La revolución de los chiplets: cómo China está superando las sanciones en la industria de semiconductores

En los últimos años, las sanciones de Estados Unidos han mantenido a la industria de semiconductores de China en un estrangulamiento. Aunque las empresas chinas aún pueden fabricar chips para usos actuales, no se les permite importar ciertas tecnologías de fabricación de chips, lo que hace prácticamente imposible para ellas producir productos más avanzados.

Sin embargo, existe una solución alternativa. Una tecnología relativamente nueva conocida como chiplets está ofreciendo a China una forma de evadir estas prohibiciones de exportación, construir un grado de autosuficiencia y mantenerse al ritmo de otros países, especialmente Estados Unidos.

En contraste con los chips tradicionales, que integran todos los componentes en una sola pieza de silicio, los chiplets adoptan un enfoque modular. Cada chiplet tiene una función dedicada, como procesamiento de datos o almacenamiento; luego se conectan para formar un sistema completo. Dado que cada chiplet es más pequeño y especializado, es más barato de fabricar y menos propenso a fallas. Al mismo tiempo, los chiplets individuales en un sistema pueden ser reemplazados por versiones más nuevas y mejores para mejorar el rendimiento, mientras que otros componentes funcionales permanecen iguales.

Debido a su potencial para respaldar un crecimiento continuo en la era post Ley de Moore, MIT Technology Review eligió a los chiplets como una de las 10 Tecnologías Revolucionarias de 2024. Empresas poderosas en el sector de los chips, como AMD, Intel y Apple, ya han utilizado la tecnología en sus productos.

Para las empresas de chips chinas, los chiplets podrían reducir el tiempo y los costos necesarios para desarrollar chips más potentes a nivel nacional y suministrar sectores tecnológicos crecientes y vitales como la inteligencia artificial. Sin embargo, para convertir ese potencial en realidad, estas empresas deben invertir en tecnologías de empaquetado de chips que conecten los chiplets en un solo dispositivo.

“Desarrollar los tipos de tecnologías de empaquetado avanzado necesarios para aprovechar el diseño de chiplets sin duda está en la lista de tareas de China”, afirma Cameron McKnight-MacNeil, analista de procesos en la firma de inteligencia de semiconductores TechInsights. “Se sabe que China cuenta con algunas de las tecnologías subyacentes fundamentales para la implementación de chiplets”.

Las sanciones impuestas por el gobierno de Estados Unidos han restringido el desarrollo de la industria de semiconductores de China durante varios años. Una de estas sanciones, impuesta en octubre de 2022, prohibió la venta a China de tecnología que se pueda utilizar para fabricar chips con características inferiores a los 14 nanómetros (tecnología avanzada pero no puntera).

Aunque el gobierno chino ha buscado formas de superar el cuello de botella resultante en la fabricación de chips, los avances en áreas como la litografía, el proceso de transferir un patrón de diseño al material base de silicio utilizando luz, podrían llevar décadas. China todavía se encuentra rezagada en capacidad de fabricación de chips en comparación con empresas en Taiwán, los Países Bajos y otros lugares.

Sin embargo, la tecnología de chiplets promete una forma de sortear la restricción. Al separar las funciones de un chip en múltiples módulos de chiplets, se facilita la fabricación de cada parte individual. Si China no puede comprar ni fabricar una sola pieza de un chip potente, podría conectar varios chiplets menos avanzados que sí tiene la capacidad de fabricar. Juntos, podrían alcanzar potencialmente un nivel similar de potencia de cálculo a los chips a los que Estados Unidos bloquea el acceso de China, o incluso superior.

No obstante, este enfoque de fabricación de chips plantea un desafío mayor para otro sector de la industria de semiconductores: el empaquetado, que es el proceso que ensambla múltiples componentes de un chip y evalúa el rendimiento del dispositivo terminado. Asegurarse de que varios chiplets puedan funcionar juntos requiere técnicas de empaquetado más sofisticadas que las involucradas en un chip de una sola pieza tradicional. La tecnología utilizada en este proceso se llama empaquetado avanzado.

Esto es más fácil de lograr para China. Hoy en día, las empresas chinas ya son responsables del 38% del empaquetado de chips a nivel mundial. Las empresas en Taiwán y Singapur aún controlan las tecnologías más avanzadas, pero es menos difícil ponerse al día en este aspecto.

“El empaquetado es menos estandarizado, menos automatizado. Requiere mucho más de técnicos especializados”, dice Harish Krishnaswamy, profesor en la Universidad de Columbia que estudia telecomunicaciones y diseño de chips. Y dado que el costo laboral en China todavía es significativamente más barato que en Occidente, “no creo que llevará décadas [para que China se ponga al día]”, agrega.

El dinero está fluyendo hacia la industria de los chiplets. Impulsado por la urgencia de desarrollar rápidamente la industria de chips doméstica, el gobierno chino y otros inversionistas ya han comenzado a invertir en investigadores y startups de chiplets.

En julio de 2023, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el principal fondo estatal para la investigación fundamental, anunció su plan de financiar de 17 a 30 proyectos de investigación de chiplets que involucren diseño, fabricación, empaquetado y más. Planea otorgar de $4 a $6.5 millones en financiamiento para la investigación en los próximos cuatro años, según informa la organización, y el objetivo es aumentar el rendimiento de los chips en “una o dos magnitudes”.

Este fondo se centra más en la investigación académica, pero algunos gobiernos locales también están dispuestos a invertir en oportunidades industriales en el campo de los chiplets. Wuxi, una ciudad mediana en el este de China, se está posicionando como el centro de producción de chiplets, un “Valle de los Chiplets”. El año pasado, los funcionarios del gobierno de Wuxi propusieron establecer un fondo de $14 millones para atraer empresas de chiplets a la ciudad, y ya ha atraído a varias empresas nacionales.

Al mismo tiempo, varias startups chinas que se posicionaron para trabajar en el campo de los chiplets han recibido respaldo de capital privado. Polar Bear Tech, una startup china que desarrolla chiplets universales y especializados, recibió más de $14 millones.

Sección de preguntas frecuentes (FAQ):

1. ¿Qué son los chiplets?
Los chiplets son una tecnología relativamente nueva que adopta un enfoque modular en la fabricación de chips. En lugar de integrar todos los componentes en una sola pieza, los chiplets son pequeños módulos especializados conectados entre sí para formar un sistema completo.

2. ¿Por qué los chiplets son importantes para China?
Las sanciones impuestas por Estados Unidos han dificultado el desarrollo de la industria de semiconductores en China. Los chiplets ofrecen una solución alternativa al permitir que las empresas chinas desarrollen chips más potentes a nivel nacional. Esto les ayuda a mantenerse al ritmo de otros países y superar las restricciones de exportación.

3. ¿Cómo ayudan los chiplets a China a ser más autosuficiente en la fabricación de chips?
Al permitir que China fabrique y conecte varios chiplets menos avanzados, se puede lograr un nivel similar de potencia de cálculo a los chips a los que Estados Unidos bloquea el acceso. Esto reduce la dependencia de China de tecnologías de fabricación de chips importadas y promueve la autosuficiencia en este sector.

4. ¿Cuál es el desafío principal en el uso de chiplets?
El desafío principal es el empaquetado de los chiplets. Asegurarse de que varios chiplets puedan funcionar juntos requiere técnicas de empaquetado más sofisticadas que las utilizadas en chips tradicionales de una sola pieza. Esto se conoce como empaquetado avanzado y requiere mayor especialización técnica.

5. ¿Cuánto tiempo tomará para que China se ponga al día en el empaquetado de chiplets?
Aunque China se encuentra rezagada en tecnologías de fabricación de chips en comparación con otros países como Taiwán, ya es responsable del 38% del empaquetado de chips a nivel mundial. Dado el menor costo laboral y el enfoque del gobierno en desarrollar rápidamente la industria de chips, se espera que China logre avances en empaquetado de chiplets en un plazo relativamente corto.

6. ¿Cuánto apoyo está recibiendo la industria de los chiplets en China?
El gobierno chino y otros inversionistas ya han comenzado a invertir en investigadores y startups de chiplets. La Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China planea financiar entre 17 y 30 proyectos de investigación de chiplets en los próximos cuatro años. Además, algunas ciudades, como Wuxi, están estableciendo centros de producción de chiplets y atrayendo empresas del campo.

Para obtener más información sobre la industria de los chiplets y la fabricación de chips en China, puedes visitar el siguiente enlace: Chinatechnews – Semiconductors

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