¿Agua con tus papas fritas? Semiconductores y escasez de agua en China

Todo el mundo sabe que es una mala idea derramar agua sobre un teléfono celular, pero ¿sabías que se necesitan más de 3000 galones de agua para producir uno? Se necesita agua para extraer el metal, fabricar el pegamento y el plástico para ensamblar y empaquetar, y luego diluir las aguas residuales que se usan en todo el proceso. Esta cantidad es 10 veces el consumo medio diario de agua per cápita en China.

Los semiconductores, los diminutos circuitos conocidos como chips que alimentan todos nuestros dispositivos electrónicos, incluido su teléfono, están particularmente sedientos. Cada placa de circuito integrado de 30 cm que contiene los chips en su teléfono requiere al menos 2000 galones de H2O para producir. Esto se debe a que cada chip debe enjuagarse con agua ultrapura (UPW), un agua tan pura que se considera un solvente industrial para eliminar los desechos (iones, partículas, sílice, etc.) del proceso de fabricación y evitar que los chips se contaminen. Se necesitan entre 1400 y 1600 galones de agua del grifo para producir 1000 galones de UPW.

Los semiconductores son ahora un punto focal clave de la competencia geopolítica entre China y Estados Unidos. Si los datos son el nuevo petróleo y la inteligencia artificial (IA) es la nueva electricidad, entonces tiene sentido ver los semiconductores como un recurso global que genera riesgos de la misma manera que cualquier otro recurso. También debemos tener en cuenta los recursos hídricos que se requieren para fabricarlos.

Si bien China solo representa el 7,6 por ciento de las ventas de semiconductores, su inversión masiva planificada en el sector ($ 150 mil millones de 2014 a 2030) ha generado preocupación sobre un momento Sputnik sobre la determinación de China de alcanzar la grandeza tecnológica. A pesar de este aumento en la financiación, la disponibilidad de agua representa una limitación importante, ya que la producción de semiconductores requiere recursos hídricos considerables de los que China carece, especialmente en áreas donde se concentra la fabricación de chips.

Riesgo de China

¿Disfrutas de este artículo? Haga clic aquí para suscribirse y obtener acceso completo. Solo $5 al mes.

Los requisitos de agua para la producción de semiconductores hasta el momento no se han planteado como una preocupación clave en China, que se ha centrado en el desarrollo de tecnologías nacionales para reducir la dependencia de las cadenas de suministro globales. Incluso antes de que aumentaran las tensiones comerciales entre China y EE. UU. durante la administración Trump, la iniciativa China 2025, anunciada en 2015, describió los pasos para desarrollar una capacidad nacional de semiconductores suficiente para satisfacer el 70 por ciento de las necesidades de producción nacional. Si bien llegó relativamente tarde al sector, un estudio de julio de 2021 realizado por la Asociación de la Industria de Semiconductores señala que China se está poniendo al día rápidamente gracias a la financiación, los subsidios y los beneficios fiscales del gobierno para el sector. El 14º Plan Quinquenal (2021-2025) recientemente publicado identificó a los semiconductores como una de las tecnologías de frontera de máxima prioridad, cuyo desarrollo el Consejo de Estado chino describió como un enfoque de todo el gobierno.

Sin embargo, incluso con $150 mil millones comprometidos bajo el Plan Nacional de Circuitos Integrados de 2014, China enfrenta importantes obstáculos tecnológicos para producir los chips de alta gama necesarios para teléfonos móviles, computadoras portátiles y otros productos de alta tecnología. Los expertos prevén un éxito mixto para China: sus empresas se quedarán rezagadas en ciertas áreas, como la tecnología y los materiales de proceso de fundición de vanguardia, al tiempo que lograrán competitividad en el ensamblaje y las pruebas subcontratadas (OSAT) y el diseño de chips.

Riesgos Globales

Hasta que la sequía de Taiwán de 2021 resaltó la centralidad de la disponibilidad de agua para las cadenas mundiales de suministro de semiconductores, los riesgos globales en la política de semiconductores de China se centraron en las consecuencias para la seguridad nacional, los esfuerzos chinos para establecer estándares técnicos mundiales, el papel de China en las cadenas de suministro mundiales y el impacto de estrechas tensiones en el sector.

Seguridad nacional: Estados Unidos ve riesgos de seguridad nacional en el surgimiento de China como un actor clave en el sector de los semiconductores. Estos riesgos se derivan de la posibilidad de que las empresas tecnológicas chinas compartan información con las autoridades gubernamentales chinas o contribuyan al crecimiento del poder militar chino, ya que la tecnología de semiconductores tiene muchas aplicaciones de doble uso. Este es el fundamento de las medidas que tomó la administración Trump para evitar que el gigante de las telecomunicaciones de China, Huawei, sospechoso de albergar software espía del gobierno chino, compre chips estadounidenses. Luego, el Departamento de Comercio de EE. UU. limitó la Corporación Internacional de Fabricación de Semiconductores de China (SMIC), a la que EE. UU. acusó de apoyar al ejército chino en la compra de software y componentes de EE. UU. Al expandir estas restricciones a las empresas chinas de semiconductores, la administración Biden se ha centrado en impulsar las capacidades internas de EE. UU. El 8 de junio de 2021, el Senado de EE. UU. aprobó la Ley de Innovación y Competencia de EE. UU., asignando $50 mil millones en fondos de emergencia para el desarrollo de semiconductores domésticos, que Biden calificó como crucial para que EE. UU. mantenga su liderazgo en la competencia para el siglo XXI.

Estándares: EE. UU. ha estado presionando a sus aliados y socios para que no usen la tecnología de Huawei. En parte, esto habla de las preocupaciones de que la seguridad nacional podría verse comprometida, pero también está en juego el creciente esfuerzo de Huawei para establecer estándares técnicos globales para las tecnologías 5G. Esto refleja un esfuerzo de alto nivel del gobierno chino de 15 años, Estándares de China 2035, para permitir que las empresas chinas tengan un asiento en la mesa cuando se establezcan los estándares para la próxima generación de tecnologías, incluidas las herramientas de identidad digital. Firmas estadounidenses y europeas han liderado este proceso hasta ahora por la cuota de mercado que proporciona, así como para responder a las necesidades comerciales. En su informe anual de diciembre de 2020, la Comisión de Revisión Económica y de Seguridad de EE. UU. detalla cómo la apuesta de China para dar forma a los estándares técnicos globales refleja una política industrial patrocinada por el gobierno chino para privilegiar a las empresas chinas en los mercados externos mientras restringe el acceso a nivel nacional y apoya las normas autoritarias. Un informe del Consejo de Relaciones Exteriores de marzo de 2021 encontró que China ha estado aprovechando la ayuda para el desarrollo a través de la Iniciativa Belt and Road (BRI) para presionar a los países socios a usar Huawei y otras tecnologías chinas y seguir los estándares técnicos de China.

Cadenas de suministro: existen riesgos económicos relacionados con la interrupción de las cadenas de suministro globalizadas en la industria de los semiconductores. Como indica el gráfico a continuación, empresas de varios países y varias regiones del mundo participan en el proceso de diseño y producción.

Fuente: eetimes.com

Por esta razón, los movimientos de la administración Trump contra las empresas chinas contribuyeron a la escasez de semiconductores y de los productos que los requieren, como los automóviles, ya que las empresas internacionales se apresuraron a reemplazar a SMIC como proveedor. Un estudio de abril de 2021 realizado por la Asociación de la Industria de Semiconductores concluyó que costaría $ 1 billón crear cadenas de suministro locales totalmente autosuficientes, lo que podría aumentar el costo de los semiconductores hasta en un 65 por ciento. Algunos expertos de la industria sugieren un enfoque más cauteloso para abordar las vulnerabilidades más significativas en la cadena de suministro, como la disminución de la participación de la fabricación en EE. UU. del 37 % en 1990 al 12 % en la actualidad, mientras que otros proponen un esfuerzo más integral para llenar los vacíos de EE. UU. durante todo el proceso de producción, incluyendo la innovación, el equipamiento y el embalaje.

Taiwán: Taiwán enfrenta múltiples presiones debido a su papel central en la fabricación de los semiconductores más avanzados del mundo. En 2020, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) representó el 55,6 % del mercado mundial de fundición de semiconductores y produjo el 92 % de los chips de última generación del mundo. En respuesta a las nuevas normas estadounidenses sobre Huawei, TSMC suspendió los nuevos pedidos a la empresa, su segundo mayor cliente después de Apple, que representa hasta el 20 por ciento de sus ingresos anuales. TSMC también acordó construir una planta en Arizona.

¿Disfrutas de este artículo? Haga clic aquí para suscribirse y obtener acceso completo. Solo $5 al mes.

Las tensiones comerciales entre China y Estados Unidos llegan en un momento en que China, que considera a Taiwán una provincia renegada, ha aumentado la presión militar contra la democracia autónoma. Esto ha generado dudas sobre el acceso a los suministros de semiconductores como otro motivo para que el gobierno chino recurra a la fuerza para obligar a Taiwán a reunificarse con el continente. El presidente de TSMC, Mark Liu, argumenta que, por el contrario, la destreza de los semiconductores de Taiwán es demasiado valiosa y en realidad puede servir como elemento disuasorio.

Los analistas también señalan que la coerción militar no permitiría a China lograr su objetivo de construir su propia capacidad de semiconductores y alienaría a los expertos y empresas extranjeros necesarios para hacerlo. El anuncio de TSMC de que invertiría $ 2.8 mil millones en una planta de semiconductores de Nanjing (para producir chips que están dos generaciones por detrás de los más avanzados) en realidad generó críticas en la República Popular China de que la inversión descarrilaría el desarrollo de la industria de semiconductores de China.

Hemos visto presión por parte de China para contratar personal de TI de Taiwán y un aumento de los ataques cibernéticos contra el sector. Los expertos en seguridad cibernética de Taiwán afirman que un grupo de piratas informáticos patrocinado por el estado chino se ha estado infiltrando en varias empresas de semiconductores durante años con la esperanza de robar propiedad intelectual. El gobierno de Taiwán se ha preocupado cada vez más por los esfuerzos de Beijing para captar talentos de TI y recientemente prohibió a los cazatalentos locales publicar trabajos de TI en China. Taiwán también tiene la intención de restringir los viajes de profesionales de TI a China.

Además de todas estas preocupaciones, en la primavera de 2021, una severa sequía en la región subtropical de Taiwán, generalmente lluviosa, la peor en 56 años, amenazó la producción de semiconductores del mundo. La sequía retrasó la producción y contribuyó a la escasez de astillas. Los productores de semiconductores se vieron obligados a racionar el agua y enviarla por camión. Debido a la preocupación de que el cambio climático reduzca las precipitaciones en el futuro, TSMC está construyendo una nueva planta que sería capaz de reutilizar el agua industrial, mientras que otros productores están cavando sus propios pozos.

Sobre todo, la sequía de 2021 en Taiwán llamó la atención sobre la importancia del agua para la producción de semiconductores.

Riesgo de agua

Asegurar una cantidad suficiente de semiconductores y desarrollar una capacidad de producción nacional no son los únicos desafíos de China. Asegurar que haya suficiente agua para producir los semiconductores puede ser aún más desalentador. ChinaWaterRisk calcula que una fábrica que produzca 40.000 placas de circuito, que contienen los semiconductores, necesitaría 4,8 millones de galones de agua al día, suficiente para abastecer a una ciudad de 60.000 habitantes.

En un momento de inundaciones sin precedentes en el centro de China, vale la pena recordar que, en general, China tiene una relativa inseguridad hídrica, aunque el país alberga al 20 por ciento de la población mundial, China solo tiene el 7 por ciento de los recursos hídricos mundiales. El agua también se distribuye de manera desigual. El norte de China, donde se encuentra gran parte de la industria de semiconductores, tiene solo una quinta parte de los recursos hídricos del país.

Fuente: Futuro de la Tierra

Si compara estos dos mapas, verá que hay una discrepancia entre las áreas de abajo con la mayor producción de semiconductores (norte y noroeste de China) y la disponibilidad de agua, que el mapa de arriba muestra en el suroeste del país.

Incluso en condiciones de escasez de agua, el uso de agua en la industria de semiconductores de China es problemático. Un estudio de 2017 sobre el uso de agua en la industria de semiconductores encontró que China usaba más agua que otros productores clave (Japón, Corea del Sur, Taiwán y EE. UU.) tanto en el proceso de enjuague como en el uso de agua para generar la electricidad necesaria para la producción. En comparación con EE. UU., China usó el triple de agua. De hecho, la industria de semiconductores de China absorbió el 27 por ciento del uso total de agua de la industria.

El alarmismo sobre las aspiraciones de semiconductores de China debe tener en cuenta los recursos hídricos necesarios para cumplirlos, de los que carece el país. Como vimos con la sequía de Taiwán de 2021, la escasez de agua puede descarrilar la producción incluso cuando se dispone de los mejores talentos y tecnologías de vanguardia.

Este artículo se publicó anteriormente en China Resource Risks y se vuelve a publicar con permiso.

Ir arriba