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En qué aspectos la estrategia de chips de EE. UU. sigue fallando

Los procesos críticos de back-end siguen concentrados en Asia. Estos tres pasos pueden ayudar a trasladarlos a Estados Unidos

Por Willy C. Shih y PJ Lin

Competitividad Nacional

Harvard Business Review

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Resumen. A pesar de las importantes inversiones en la fabricación de semiconductores en EE. UU., los procesos críticos de la fase final (pruebas, corte de obleas en chips individuales, empaquetado y ensamblaje) siguen concentrados enVulnerable. Los altos costos, la débil demanda, la limitada densidad de clústeres y la escasez de talento dificultan la expansión nacional. Para superar esta brecha se requieren tres acciones: lograr que los compradores de chips consideren los riesgos de disrupción en sus decisiones de abastecimiento, utilizar la política comercial para fomentar la producción en Norteamérica y crear incentivos del lado de la demanda que recompensen a los compradores por abastecerse localmente. Estas medidas contribuirían al desarrollo de un ecosistema de semiconductores completo en Estados Unidos.

Estados Unidos está invirtiendo miles de millones de dólares para traer al país la fabricación de semiconductores más avanzada. Se están construyendo nuevas fábricas en todo el país, y la nueva planta de fabricación de chips de Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) en Arizona producirá algunos de los chips más avanzados del mundo. A pesar de este progreso, Estados Unidos aún depende en gran medida de otros países para una parte clave de la cadena de valor: las fábricas de procesamiento final que realizan todos los pasos necesarios para convertir las obleas de silicio procesadas en chips empaquetados.

Las pruebas de obleas, el corte de las obleas en chips individuales (conocido como "singulación"), el empaquetado y las pruebas de los chips terminados se trasladaron al extranjero en la década de 1970 debido a su alta intensidad de mano de obra. Incluso empresas como Intel, que llevan mucho tiempo fabricando chips en Estados Unidos, envían la mayoría a Malasia, Vietnam o China para su empaquetado.

La Ley CHIPS & Science de 2022 ofreció una amplia gama de subsidios a empresas —entre ellas Intel, TSMC, Samsung Semiconductor, Micron Technologies y Texas Instruments— para la construcción de nuevas fábricas de semiconductores en Estados Unidos. Si bien también otorgó subsidios a algunas empresas para la construcción de plantas de empaquetado —como la que SK Hynix construirá en Indiana y la que Amkor Technologies está construyendo en Arizona—, estas han sido la excepción. No existe ni de lejos el nivel de actividad necesario para crear un ecosistema de semiconductores completo en Estados Unidos.

En entrevistas recientes, directivos de ocho importantes empresas de la cadena de suministro de semiconductores —entre ellas dos de las mayores empresas de empaquetado de chips del mundo, diseñadores de chips, una fundición y fabricantes de productos electrónicos— nos comentaron que el problema radica principalmente en la economía. (Todos solicitaron permanecer en el anonimato).

Sus comentarios ofrecen valiosas perspectivas sobre una parte del ecosistema con márgenes más bajos y que requiere más mano de obra, un complemento necesario para el negocio más glamuroso de la fabricación de obleas. A partir de esas entrevistas, del trabajo de uno de nosotros (Willy) en el Comité Asesor Industrial del Departamento de Comercio de EE. UU. durante la administración Biden, y de la investigación en curso de otro de nosotros (Willy), hemos identificado tres acciones —cambios en la forma en que los compradores valoran el riesgo, modificaciones en las normas comerciales regionales y la creación de incentivos para la demanda— que podrían ayudar a subsanar esta deficiencia.

Por qué la parte administrativa sigue estando mayoritariamente en Asia

La etapa inicial de la fabricación de semiconductores es donde se graban los patrones de los circuitos en las obleas de silicio. Esta es la parte más conocida, y es donde se ha concentrado la mayor parte de la atención política y la inversión de grandes sumas de dinero en Estados Unidos. 

Pero una oblea procesada no es un producto terminado. Aún necesita ser probada, cortada en chips individuales y empaquetada en módulos que luego se ensamblan para formar teléfonos, servidores y una amplia gama de productos electrónicos. Este proceso se lleva a cabo en la fase final. Casi todo este trabajo todavía se realiza en China, Taiwán, Malasia y Vietnam. Incluso los chips fabricados en la nueva Fab 21 de TSMC en Phoenix regresan a Asia para su empaquetado, aunque la compañía está construyendo dos instalaciones de empaquetado avanzado en Arizona (cuya capacidad Nvidia ya ha reservado casi por completo).

¿Por qué no se construyen más plantas de procesamiento en Estados Unidos? Nuestras entrevistas revelaron que, para el empaquetado, un proceso que requiere mucha mano de obra, los costos de fabricación en EE. UU. son aproximadamente el doble que en el sudeste asiático. Los costos de construcción son aún más elevados. Un ejecutivo de una empresa de procesamiento que construyó una planta en EE. UU. nos comentó que el costo inicial proyectado era de dos a tres veces superior al de Taiwán. La cifra real fue de cinco a seis veces mayor. Añadió que construir una fábrica lleva un año en Taiwán y tres en Estados Unidos. Esto coincide con los informes que indican que los costos de construcción de la Fab 21 de TSMC fueron de cuatro a cinco veces mayores que en Taiwán.

Para esta empresa de servicios de construcción, la mano de obra representa aproximadamente el 60 % del costo de construcción en EE. UU., frente al 20 % en Vietnam. Dado el elevado costo de la mano de obra en Estados Unidos, resulta más conveniente diseñar edificios que requieran menos trabajadores para su construcción; por ejemplo, utilizando componentes prefabricados en lugar de soldadura in situ. Sin embargo, la mayoría de las empresas que llegan simplemente importan sus métodos de construcción intensivos en mano de obra de Asia, lo que eleva aún más los costos. Esto plantea una pregunta fundamental: ¿Tiene cada producto el valor suficiente, con un margen de beneficio lo suficientemente amplio, como para justificar su fabricación en una costosa fábrica estadounidense?

Otro aspecto importante es la densidad del clúster: la proximidad entre los actores de la industria. El clúster de semiconductores asiático se beneficia de una alta densidad. En Taiwán, una oblea pasa de la fabricación a las pruebas, el ensamblaje y el envío dentro de una única área geográfica compacta. Replicar esto en Estados Unidos sería difícil. Requeriría que proveedores de sustratos, proveedores de productos químicos, laboratorios de prueba de chips y empresas de empaquetado estuvieran ubicados junto a las fábricas, algo que actualmente no existe a gran escala en la zona.

Cuando las empresas de envasado de patatas fritas diversifican sus ubicaciones, se dirigen al sudeste asiático, no a Estados Unidos. Según las personas que entrevistamos, los salarios en Malasia son aproximadamente una séptima parte de los de Estados Unidos; en Vietnam son un 30 % más bajos aún. En un caso, una importante empresa de envasado rechazó una expansión en Estados Unidos incluso cuando el gobierno ofreció terrenos gratuitos y el cliente final se ofreció a financiar todos los gastos de capital. El idioma compartido, las prácticas comerciales familiares y la coincidencia de husos horarios se citaron repetidamente como factores decisivos que las ubicaciones en Estados Unidos simplemente no pueden igualar. Incluso las empresas que han invertido en capacidad de procesamiento en Estados Unidos nos dijeron que la producción nacional representará solo entre el 10 % y el 20 % de su producción total.

Otro obstáculo para atraer la parte final del ecosistema a Estados Unidos es la actual falta de indicadores de demanda (señales de demanda de los clientes) para semiconductores terminados fabricados íntegramente en Estados Unidos. Los compradores de chips les dicen a sus proveedores que quieren planes de abastecimiento que sean "NCNT", es decir, "Sin China ni Taiwán". Pero cuando ven el costo y el tiempo que tardan algunas alternativas, la mayoría se retracta rápidamente.

Para los chips de IA más avanzados, la brecha es aún mayor. El proceso de empaquetado avanzado que utilizan estos chips, denominado chip-on-wafer-on-substrate (CoWoS), se realiza casi en su totalidad en Taiwán. Las instalaciones de TSMC en Arizona no producirán a gran escala hasta dentro de dos años. E incluso cuando lo hagan, representarán solo una fracción de lo necesario. Hasta entonces, una oblea fabricada en Estados Unidos debe cruzar el Pacífico para su empaquetado antes de convertirse en un producto terminado. Como dijo un ejecutivo de una importante empresa diseñadora de chips sin fábrica propia: si el componente más crítico de su producto todavía se origina en Taiwán, ¿qué valor real tiene invertir grandes sumas para trasladar una parte del proceso a otro lugar?

Es más, la mayoría de las fábricas que ensamblan placas de circuitos impresos (las placas sobre las que finalmente se instalan los chips) siguen estando en Asia. Esto se aplica incluso a los componentes electrónicos y servidores que se utilizan en los centros de datos de IA. Aunque las empresas ya no deseen realizar el ensamblaje final en China, Taiwán y el sudeste asiático siguen siendo las ubicaciones preferidas. Si las placas se ensamblan en Asia, el embalaje también tiene motivos para permanecer allí. 

La escasez de talento agrava el problema. Todas las empresas con las que hablamos identificaron la disponibilidad de mano de obra cualificada como un cuello de botella. Una empresa nos comentó que contratar ingenieros de empaquetado en Arizona es tan difícil que recurren a expatriados de Corea del Sur. Otra señaló que, incluso cuando se pueden contratar operarios locales, los técnicos cualificados de Taiwán, que saben manejar los equipos, deben ser asignados temporalmente a Estados Unidos, lo que aumenta los costes, la complejidad y retrasa meses la puesta en marcha de las fábricas a plena capacidad. Varias empresas, incluidas fundiciones y proveedores de equipos, compiten por el mismo reducido grupo de trabajadores en el área de Phoenix. Los centros de formación profesional de Arizona tienen dificultades para formar suficientes graduados que satisfagan la demanda. Es probable que esta brecha entre la oferta y la demanda de talento tarde años en cerrarse.

Tres maneras de terminar el trabajo

Tenemos tres ideas que creemos que acelerarán la creación de un ecosistema completo de producción de semiconductores en Estados Unidos.

Cambiar las ideas preconcebidas de los compradores de chips sobre el riesgo. Los últimos cinco años de crisis arancelarias, escasez provocada por la pandemia y crisis geopolíticas han dejado una lección clara: el riesgo de interrupción no es gratuito. Sin embargo, la mayoría de las empresas aún no lo tienen en cuenta en sus decisiones de aprovisionamiento. Los directores financieros y los responsables de compras deben empezar a incluir el coste de las posibles interrupciones al comparar precios entre proveedores nacionales e internacionales. Pagar un precio superior por la producción nacional o en países cercanos no supone un aumento de costes, sino una inversión en continuidad.

Utilice herramientas comerciales para fomentar la producción norteamericana. El gobierno estadounidense debería considerar ofrecer incentivos que recompensen a las empresas por mantener una mayor parte de la cadena de valor de la fabricación de chips en Norteamérica. Ya existe un modelo para esto. Según el Acuerdo Estados Unidos-México-Canadá (T-MEC), los automóviles deben tener al menos el 75 % de su valor producido en Estados Unidos, México o Canadá para poder acogerse al tratamiento libre de aranceles.

Un estándar similar para semiconductores podría medir qué porcentaje del trabajo de ensamblaje (front-end y back-end) se realiza dentro de esos tres países. México ya cuenta con una importante capacidad de ensamblaje de productos electrónicos cuyos costos son muy inferiores a los de Estados Unidos, lo que puede generar una fuerte demanda de producción local. Además, los componentes para centros de datos ya se fabrican cada vez más en México. Esto ofrece a las empresas una alternativa cercana a Asia. También incentiva a los proveedores de back-end a establecerse en Norteamérica: las empresas de pruebas y empaquetado se instalan donde están sus clientes, y un estándar de contenido regional contribuiría a ampliar esa base de clientes.

Ofrecer incentivos gubernamentales a los compradores. La lógica de la Ley CHIPS era sencilla: subvencionar los pilares fundamentales y visibles de la cadena de valor —las fábricas— y el ecosistema circundante, y los clientes, seguirían su ejemplo. Pero esa premisa no se ha cumplido.

Por lo tanto, en lugar de limitarse a subvencionar las fábricas de chips, el gobierno estadounidense debería incentivar a los compradores a adquirir productos nacionales. Los incentivos fiscales para las empresas que compren componentes electrónicos fabricados en Estados Unidos para infraestructuras críticas como centros de datos, redes de comunicaciones y equipos médicos generarían una fuerte demanda de proveedores nacionales. De esta forma, todo el ecosistema de producción de semiconductores —y no solo las fábricas— desarrollaría la capacidad necesaria para atenderlos.

El gobierno estadounidense ya había utilizado este enfoque. Los incentivos a la demanda contemplados en la Ley de Reducción de la Inflación generaron importantes inversiones en tecnologías de energía limpia y una demanda sustancial de vehículos eléctricos, hasta que la administración Trump y los republicanos en el Congreso los descontinuaron en gran medida. Además, remontándonos a las décadas de 1910 y 1920, los incentivos fiscales estadounidenses para la producción nacional de petróleo y gas encaminaron a Estados Unidos a convertirse en líder mundial del sector durante gran parte del siglo XX.

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La relocalización de la fabricación de semiconductores en Estados Unidos es una realidad, pero el trabajo aún no ha terminado. El país todavía carece de instalaciones suficientes para transformar las obleas producidas localmente en chips terminados. Si Estados Unidos no toma medidas para impulsar la fase final de la producción de semiconductores, terminará con un impresionante conjunto de fábricas capaces de fabricar semiconductores, pero incapaces de convertirlos en un producto final.

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Willy C. Shih es profesor titular de Práctica de Gestión en la Fundación Robert & Jane Cizik Baker de la Escuela de Negocios de Harvard.

PJ Lin es estudiante de un programa combinado de Derecho y Administración de Empresas (JD/MBA) en la Escuela de Negocios de Harvard. Su investigación se centra en las cadenas de suministro tecnológicas globales.