido relacionados. Ejemplos de los productos fabricados por estos establecimientos son los circuitos integrados, los chips de memoria, los microprocesadores, los diodos, los transistores, las células solares y otros dispositivos optoelectrónicos.

INSTANTÁNEA DE LA INDUSTRIA

La industria mundial (o global) de los semiconductores sirvió de importante barómetro económico para la economía mundial (o global) en el decenio de 2010, ya que se trataba de un producto manufacturado que desempeñaba un papel vital en un número cada vez mayor de industrias. La industria de los semiconductores, que ya no dependía totalmente de la venta de computadoras personales, proporcionaba componentes para una amplia gama de productos electrónicos de consumo e industriales. Aunque el segmento de las computadoras personales seguía siendo una parte importante de la cuota de mercado, las ventas de equipo de datos y telecomunicaciones se veían impulsadas por la demanda de teléfonos inteligentes y televisores digitales. Un número cada vez mayor de artículos de uso cotidiano para el hogar y el consumo contaban con semiconductores entre sus partes vitales a medida que se extendía la llamada “Internet de los objetos”.

ORGANIZACIÓN Y ESTRUCTURA

A veces denominados “el petróleo crudo de la era de la información”, los semiconductores son un aspecto omnipresente pero generalmente invisible de la vida cotidiana.

Los diminutos circuitos electrónicos grabados en chips de silicio son fundamentales para el funcionamiento de prácticamente toda la electrónica, desde las cafeteras automáticas y los sistemas de antibloqueo de frenos hasta los teléfonos móviles y las supercomputadoras.

Los chips de semiconductores se fabrican en “salas limpias” libres de polvo contaminante, donde se procesan por lotes obleas de silicio finas y redondas. Los fabricantes de chips compran obleas blancas pulidas a empresas especializadas en el cultivo de cristales de silicio, de las que se cortan las obleas. Cada oblea tiene alrededor de medio milímetro de espesor. Los circuitos microelectrónicos se construyen en la oblea capa por capa.

Los patrones de los circuitos, que son la colección de transistores, condensadores y componentes asociados y sus interconexiones, están inscritos en grandes placas de vidrio llamadas fotomáscaras. Los fotomáscaras son luego reducidos y proyectados por fotolitografía sobre las obleas de silicio. Cada máscara comprende un diseño completo de circuito integrado.

Tipos de Productos

Los dos tipos de productos que las empresas de semiconductores diseñan y fabrican principalmente son los circuitos integrados (CI) y los dispositivos discretos. Un semiconductor discreto es un circuito individual que realiza una única función que afecta al flujo de la corriente eléctrica. Por ejemplo, un transistor, uno de los tipos más comunes de dispositivos discretos, amplifica las señales eléctricas; los rectificadores y los diodos generalmente convierten la corriente alterna en corriente continua; los condensadores bloquean el flujo de corriente alterna a niveles controlados; y las resistencias limitan el flujo de corriente y dividen o dejan caer la corriente.

También llamados chips, los circuitos integrados son una colección de componentes electrónicos microminiaturizados, como transistores y condensadores, colocados en un pequeño rectángulo de silicio. Un solo circuito integrado puede realizar las funciones de miles de transistores, diodos, condensadores y resistencias discretos. Los tres tipos básicos de circuitos integrados producidos por los fabricantes de semiconductores de los Estados Unidos eran componentes de memoria, que se utilizan para almacenar datos o programas informáticos; dispositivos lógicos, que realizan operaciones como cálculos matemáticos, y circuitos integrados, que están hechos de componentes que combinan ambos. Este último es el más sofisticado e incluye microprocesadores, el “cerebro” de la computadora que manipula una amplia gama de datos, y microcontroladores, que realizan tareas repetitivas.

Dos tipos de circuitos integrados de memoria son DRAM y SRAM. Un DRAM (Dynamic Random Access Memories, que se pronuncia DEE-ram) almacena información digital y proporciona un almacenamiento y recuperación de datos a alta velocidad. Se denomina circuito “dinámico” porque los datos se almacenan en un medio temporal que permite que se desvanezcan, por lo que deben actualizarse constantemente de forma electrónica.

Las SRAM (memorias estáticas de acceso aleatorio, pronunciadas ESS-rams) realizan muchas de las mismas funciones que las DRAM, pero a mayores velocidades. A diferencia de las DRAMs, no requieren de una constante actualización electrónica, por lo que se clasifican como “estáticas”.

Ambos productos de circuitos integrados se fabrican en grandes cantidades, por lo que se consideran “conductores de proceso”. Es decir, los procesos de fabricación utilizados para producirlos se perfeccionan constantemente, y esos perfeccionamientos suelen afectar a los procesos de fabricación de otros productos.

ANTECEDENTES Y DESARROLLO

Los semiconductores se inventaron en los Estados Unidos a finales de la década de 1950, pero el invento que realmente inició la revolución electrónica apareció casi 50 años antes. El tubo de vacío de tres elementos fue inventado en 1906 por Lee de Forest en Palo Alto, California. Llamado el audion, el tubo fue usado como un amplificador de sonido y generador de ondas electromagnéticas. Su invento sentó las bases para el desarrollo de la radio, la televisión, los radares, las computadoras y muchos otros dispositivos electrónicos innovadores. Estos primeros tubos, sin embargo, eran voluminosos y frágiles. Por ejemplo, ENIAC (Integrador Numérico Electrónico y Computadora), la primera gran computadora electrónica del mundo, funcionaba con 18.000 tubos de vacío y tenía el tamaño de una casa.

Los tubos también desempeñaron un papel vital en el desarrollo de las primeras redes de comunicaciones telefónicas.

Sin embargo, a medida que esas redes se expandieron por los Estados Unidos, la falta de fiabilidad de los tubos se hizo intolerable.Entre las Líneas En consecuencia, el principal impulso para reemplazar el tubo de vacío provino de los investigadores de los Laboratorios Bell de AT&T en Nueva Jersey.

Durante varios años, la compañía había estado estudiando los posibles usos de los materiales sólidos que eran malos conductores de la electricidad, principalmente el silicio y el germanio. El silicio, uno de los elementos más abundantes del mundo, se encuentra en la corteza terrestre en forma de sílice y silicato y es el principal componente de la arena, el cuarzo y el vidrio.Entre las Líneas En su forma pura, el silicio es un conductor muy pobre, pero los investigadores del Laboratorio Bell encontraron que podría ser tratado, o “dopado”, con otros materiales para actuar como conductor en algunas condiciones y como aislante en otras.

Transitores

Estos nuevos “semiconductores” permitieron el desarrollo del transistor en 1947, lo que marcó el comienzo de la era de la electrónica de estado sólido.Entre las Líneas En 1956 William Shockley, John Bardeen y Walter H. Brattain, que formaban parte del equipo de investigación de Bell Labs y eran responsables del desarrollo y perfeccionamiento del transistor, recibieron el Premio Nobel por su invento. El mismo año en que se le otorgó el Premio Nobel, Shockley regresó a su hogar de la infancia en Palo Alto, California, y estableció su propia operación de fabricación de semiconductores. Shockley reclutó a muchos de los jóvenes científicos e ingenieros más brillantes del país para formar parte del personal de su nueva empresa.

Los desacuerdos eventualmente llevaron a siete de los reclutas de Shockley a ponerse en marcha por su cuenta. La compañía que fundaron, Fairchild Semiconductor, se convertiría en “la madre de las compañías de semiconductores”. Según la Asociación de la Industria de los Semiconductores (SIA), más de 23 empresas de semiconductores y afines pueden remontar sus orígenes a Fairchild. Entre ellas se encuentran empresas tan importantes y conocidas como Intel, Advanced Micro Devices y National Semiconductor.

El Chip

Probablemente el desarrollo tecnológico más importante que surgió de Fairchild fue el circuito integrado o “chip”. El mérito de la invención del circuito integrado se atribuye a Robert N. Noyce, director de Fairchild y graduado del MIT, y al investigador de Texas Instruments Jack Kilby, que creó el circuito integrado casi simultáneamente en 1958. La versión original del chip de Texas Instruments requería la soldadura de diminutos cables de oro en el exterior para conectar los componentes.

Sin embargo, la versión Fairchild se basaba en una fina capa de película conductora de metal (véase definición, y una descripción de metal), que se rociaba sobre el chip como si fuera pintura. Las carreteras fueron cortadas por la litografía en esta capa metálica para crear el patrón deseado de conexiones entre los elementos del circuito. Esta versión del chip era más fácil de fabricar, y Fairchild pronto emergió como el primer líder de la industria de los semiconductores.

Noyce dejó Fairchild en 1968, junto con Gordon E. Moore, un respetado químico físico. Juntos, formaron Intel Corporation y se propusieron fabricar un chip de memoria de computadora. Intel llegó a dominar la industria como líder indiscutible en tecnología de semiconductores.

Observación

Además de los primeros chips de memoria, Intel fue responsable de ser pionera en el desarrollo del microprocesador, el llamado “ordenador en un chip”.

Los fabricantes estadounidenses siguieron dominando la industria de los semiconductores hasta el decenio de 1980, cuando los objetivos industriales extranjeros (referido a las personas, los migrantes, personas que se desplazan fuera de su lugar de residencia habitual, ya sea dentro de un país o a través de una frontera internacional, de forma temporal o permanente, y por diversas razones) y las prácticas ilegales de dumping se combinaron para erosionar la cuota de mercado mundial (o global) de los Estados Unidos. Este “baño de sangre”, como se denominaba en las publicaciones de la industria de la época, expulsó por completo a Intel, Motorola, National Semiconductor, Advanced Micro Devices y Mostek del mercado de las memorias dinámicas de acceso aleatorio (DRAM).

Puntualización

Sin embargo, los fabricantes japoneses, que utilizaron las ventajas de los costos (o costes, como se emplea mayoritariamente en España) de inversión para conquistar el mercado de la DRAM, vieron cómo ese mercado se desplomaba a principios de los años noventa.

Por consiguiente, los fabricantes de semiconductores de los Estados Unidos comenzaron a reorientar sus esfuerzos hacia los productos patentados a principios de los años noventa, aprovechando sus conocidas ventajas en materia de diseño e innovación y alejándose de los productos básicos. Según los observadores de la industria, dos medidas adoptadas por el Congreso fueron decisivas para allanar el camino hacia ese desarrollo.

La primera fue el establecimiento en 1982 del Tribunal de Apelaciones de los Estados Unidos para el Circuito Federal en Washington, D.C., que se formó específicamente para conocer casos de patentes. Anteriormente, los casos de patentes se juzgaban en los tribunales federales de distrito, donde se estimaba que el 70% de las patentes se impugnaban con éxito.

Puntualización

Sin embargo, con el nuevo tribunal, esa estadística se invirtió y alrededor de dos tercios de las patentes fueron confirmadas.

La segunda fue la Ley de Protección de Chip Semiconductores, aprobada por el Congreso en 1984. La ley protegió específicamente el diseño de semiconductores, o “trabajo de la máscara”, por hasta 10 años. A medida que las empresas de electrónica comenzaron a ejercer sus derechos, los tribunales continuaron proporcionando una mayor protección legal para los diseños de chips patentados.Entre las Líneas En 1991 el Congreso prorrogó la ley hasta 1995.

La industria de los semiconductores de los Estados Unidos experimentó en general condiciones de atonía a mediados del decenio de 1980, pero entró en un período de renovado crecimiento a principios del decenio de 1990. Las ventas mundiales de semiconductores y productos semiconductores crecieron dramáticamente de 1991 a 1995, de alrededor de 50.000 millones de dólares a 150.000 millones de dólares.

No obstante, la salud de la industria de los semiconductores depende de otras industrias históricamente cíclicas, especialmente las computadoras, los automóviles y la electrónica de consumo.

Una Conclusión

Por consiguiente, la industria tiene un historial de ganancias erráticas. Como industria internacional, también se ve afectada por las condiciones económicas en todo el mundo.

A mediados del decenio de 1990, la industria de los semiconductores se había convertido en uno de los segmentos más explosivos de la economía, ya que las ventas mundiales pasaron de unos 100.000 millones de dólares en 1994 a casi 150.000 millones de dólares en 1995. Históricamente, la industria de los semiconductores era cíclica, aunque con ciclos de vida cortos para los productos de semiconductores, principalmente debido a las rápidas innovaciones tecnológicas y a las consiguientes presiones en materia de precios. La sobreexpansión de las instalaciones de fabricación en épocas de fuerte demanda también contribuyó a la naturaleza cíclica de la industria.

En 2001 la industria de los semiconductores se vino abajo desde un año récord en 2000. Las ventas cayeron de 204.000 millones de dólares a 139.000 millones de dólares.Entre las Líneas En la edición del 4 de febrero de 2003 de Electronic News, el presidente de IC Insights, Bill McClean, proporcionó información sobre las condiciones que llevaron a los problemas de la industria en 2001. La publicación explicaba: “Por primera vez en la historia, la industria de los semiconductores se encontró enfrentando simultáneamente cada una de las cuatro causas principales de una recesión: recesión mundial, exceso de inventario, problemas de sobrecapacidad y una disminución de las ventas de sistemas electrónicos”.Entre las Líneas En el último trimestre de 2001 se inició un período de recuperación que continuó en 2002.

Secuencia

Posteriormente, la industria logró una modesta mejora del 1,3 por ciento en 2002, ya que las ventas mundiales crecieron hasta casi 141.000 millones de dólares.

Junto con la proliferación de aparatos de información alámbricos e inalámbricos, el mercado de teléfonos celulares también fue una importante categoría de crecimiento para los semiconductores en los primeros años de la década. Esta categoría alcanzó un crecimiento de dos dígitos en el cuarto trimestre de 2002, impulsado en parte por los nuevos suscriptores de las naciones asiáticas, especialmente China, donde la SIA informó de que se añadían unos 5 millones de nuevos usuarios inalámbricos al mes.

La industria de los semiconductores de los Estados Unidos sufrió como resultado de la recesión económica mundial, que comenzó en 2008, registrando ventas de 54.400 millones de dólares en 2008, frente a los 72.400 millones de 2007. La disminución de las ventas se debió a la reducción del gasto en productos de consumo, como teléfonos celulares, reproductores de MP3 y aparatos de televisión de alta definición (HDTV).

Según la Encuesta Anual de Fabricantes de 2011, los envíos de semiconductores y dispositivos relacionados de los Estados Unidos se valoraron en casi 56.000 millones de dólares en 2009, lo que refleja la difícil situación de la economía mundial. Lo peor parecía estar en el espejo retrovisor, ya que los envíos de la industria de semiconductores de EE.UU. alcanzaron casi 72.000 millones de dólares en 2010. La demanda de semiconductores dentro de los segmentos industrial y automotriz creció 50 y 44 por ciento, respectivamente.Entre las Líneas En 2012, según el Informe de Fabricación y Comercio Internacional de la Oficina del Censo de los Estados Unidos, el valor de los envíos de la industria se situó en 71.000 millones de dólares.

De 2009 a 2014, el sector de fabricación de semiconductores a nivel mundial (o global) experimentó una tasa de crecimiento del 7 por ciento, según IBISWorld, cuyo informe de diciembre de 2014 situó los ingresos mundiales en 668.000 millones de dólares. Se esperaba un mayor crecimiento a medida que la industria experimentaba un repunte alimentado por la demanda de teléfonos inteligentes, televisores de alta definición y otros dispositivos electrónicos populares. Uno de los países consumidores más voraces del mundo era China.

Detalles

Los analistas de PricewaterhouseCoopers (PwC) señalaron en un informe de finales de 2014 sobre la industria china de semiconductores que hace una década se temía que China inundara el mercado, pero la situación en 2014 no era de exceso de capacidad sino de consumo de semiconductores en China.Entre las Líneas En 2013, los analistas de PwC señalaron que el consumo de China creció un 10 por ciento, más del doble de la tasa de crecimiento global de 4,8 por ciento, alcanzando un récord de 55,6 por ciento del mercado mundial.

La aparición de China como gigante de los semiconductores provocó algunos enfrentamientos con los competidores. Un informe de 2013 de la Oficina de Tecnología de la Información de los Estados Unidos, con aportaciones de las asociaciones comerciales de ese país, señaló que China seguía teniendo un importante problema de producción de falsificaciones. También acusaba al gobierno chino de aplicar políticas proteccionistas que dificultaban la competencia de las empresas extranjeras. Entre las políticas adoptadas por el Gobierno figuraba una iniciativa para que el 30% de la demanda nacional de semiconductores fuera satisfecha por los productores nacionales para 2015.

CONDICIONES ACTUALES

La industria de los semiconductores sigue siendo una de las principales industrias de los Estados Unidos. Plunkett Research Ltd. informó que la industria tuvo ingresos de 47.170 millones de dólares en 2015 y aunque predijo que la industria seguirá creciendo con una Tasa de Crecimiento Anual Compuesta (CAGR) del 4,16 por ciento para 2016 hasta 2023, se estimó que esa CAGR de 2008 a 2015 fue de -5,49 por ciento. Como explicó IBISWorld, esta caída se debió a una industria global extremadamente competitiva en la que la competencia internacional, la subcontratación de la producción y la reducción de precios plagaron el crecimiento de la industria.

En 2015, el Congreso de los Estados Unidos desempeñó un papel importante en la industria de los semiconductores al dar dos grandes pasos para permitir un crecimiento continuo. La primera fue el establecimiento del Grupo de Semiconductores del Congreso, que permite a los líderes del Congreso y de la industria trabajar juntos para mejorar las políticas y continuar el crecimiento de la industria. El segundo fue el voto del Congreso para extender permanentemente el crédito fiscal para investigación y desarrollo (I+D). Dan Rosso, de la Asociación de la Industria de los Semiconductores (SIA), explicó cómo esto fue un gran avance para la industria porque les proporcionó incentivos para la investigación, permitió inversiones futuras y dio la posibilidad de continuar con el desarrollo de productos.

LÍDERES DE LA INDUSTRIA

La industria de los semiconductores es verdaderamente internacional, con importantes fabricantes en Japón, Corea del Sur, China y Europa, así como en los Estados Unidos. Los cuatro principales fabricantes estadounidenses en 2015 fueron Intel Corporation de Santa Clara, California, con ventas de 55.350 millones de dólares; Qualcomm Incorporated, con sede en California, con 25.280 millones de dólares; Micron Technology Inc. de Boise, Idaho, con 16.190 millones de dólares; y Texas Instruments Inc. con sede en Dallas, Texas, con ventas de 12.990 millones de dólares.Entre las Líneas En 2016, Intel Corp. siguió creciendo con ingresos de 59.400 millones de dólares, mientras que tanto Qualcomm Inc. como Micron Technology Inc. experimentaron descensos con ingresos de 23.600 millones de dólares y 12.400 millones de dólares respectivamente. Texas Instruments Inc. también experimentó un aumento de los ingresos hasta los 13.370 millones de dólares en 2016.

Datos verificados por: Chris

Industria de los Semiconductores e Innovación en China

Los esfuerzos para fomentar la industria de los semiconductores de circuitos integrados pretenden promover la equiparación con los actores mundiales y los líderes actuales en un campo tecnológico que es clave para muchos sectores, desde los productos informáticos hasta la inteligencia artificial, los vehículos autónomos y las aplicaciones militares. Los semiconductores pueden dividirse en diferentes tipos: de memoria, lógicos, micro, analógicos, optoelectrónicos, discretos y sensores. Los semiconductores de circuitos integrados se refieren a los cuatro primeros y constituyen la mayor parte de la industria.

Al tratarse de una industria consolidada en todo el mundo, ya existe una demanda probada en el mercado, lo que significa que los recién llegados, como China, pueden beneficiarse de una menor incertidumbre en el mercado. El paradigma de la innovación hace especial hincapié en la industria de los semiconductores, dada su importancia económica, militar y geopolítica. En este sentido, la priorización de los semiconductores por parte de China es un buen ejemplo del papel que desempeña la creciente preocupación por la seguridad nacional y, concomitantemente, el desarrollo de tecnología autóctona.

Si se compara con otros países de renta media, el reciente desarrollo de la industria china de semiconductores es notable. Sin embargo, la dependencia de la tecnología extranjera sigue siendo enorme y los actores chinos no controlan la propiedad intelectual crucial en la cadena de valor. Como resultado, China no desafía la hegemonía de los actores dominantes de la industria. El recrudecimiento del conflicto geopolítico entre China y Estados Unidos, con el refuerzo por parte de este último de sus restricciones a la exportación, ha obstaculizado sin duda los esfuerzos de China por mejorar en esta industria.

Examinemos esto más de cerca. La cadena de valor de la industria de semiconductores puede dividirse en tres segmentos: diseño, fabricación o manufactura, y ensamblaje o pruebas y embalaje. El primer segmento, el diseño, es intensivo en habilidades y requiere un elevado gasto en investigación y desarrollo. El segmento de la fabricación es muy intensivo en capital, debido a las grandes y costosas instalaciones y equipos que requiere, y también exige un importante gasto en investigación y desarrollo. Por el contrario, el ensamblaje es más intensivo en mano de obra y se caracteriza por menores requisitos tecnológicos y márgenes de beneficio reducidos. Mientras que el diseño y la fabricación se concentran en los pasos de mayor valor añadido de la cadena, el montaje se concentra en los pasos de menor valor añadido. Otros insumos básicos para la cadena de valor son las herramientas de automatización del diseño electrónico (EDA) -software, hardware y servicios para redactar el código de diseño- y los bienes de equipo para la fabricación, insumos clave para la manufactura. Se puede utilizar un criterio adicional para evaluar el grado de modernización tecnológica: el nodo del proceso, medido normalmente en nanómetros (nm). En igualdad de condiciones, cuanto más pequeño es el nodo de proceso, más avanzada es la tecnología. Varios autores evaluarán ahora cómo la organización central de la administración pública ha intentado promover la industria y los problemas a los que se ha enfrentado al hacerlo.

Mayor coherencia de la organización central de la administración pública, pero progreso limitado de la industria

Nota: Véase también acerca de la Innovación en la Organización de la Administración Pública en Asia.

La República Popular China tiene una larga historia de promoción de la industria de semiconductores, que se remonta a la década de 1960. En la década de 1990, se reavivaron las ambiciones recurriendo a una combinación de empresas públicas y empresas conjuntas. Sin embargo, estos intentos no dieron resultados significativos. En 2000, el Estado concedió nuevas ayudas, aunque bastante tímidas, en forma de desgravaciones fiscales y exenciones de determinados derechos de importación. Los recursos totales comprometidos con la industria eran limitados y, en 2004, los pagos de subvenciones ascendían sólo a 200 millones de RMB, una cantidad equivalente a sólo el 0,3% de la producción nacional total de circuitos integrados de China en 2004. Al igual que en otras industrias, a principios de la década de 2000 China dependía en gran medida de la tecnología extranjera, sus políticas no produjeron ninguna actualización tecnológica relevante por parte de las empresas locales y hubo una falta de coherencia política.

Con el emergente paradigma de la innovación, la industria cobró impulso y se inició un empuje renovado y más decidido. El plan a largo plazo, “MLP 2006”, ya contenía directrices para la promoción de la industria, pero pasaron algunos años antes de que la organización de la administración pública formulara políticas más específicas. En 2011, se ofrecieron más exenciones fiscales, esta vez de mayor magnitud. Finalmente, en 2014, se formuló un programa específico para la industria, el “Esquema de desarrollo de la industria nacional de circuitos integrados”, lanzado por el Consejo de Estado. Desde entonces, la República Popular China ha hecho del desarrollo de los semiconductores una prioridad absoluta.

Para financiar este esfuerzo masivo, también se puso en marcha un fondo de inversión respaldado por el Estado (conocido como el “Gran Fondo”), supervisado por el MIIT y el MOF, y se calcula que habrá recaudado casi 140.000 millones de RMB a finales de 2019, cuando concluyó su primera fase. La segunda fase comenzó poco después, con un capital registrado de más de 200.000 millones de RMB. Le siguieron otros documentos políticos, del Ministerio de Ciencia y Tecnología, emitidos por el Consejo de Estado, pero también por la NDRC y el MOF. La producción mundial de semiconductores se concentra en unas pocas regiones, especialmente en Asia Oriental, Estados Unidos y algunos países europeos.

Además, el Ministerio de Ciencia y Tecnología ya había creado un programa de apoyo al diseño de circuitos integrados, seleccionando para ello un total de ocho ciudades piloto, y ofrecía aportaciones a las empresas de diseño que estaban surgiendo en ese momento. Con el objetivo de reforzar la coordinación nacional de la miríada de políticas y ministerios implicados, en 2014 se creó un GSL para la industria con el fin de dirigir las agencias nacionales a nivel ministerial. Todos estos esfuerzos indican intentos de aumentar la coherencia funcionarial de la administración pública y la consistencia política, en comparación con la época anterior.

En 2014, algunos de los principales objetivos del nuevo impulso incluían desarrollar la capacidad de fabricación de chips de 14/16 nanómetros, disponer de equipos de capital de fabricación competitivos a nivel internacional para 2020 y satisfacer el 40% del consumo nacional de chips para 2020 y el 70% para 2025. Desde entonces, se ha producido una importante expansión cuantitativa de la industria, pero los resultados cualitativos merecen un examen más detenido. El valor total de la producción pasó de unos 6.600 millones de dólares a mediados de la década de 2000 a más de 80.000 millones de dólares en 2018. Sin embargo, esta expansión se basó en el ensamblaje y el diseño, a pesar de los avances en la fabricación. En 2019, el segmento del ensamblaje, intensivo en mano de obra y de bajo valor añadido, representó el 31,1% de los ingresos totales de China en la industria, mientras que la media mundial fue de sólo el 14%. La producción mundial de semiconductores se concentra en unas pocas regiones, especialmente en Asia Oriental, Estados Unidos y algunos países europeos.

El segmento del diseño representó el 40,5% de los ingresos totales de China, mientras que la media mundial fue del 29,5%. Cabe destacar la aparición de un actor verdaderamente global que opera en la frontera tecnológica: HiSilicon, con sede en Shenzhen. Sin embargo, HiSilicon sigue dependiendo de las compras internas de su empresa matriz, Huawei, y parece haberse desarrollado en gran medida independientemente de las políticas nacionales lanzadas en 2014. Dicho esto, Huawei se ha beneficiado enormemente de las políticas estatales destinadas a mejorar sus capacidades tecnológicas, en forma de exenciones fiscales, subvenciones, préstamos bancarios subvencionados y terrenos subvencionados para instalaciones de investigación, por ejemplo. En este sentido, el éxito de HiSilicon puede atribuirse en parte a los esfuerzos estatales, aunque de forma indirecta.

En fabricación, sus ingresos representaron el 28,4% de los ingresos totales del sector, mientras que la media mundial, del 56,5%, fue aproximadamente el doble. Las dos principales empresas son Huahong y SMIC. Como líder tecnológico nacional, SMIC se ha hecho con el control de una tecnología de nodo de proceso de 14/16 nanómetros (nm), cumpliendo el objetivo de 2020; sin embargo, los líderes del sector Samsung y TSMC (Taiwán) dominan una tecnología de 7 nanómetros (nm) y 5 nm, respectivamente, y ambos están avanzando rápidamente hacia los 3 nm. La posición de SMIC ilustra claramente la actuación de China en la industria. Por un lado, ha alcanzado un estatus que no tiene ningún otro país de renta media comparable, por no hablar de potencias manufactureras avanzadas como Alemania; por otro, SMIC está muy por detrás de los líderes mundiales y las perspectivas de ponerse al día son escasas, según los expertos del sector.

La continua mejora de SMIC a lo largo de la década de 2010 revela que casi ha conseguido alcanzar a UMC, el segundo mayor fabricante de Taiwán y el cuarto del mundo, en 2019, por ingresos por ventas. Sin embargo, SMIC se encuentra claramente por detrás del líder del sector, TSMC, que concentra alrededor del 45% de sus ingresos en nodos tecnológicos que SMIC aún no domina. Recientemente, observadores del sector informaron de que SMIC ya es capaz de producir chips de 7 nanómetros, pero a una escala muy limitada. Dado que esto se ha conseguido empleando insumos de capital más antiguos, probablemente conlleve rendimientos de producción más bajos.

Por último, en lo que respecta a las herramientas de automatización del diseño electrónico, no se produjeron avances significativos, ya que el mercado está dominado de forma abrumadora por las empresas estadounidenses. En bienes de equipo de fabricación, la situación es similar. Las mayores empresas de automatización del diseño electrónico, Cadence, Synopsys y Mentor Graphics, proceden de Estados Unidos, aunque esta última ha sido adquirida por Siemens. En cuanto a los bienes de equipo, Japón (Canon y Nikon) y los Países Bajos (ASML) desempeñan papeles importantes.

La falta de avances en estos dos segmentos limita seriamente las perspectivas de alcanzar a los líderes de la industria. No obstante, los nodos tecnológicos maduros gozarán de una fuerte demanda en un futuro previsible. Esto brinda a las empresas chinas la oportunidad de prosperar más allá de los segmentos de mercado de gama alta. Como afirman las partes interesadas de la industria, se subestima cuántas oportunidades hay en China que no dependen de esas mismas capacidades de vanguardia. Por último, pero no por ello menos importante, la organización china de la administración pública está cada vez más dispuesta a invertir en nuevos materiales semiconductores, como el nitruro de galio, lo que podría permitir a las empresas adelantarse a las firmas ya establecidas, aunque sin garantía de éxito.

Persistencia de la incoherencia vertical funcionarial de la administración pública

La existencia de múltiples objetivos unida a un desajuste fiscal entre ingresos y gastos condiciona el comportamiento de los funcionarios locales de la administración pública; esto conduce a una orientación a corto plazo y a la búsqueda de ingresos fiscales rápidos. Problemas similares acechan al impulso de los semiconductores. Aunque los gobiernos locales han lanzado planes quinquenales específicos para cada región y han creado fondos de inversión regionales, la existencia de objetivos de evaluación contradictorios genera resultados ambiguos. Además, las localidades adoptaron estrategias de promoción diferentes, lo que provocó variaciones regionales en los resultados y la dispersión de las inversiones.

La promoción de los funcionarios locales de la administración pública sigue vinculada a la atracción de inversiones a gran escala. Pero ahora, el aumento de la producción de alta tecnología, independientemente de la propiedad, también importa en las evaluaciones. Teniendo en cuenta la ventaja competitiva de muchas empresas extranjeras, no es de extrañar que los funcionarios estuvieran ansiosos por atraerlas y apoyarlas. En la década de 2000, por ejemplo, el gobierno de la metrópolis costera de Suzhou estableció una planta para UMC (Taiwán), que sigue siendo la mayor empresa de fabricación de la zona. A pesar de la retórica de la “innovación autóctona” y de la máxima prioridad asignada a los semiconductores, la inversión extranjera directa y las multinacionales siguen siendo muy relevantes. En 2020, entre las cinco principales empresas de fabricación que operaban en la República Popular China, medidas por ingresos totales, sólo dos, SMIC y Huahong, eran chinas.

El empuje de los semiconductores ha llevado a los gobiernos locales a apoyar a las nuevas empresas, incluso a las que carecen de experiencia previa, de una forma un tanto aleatoria. En relación con esto, existe una considerable variación regional en la aplicación del empuje, a menudo como resultado de las diferencias en las estructuras industriales heredadas y las interacciones entre el Estado y las empresas. Shangai, por ejemplo, tiene una estructura industrial en la que dominan los grandes conglomerados controlados por el Estado, que suelen ser los elegidos para aplicar las políticas centrales. En otras ciudades, como Shenzhen o Suzhou, la participación de las empresas estatales es mucho menor y, en el caso de esta última, el capital extranjero es más dominante. Los resultados en términos de modernización tecnológica también varían drásticamente. Mientras que ciudades como Shanghái o Shenzhen obtienen resultados relativamente buenos, los focos manufactureros tradicionales, como Suzhou o Dongguan, concentran alrededor del 60% y el 80%, respectivamente, de sus ingresos totales en el segmento del ensamblaje de bajo valor añadido (según el Departamento de Industria y Tecnología de la Información de Guangdong, informe de 2016). Esta dispersión de las inversiones por todo el país es especialmente perjudicial para una industria madura caracterizada por inversiones a gran escala y una enorme concentración de capital. Denota una falta sustancial de coordinación política y una duplicación de las inversiones, rasgos distintivos de la fase de “crecimiento por cualquier medio”. Una estrategia basada en la concentración de las inversiones en unas pocas localidades sería probablemente más adecuada, aunque muy difícil dadas las limitaciones del funcionariado vertical chino de la coherencia de la administración pública.

Coaliciones y mecanismos disciplinarios más débiles

No debería sorprender que el gobierno chino desempeñe un papel importante en la industria de los semiconductores, dado que también en otros países el Estado ha participado históricamente en el auge de las empresas nacionales. En los primeros días de Silicon Valley, el Departamento de Defensa de EE.UU. proporcionó numerosos contratos a empresas locales, con lo que el Ministerio de Comercio Internacional e Industria asumió el riesgo de desarrollar nuevas tecnologías. En Taiwán, cuando se crearon TSMC y UMC en la década de 1980, el Estado aportó alrededor del 48% del capital inicial total en cada caso. Los institutos de investigación respaldados por el Estado, como el Instituto de Investigación de Tecnología Industrial (ITRI), también desempeñaron un papel importante. Lo mismo puede decirse del Centro Interuniversitario de Microelectrónica (IMEC) en Europa. La tecnología de litografía ultravioleta extrema (EUV) fue creada, en parte, por el Centro Interuniversitario de Microelectrónica y desde entonces ha sido comercializada por la empresa holandesa ASML (que también ha contado con subvenciones del gobierno holandés en el pasado). La litografía ultravioleta extrema permite a los fabricantes crear chips de última generación de menos de 7 nanómetros.

Desde el impulso de 2014, la organización de la administración pública no sólo dirigió la estrategia general de desarrollo y proporcionó financiación, sino que también forjó coaliciones con empresas y científicos para promover el intercambio de información específica sobre la industria. El estudio empírico de varios autores sobre las propuestas políticas de las Conferencias Consultivas Políticas del Pueblo Chino en las ciudades de Shenzhen, Suzhou y Dongguan durante el periodo 2015-20 revela una intensa comunicación entre las empresas locales, los funcionarios de la administración pública y los representantes de las universidades. Los miembros de las Conferencias Consultivas Políticas del Pueblo Chino procedentes de instituciones empresariales o de investigación presentaron con frecuencia propuestas políticas sobre la necesidad de invertir más en investigación y desarrollo y en plataformas de innovación: promover una mejor integración entre las universidades y las empresas, atraer a trabajadores cualificados y proporcionar subvenciones para la formación, crear mejores canales de financiación y animar a las empresas a adquirir semiconductores de producción nacional (véase el material suplementario en línea).

Las asociaciones empresariales también sirven de intermediarias para poner en contacto a las pequeñas y medianas empresas con las universidades locales, los institutos de investigación y otras empresas de alta tecnología. Más allá de las BA, los intermediarios de la innovación, como los consorcios de investigación y desarrollo y los Nuevos Institutos de Investigación y Desarrollo, se utilizan para promover la colaboración entre la ciencia y la industria y adecuar las especificaciones tecnológicas a las capacidades de las empresas. Una de las sofisticadas plataformas del Ministerio de Ciencia y Tecnología, el Shanghai IC R&D Center, situado en el Zhangjiang High-Tech Park y adyacente a SMIC, Huahong y Huali Microelectronics, ha construido una plataforma de desarrollo avanzado y de prueba de equipos. SMIC también colabora con los Institutos CAS de Microelectrónica y Microsistemas, la Universidad de Fudan, la Universidad de Zhejiang, la Universidad de Pekín y la Universidad de Tsinghua en materia de tecnología y patentes, así como para hacer frente a la escasez de mano de obra cualificada.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

En Shenzhen, los funcionarios estatales y una amplia gama de actores empresariales desarrollaron lazos más estrechos y duraderos, vínculos más estrechos con los proveedores y un intercambio más intenso de información específica sobre la industria. Esto facilitó que las empresas se comprometieran a reforzar su capacidad de absorción y de investigación. Al principio del proceso, por ejemplo, la base de diseño de circuitos integrados de Shenzhen puso en marcha un máster en diseño de circuitos integrados en colaboración con la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong para hacer frente a la escasez de mano de obra cualificada. Lo mismo puede decirse del centro de innovación conjunto de la Universidad del Sureste con HiSilicon, puesto en marcha recientemente, y de la Cooperación de Talentos en Investigación Científica de Circuitos Integrados entre la Universidad de Fudan, la Universidad de Xidian y Huawei.

Además, en respuesta a la preocupación por la estabilidad de las cadenas de suministro en industrias estratégicas como la de semiconductores durante la guerra comercial entre EE.UU. y China, se estableció un nuevo mecanismo consultivo, principalmente en las ciudades costeras. Éste comprende el nombramiento de altos funcionarios de la ciudad como “jefes de la cadena de suministro” y “propietarios de la cadena de suministro” específicos de cada industria -es decir, gerentes de empresas, directores de BA y expertos de la industria- para coordinar mejor las actividades de mejora. Aunque es demasiado pronto para evaluar este experimento, un informador local explicó que puede permitir a las empresas adquirir gradualmente el derecho a la palabra y alcanzar el liderazgo en la cadena industrial gracias a su propia fuerza en la competencia del mercado.

Sin embargo, los estrechos vínculos entre el Estado y las empresas también dieron lugar a la colusión, ejemplificada por las empresas no aptas que recibieron fondos públicos. Estudios anteriores indicaron que, como los funcionarios de la administración pública carecían a menudo de los conocimientos técnicos necesarios para juzgar si una empresa estaba logrando realmente promover la modernización tecnológica, podían ser engañados fácilmente. Esto subraya una vez más la necesidad de reforzar los mecanismos disciplinarios.

En particular, el mecanismo disciplinario clásico desde finales de los años 80 – que utiliza un objetivo claramente mensurable y fácil de controlar, a saber, los resultados de exportación – no desempeña un papel importante en la República Popular China. Dadas las diferencias de tamaño geográfico entre China y Corea del Sur (o Taiwán), no es de extrañar. Los datos representan la parte de los ingresos totales de SMIC y TSMC acumulada por los clientes con sede en el extranjero, un indicador indirecto de las exportaciones. Dado que la región Asia-Pacífico incluye Taiwán y otros países, los datos presentados en la figura subestiman en realidad la cuota de exportaciones de TSMC.

Es evidente que TSMC exporta la gran mayoría de su producción. SMIC, sin embargo, está mucho más orientada hacia el interior. Además, la cuota de exportaciones de SMIC ha ido disminuyendo recientemente. Aunque esto puede atribuirse en parte a la “guerra comercial y tecnológica” desde finales de la década de 2010, los datos revelan que la menor participación en los mercados extranjeros es un rasgo estructural. Lo mismo ocurre con otras empresas nacionales menos sofisticadas.

Privada de la opción de utilizar las exportaciones para disciplinar a las empresas, la organización de la administración pública utiliza en su lugar una serie de medidas y reglamentos detallados. Esta alternativa es, sin embargo, más intensiva en recursos humanos y, por lo tanto, más exigente que el uso de las exportaciones, porque los funcionarios de la administración pública necesitan conocimientos técnicos de vanguardia y las capacidades correspondientes para supervisar y hacer cumplir la aplicación de las políticas. En Corea del Sur, el uso de las exportaciones redujo esencialmente los costes de supervisión y disciplina para la organización de la administración pública. Como resultado, la elaboración de políticas industriales en Asia Oriental, no requirió cálculos sofisticados ni una organización altamente cualificada de la administración pública. Por el contrario, depender únicamente de una organización reforzada de la administración pública resulta mucho más costoso.

El análisis de los principales documentos políticos relacionados con los semiconductores de los últimos veinte años revela cómo se ha empleado el Impuesto sobre la Renta de las Empresas (IET) tanto para proporcionar incentivos fiscales a las empresas de semiconductores como para empujar progresivamente a las empresas a suministrar productos más avanzados.

El Consejo de Estado (en 2000) introdujo la política de “dos exenciones y tres medias reducciones”, según la cual las empresas estaban exentas del Impuesto sobre la Renta de las Empresas durante los dos primeros años, y durante los tres siguientes pagaban sólo la mitad del tipo legal. A continuación, el Consejo de Estado (2011) se basó en esto, pero con modificaciones: en primer lugar, las tasas y regulaciones diferenciadas del Impuesto sobre la Renta de las Empresas pasaron a estar en función del grado de sofisticación tecnológica de las empresas, medido por el nodo tecnológico. Así, las empresas que producían a 800 nanómetros (nm) o menos estaban sujetas a la misma política, pero las que conseguían producir a 250 nm o menos, y que llevaban en funcionamiento al menos quince años, podían beneficiarse de una política de “cinco exenciones y cinco medias reducciones”: durante los cinco primeros años las empresas estarían exentas del Impuesto sobre la Renta de las Empresas, y durante los cinco siguientes pagarían sólo la mitad del tipo legal. Aquí se observa por primera vez un intento de vincular la cuantía del apoyo fiscal al grado de sofisticación tecnológica. El requisito de al menos quince años de experiencia también era nuevo, posiblemente destinado a excluir a las empresas sin los conocimientos técnicos adecuados. El documento del Consejo de Estado (publicado en 2020) seguía basándose en esta lógica, pero ahora, en consonancia con el desarrollo de la industria en su conjunto, introducía requisitos tecnológicos más estrictos: para las empresas que producen a 130 nm o menos y llevan más de diez años en funcionamiento, se aplica la política de “dos exenciones y tres medias reducciones”. Para las empresas que producen a 65 nm o menos, y en funcionamiento desde hace más de quince años, se aplica la política de “cinco exenciones y cinco medias reducciones”. Por último, las empresas que producen a 28 nm o menos, y en funcionamiento desde hace más de quince años, están exentas del impuesto sobre la renta de las empresas del primer al décimo año. Progresivamente, pues, la organización de la administración pública ha intentado utilizar sus políticas fiscales y tributarias para disciplinar a las empresas.

Otra fuente de disciplina, también muy utilizada en Corea del Sur y Taiwán, fueron las rondas periódicas de racionalización o consolidación del sector cuando habían entrado demasiadas empresas en el mercado. Los dos documentos recientes del Consejo de Estado (2011, 2020), a diferencia del documento del Consejo de Estado (2000), fomentan explícitamente la reestructuración mediante fusiones y adquisiciones. Sin embargo, al no existir una regulación vinculante al respecto, las perspectivas de consolidación de la industria y, por tanto, de una explotación más eficaz de las economías de escala se ven socavadas.

También se ha producido un cambio gradual en el enfoque de estos documentos políticos. Mientras que el documento de 2000 seguía refiriéndose a la “industria del software” de forma más general, incluidos los semiconductores, el documento de 2011 se centra más en los semiconductores. El documento de 2020 continuó esta línea, añadiendo un enfoque específico en los bienes de equipo, las herramientas de automatización del diseño electrónico y los chips de gama alta, lo que refleja las nuevas prioridades y confirma las debilidades de la industria.

En conjunto, pues, varios autores observan ajustes funcionarios de la administración pública a las realidades cambiantes de la industria. Éstos reflejan la capacidad de aprender, en lugar de limitarse a reproducir las viejas políticas. Aunque algunos autores aciertan al señalar la continuidad en estos documentos políticos en cuanto al uso general de incentivos fiscales, el apoyo a la industria y la preferencia por las empresas controladas por el Estado, varios autores matizan su análisis destacando la existencia de una adaptación funcionarial de la administración pública y la evolución incremental de intentos más selectivos de empujar a las empresas a modernizarse.

Aunque es imposible hacer valoraciones definitivas sobre la eficacia de estas medidas disciplinarias, los informes indican que muchas empresas, a menudo atraídas por los abundantes fondos públicos (locales), siguen entrando en la industria sin los conocimientos técnicos adecuados. En relación con esto, han surgido nuevos casos de quiebras y fraudes, como el de la empresa de fabricación de semiconductores Wuhan Hongxin, que, tras adquirir una enorme financiación local, tuvo que ser clausurada cuando se descubrió una trama de fraude. Otro ejemplo es Tsinghua Unigroup, con sede en Pekín, que se expandió en el sector de los semiconductores en la década de 2010. Sin embargo, sin experiencia previa, Unigroup atravesó dificultades financieras y acabó siendo rescatada por dos fondos de capital riesgo respaldados por el Estado. Aunque algunas de sus filiales han alcanzado el éxito – UNISOC se encuentra actualmente entre los cinco principales fabricantes de procesadores para móviles a nivel mundial – Unigroup sigue atrayendo actividades no relacionadas con la innovación, como el sector inmobiliario. Recientemente, se reveló que altos ejecutivos del “Gran Fondo” de IC están siendo investigados por el CDIC, el organismo de control anticorrupción. En general, estos informes y los últimos acontecimientos indican una clara debilidad de las capacidades disciplinarias, incluso en una industria de máxima prioridad.

Estos problemas pueden explicarse examinando la intersección entre las deficiencias a la hora de disciplinar a las empresas y el comportamiento de los gobiernos locales, que siguen dejándose llevar por la atracción incesante de inversiones a gran escala pero sin centrarse necesariamente en la modernización tecnológica. Aunque las políticas del impuesto sobre la renta de las empresas sí establecen un vínculo entre la cuantía del apoyo fiscal y la modernización tecnológica, otras fuentes de apoyo estatal – por ejemplo, los fondos de inversión, los descuentos en el precio de la tierra y los préstamos bancarios – quedan fuera del ámbito de los documentos políticos aquí examinados y a menudo son controladas por los gobiernos locales. Una vez más, persisten las prácticas de la fase de “crecimiento por cualquier medio”.

Revisor de hechos: Ruth

Tributación y Semiconductores

En otro lado se analiza el caso del crédito a la producción de semiconductores de la Ley CHIPS, como ejemplo de promoción de su producción. La preocupación nacional de Estados Unidos por el retraso de la producción estadounidense de semiconductores como parte de la producción mundial condujo a la legislación en 2021 y 2022, proporcionando incentivos de financiación y un nuevo crédito fiscal a la inversión en fabricación avanzada.

Dispositivo Semiconductor

Este tipo de dispositivo es importante y bastante popular.

Recursos

Traducción al Inglés

Traducción al inglés de Dispositivo semiconductor: Semiconductor device

Véase También

Industrias, Computación, Promoción Industrial, Incentivos

Bibliografía

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