Cómo Taiwán suscribe el complejo industrial de defensa de los Estados Unidos

Los semiconductores avanzados juegan un papel importante en la industria de defensa. Esto es cada vez más cierto, ya que la postura militar de EE. UU. se basa en relativamente pocos sistemas de alta calidad respaldados por microelectrónica avanzada. Si bien la visibilidad de la cadena de suministro es baja, especialmente en el sector de defensa, está claro que los semiconductores brindan cada vez más un valor significativo a los sistemas de armas complejos y que Taiwán proporciona el acero en la columna vertebral del complejo industrial de defensa de EE. UU.

Los semiconductores para aplicaciones comerciales y militares no son necesariamente excluyentes entre sí. Los componentes electrónicos en sistemas militares sofisticados utilizan muchos de los mismos chips de memoria y lógica que aparecen en los productos electrónicos de consumo. Por ejemplo, las matrices de puertas programables en campo (FPGA) se usan con frecuencia en sistemas militares debido a su bajo costo y alta modularidad. Sin embargo, existen requisitos militares específicos que requieren semiconductores con ciertas características. Si bien la producción comercial de chips está fuertemente impulsada por el costo y la producción oportuna a gran escala, la demanda de chips del sector de defensa enfatiza el rendimiento. Es decir, los chips específicos para militares deben ser más duraderos y confiables, tener una mayor tolerancia al calor y, en algunos casos, ser tolerantes a la radiación.

Como tales, muchos chips específicos para uso militar contienen semiconductores compuestos, que tienen propiedades electrónicas superiores, como alta movilidad de electrones y banda prohibida directa, en comparación con los semiconductores basados ​​únicamente en silicio. Específicamente, los chips basados ​​en arseniuro de galio (GaAs) y nitruro de galio (GaN) aparecen con mayor frecuencia en aplicaciones militares específicas. Los circuitos integrados de radiofrecuencia (RFIC) y los circuitos integrados monolíticos de microondas (MMIC) utilizan tecnologías GaAs y GaN para una amplia gama de usos aeroespaciales y de defensa. Estos incluyen operaciones de espectro electromagnético, inteligencia de señales, comunicaciones militares, capacidades espaciales, radares, bloqueadores y más.

Taiwán juega un papel central en la fabricación global de semiconductores compuestos. Para ilustrar, WIN Semiconductors de Taiwán posee el 9,1 por ciento de la cuota de mercado total de dispositivos GaAs, tercero en el mundo detrás de las firmas estadounidenses Skyworks (30,6 por ciento) y Qorvo (28,6 por ciento). Pero en términos de ingresos por fundición pura de GaAs, WIN Semiconductors tiene, con mucho, la mayor participación con un 79,2 por ciento. Las siguientes tres empresas son AWSC con sede en Tainan (8,6 por ciento), GCS con sede en California (4,2 por ciento) y Wavetek con sede en Hsinchu (3,4 por ciento). Juntas, las tres principales empresas taiwanesas controlan más del 90 por ciento del mercado de fundición de GaAs.

Sin embargo, Estados Unidos ha hecho bien en mantener la fabricación de semiconductores compuestos críticos relacionados con la defensa en tierra y, en muchos casos, internamente. Muchas empresas principales de defensa de EE. UU., como Raytheon y Northrop Grumman, y otros contratistas mantienen sus propias fundiciones, la mayoría de las cuales están certificadas como proveedores de confianza del gobierno de EE. UU. como parte del Programa de fundición de confianza del Departamento de Defensa. Un bastión estadounidense sobre los dispositivos de semiconductores analógicos y de energía es la razón principal por la que la fabricación en este caso se ha mantenido en tierra. Los impulsores en el mercado de semiconductores analógicos difieren de los de los semiconductores digitales, que se caracterizan por ciclos de vida más largos y requisitos de equipo de capital más bajos. Estos semiconductores relacionados con la defensa están en gran medida libres de avances en el mercado comercial más amplio de capacidades de última generación. Sin embargo, dado que los sistemas de armas requieren chips cada vez más avanzados, es posible que los principales estadounidenses tengan que apoyarse en Taiwán para la fabricación de semiconductores compuestos en el futuro.

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Sin embargo, esta dependencia solo representaría una parte aún mayor de las dependencias de semiconductores relacionadas con la defensa en Taiwán. Si bien la producción de semiconductores compuestos se ha mantenido en gran medida en tierra, los chips avanzados comerciales listos para usar (COTS) desempeñarán un papel cada vez más importante en los sistemas de armas. Por ejemplo, un sistema de radar que utiliza FPGA para el procesamiento del módulo de transmisión/recepción se obtendría de Taiwán, ya que TSMC es el fabricante líder mundial de estos chips. Otros dispositivos, como unidades de procesamiento de computadora (CPU), unidades de procesamiento de gráficos (GPU) y chips de memoria en nodos avanzados, también se fabrican principalmente fuera de los Estados Unidos, especialmente en Taiwán.

La dependencia de la producción de semiconductores de Taiwán se debe al surgimiento del modelo comercial sin fábrica. A medida que aumentaba la feroz competencia entre las empresas estadounidenses de semiconductores en la década de 1980, también aumentaban los costos de los equipos de capital para fabricar chips avanzados. Las fábricas se volvieron más caras a medida que los dispositivos semiconductores se hicieron más pequeños, debido a los mayores requisitos de tecnología de fabricación atómicamente precisa, equipos de fabricación más caros y diseños cada vez más complejos. Las empresas estadounidenses de semiconductores encontraron más eficiente separar la actividad de diseño de la fabricación de chips y aún más concentrarse en la primera. Debido a los altos márgenes del modelo sin fábrica y los grandes gastos de capital asociados con el mantenimiento de las fundiciones en territorio estadounidense, muchas empresas estadounidenses comenzaron a subcontratar la fabricación en el extranjero, la mayoría de los cuales fueron a Taiwán.

A pesar de los esfuerzos actuales del sector público y privado en los EE. UU. para promover las capacidades de fabricación de semiconductores nacionales, es poco probable que se reduzca la dependencia estadounidense de Taiwán. Esto se debe a que los inmensos costos de mantenimiento y avance de las fábricas de última generación continúan hoy en día. La próxima fábrica de Arizona de 12 mil millones de dólares de TSMC cuesta aproximadamente lo mismo que el portaaviones de la clase Ford de la Marina de los EE. UU. Por el momento, el gobierno de EE. UU. y la industria de semiconductores no están dispuestos a competir en pie de igualdad con la inversión taiwanesa. Mientras que la Ley CHIPS, que fue aprobada por el Senado de los EE. UU. y está pendiente de aumento en la Cámara de Representantes, asignará $ 52 mil millones para I + D y fabricación de semiconductores domésticos, TSMC solo tiene la intención de gastar $ 100 mil millones durante los próximos tres años en las mismas áreas.

Aunque el modelo sin fábrica ha llevado a las empresas tecnológicas estadounidenses como Nvidia y Apple a la cima del mercado comercial, ha tenido un impacto significativo en la seguridad de la cadena de suministro de los sectores de defensa de los semiconductores. Hoy en día, el mayor fabricante estadounidense de semiconductores de GaAs, Skyworks, aunque mantiene sus propias fábricas, depende hasta cierto punto de WIN Semiconductors de Taiwán para sus servicios de fundición. Los mayores productores de FPGA son las empresas estadounidenses Xilinx, Lattice, Intel y Microchip Technologies, y todas dependen de Taiwán de una forma u otra. Si bien Xilinx inventó el FPGA, la mayoría de sus obleas de semiconductores son fabricadas por TSMC y UMC, siendo TSMC el principal proveedor de dispositivos avanzados.

Los semiconductores taiwaneses brindan una funcionalidad crítica para los sistemas estadounidenses avanzados, como los cazas avanzados y los sistemas de defensa contra misiles balísticos. Si los requisitos para los chips compuestos superan lo que Trusted Foundries puede proporcionar, Taiwán pronto puede ser el mayor proveedor de semiconductores compuestos y COTS para el establecimiento industrial de defensa de EE. UU. Las interrupciones de la cadena de suministro durante un entorno de tiempo de paz pueden no tener consecuencias a corto plazo; sin embargo, el aumento de las interrupciones en la producción antes y durante la guerra presentaría un cuello de botella vulnerable para las fuerzas estadounidenses. Las interrupciones en la cadena de suministro de semiconductores en Taiwán afectarían la producción, el mantenimiento, la reparación y la revisión al menos de dos a cinco niveles aguas arriba.

La realidad es que la demanda militar en el mercado de semiconductores es una gota en el océano. Cumpliendo con las demandas del mercado, el sector comercial ha superado los requisitos centrados en la seguridad nacional en innovación y tecnología de punta. Atrás quedaron los días de ARPANET; El sector de defensa de EE. UU. tiene poco que decir en la dirección de las tendencias de semiconductores y basa gran parte de sus sistemas en plataformas disponibles comercialmente. Siguiendo este camino, los adversarios que tienen un acceso similar a tales tecnologías podrían realizar ingeniería inversa, innovar y reducir los impactos de las fuerzas estadounidenses.

A medida que el ejército de EE. UU. depende cada vez más de las empresas de tecnología comercial estadounidenses, que a su vez dependen de la fabricación de chips taiwaneses, un camino a seguir podría ser coordinar e integrar más estrechamente los sectores de defensa y tecnología de EE. UU. y Taiwán. Esto podría tomar la forma de un Grupo Directivo de Alto Nivel entre EE. UU. y Taiwán para la Seguridad de la Cadena de Suministro y la Cooperación Industrial de Defensa. A medida que las tecnologías de defensa tienden hacia plataformas más integradas, autónomas y no tripuladas, los semiconductores más avanzados serán cada vez más centrales para los sistemas de armas. Estados Unidos y Taiwán harían bien en explorar el desarrollo conjunto y la producción conjunta de plataformas de defensa de próxima generación. Si las dos potencias líderes en semiconductores fomentan el desarrollo de futuras aplicaciones comerciales, esto podría beneficiar la evolución de las tecnologías militares de última generación.

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