En los últimos años se ha hablado mucho de la escasez de chips, de fábricas saturadas, de retrasos en la producción y de cómo industrias enteras, desde la automoción hasta la inteligencia artificial, dependen de que haya suficientes semiconductores.
Pero si los chips son tan importantes, ¿por qué no se fabrican más? o ¿por qué no hay muchas más empresas fabricándolos?
En la mayoría de las industrias una mayor demanda debería implicar una mayor oferta, más fábricas y más competencia. Pero la industria de los semiconductores, no solo no ocurre así, sino que es casi al contrario, es una de las más concentradas del mundo, con pocas empresas involucradas en su fabricación directamente.
Para entender por qué ocurre esto, tenemos que ir mucho más allá de la economía o de la geopolítica. Tenemos que entender cómo se fabrica realmente un chip, qué significa exactamente “fabricarlo” y por qué ese proceso es tan extraordinariamente complejo que, a la hora de la verdad, pocas empresas en todo el mundo pueden hacerlo.
Empecemos por el principio.
Qué es un chip
Un chip, o circuito integrado, es un pequeño fragmento de material, normalmente silicio, que ha sido diseñado para procesar información. El término “integrado” hace referencia a que todos los componentes necesarios para realizar cálculos están contenidos dentro de una única pieza, en lugar de estar separados como ocurre en muchos otros productos tecnológicos.
Para entender cómo funciona un circuito integrado, permitidme abrir otro paréntesis para saber antes qué es un semiconductor.
En general, los materiales se comportan de dos formas frente a la electricidad: unos la transmiten con facilidad (la conducen) mientras que otros la bloquean. Por eso hablamos de materiales conductores y materiales aislantes. Pero existe una tercera categoría, que es la realmente importante aquí: los semiconductores.
Un semiconductor no conduce la electricidad de forma constante como lo haría un metal como el cobre, ni la bloquea completamente como un aislante, como el vidrio o el plástico. Un semiconductor deja pasar la electricidad o no, pero no por sus características sino dependiendo de cómo se manipule.
Simplificando mucho, un transistor actúa como si fuera un interruptor diminuto que puede encenderse o apagarse, permitiendo pasar o no la corriente. Y es gracias a esa capacidad de controlar cuándo pasa la electricidad y cuándo no, por lo que combinar millones (o miles de millones) de estos pequeños interruptores permite crear circuitos capaces de realizar operaciones lógicas, almacenar información o ejecutar instrucciones.
Pero lo importante en la historia que os quiero contar hoy, no es solo qué es un transistor, sino la escala a la que se trabaja para fabricar uno. En los chips, hoy en día, estos elementos son tan pequeños que no pueden verse ni siquiera con microscopios convencionales. Y si no pueden verse, imaginad cómo manipularlos.
La base de todo: los chips no se construyen, se imprimen
Cuando uno piensa en fabricar algo, lo normal es imaginar un proceso de ensamblaje, en el que distintas piezas se van uniendo hasta formar el producto final, pero fabricar un chip no es así, no consiste en ensamblar piezas, sino en crear estructuras microscópicas con una precisión casi perfecta sobre una superficie de silicio.
Un transistor mide apenas unos pocos nanómetros. Como decíamos en el artículo sobre TSCM, (y confieso que es algo que me fascina tanto que suelo aburrir a mis familiares y amigos con esto a menudo) “un glóbulo rojo mide en torno a 7.000 nanómetros de diámetro y un nodo avanzado de un chip puede tener de 3 a 5 nm. Es decir, si echamos cuentas, las estructuras de un chip son más de mil veces más pequeñas que un glóbulo rojo”.
En esas escalas, intentar colocar componentes físicamente es totalmente imposible. No hay herramientas mecánicas ni brazos robóticos que puedan ensamblar algo a esa escala tan pequeña y con la precisión que esto necesita.
Por eso, en lugar de ensamblar, lo que se hace es imprimir.
El proceso consiste en utilizar luz para transferir patrones sobre el silicio, para después provocar reacciones químicas controladas que van creando las estructuras del chip. Es decir, la luz no “dibuja” en el sentido tradicional, sino que activa zonas concretas del material para que, posteriormente, puedan ser modificadas, eliminadas o reforzadas.
Podemos decir que es un proceso más cercano a revelar una fotografía que a fabricar un objeto físico.
Primero se prepara la superficie con materiales sensibles a la luz, después se proyecta el patrón del circuito y, a partir de ahí, se van aplicando procesos químicos que transforman esas zonas expuestas en estructuras reales. Este ciclo se repite una y otra vez, capa a capa, hasta construir el chip completo.
Entender esto es importante porque cambia completamente la naturaleza del problema. No estamos hablando de precisión mecánica, sino de controlar reacciones a escala microscópica utilizando luz, materiales y procesos químicos perfectamente sincronizados.
El proceso completo de fabricación de un chip
Una vez se entiende que un chip no se ensambla, sino que se va creando capa a capa mediante luz y procesos químicos, el siguiente paso es ver cómo se organiza ese proceso en la realidad, porque es ahí donde aparece la verdadera complejidad… y lo que explica que toda la industria dependa de una tecnología muy concreta.
Empresas como NVIDIA o AMD diseñan con un nivel de detalle extremo cómo debe ser el chip, hasta el punto de que cada transistor y cada conexión están previamente definidos, pero ese diseño no sirve de nada si no se puede trasladar al mundo físico.
Ahí es donde entra la fabricación, normalmente en instalaciones como las de TSMC, sobre una oblea de silicio, una lámina extremadamente pura que actúa como base. Sobre esa superficie se van depositando distintas capas de materiales, creando el “lienzo” sobre el que se construirá el chip.
En ese momento cuando entra en juego la litografía, que no es una fase más, sino el proceso que hace posible todo lo demás.
La litografía es, en esencia, la forma de transferir el diseño del chip a la oblea utilizando luz. Para ello, se aplica una capa de material sensible y se proyecta sobre ella un patrón a través de una máscara. Esa luz no construye directamente el chip, pero sí define con precisión extrema dónde deben producirse los cambios. Después de esa exposición, se realiza un proceso de revelado que deja al descubierto el patrón definido, como si se creara una plantilla. A partir de ahí, procesos químicos posteriores transforman esas zonas en estructuras reales dentro del material.
Este ciclo se repite una y otra vez, capa a capa, construyendo el chip en vertical. Cada repetición añade complejidad, y cada nueva capa debe alinearse con una precisión aún más extrema que las anteriores.
Lo que en un principio era una superficie plana se va convirtiendo en una estructura tridimensional increíblemente densa, donde miles de millones de elementos deben encajar y funcionar sin margen de error.
El verdadero límite: la luz
El proceso hasta aquí puede parecer complejo, pero dentro de diseñar, aplicar capas, usar luz para transferir patrones y repetir el ciclo hasta construir el chip completo, hay algo que determina hasta dónde puede llegar la industria de los semiconductores: la propia luz.
Porque la precisión con la que se pueden “imprimir” esos circuitos depende directamente de la longitud de onda utilizada. Cuanto más corta es esa longitud de onda, más pequeños pueden ser los detalles que se proyectan sobre el silicio. Por ello, durante décadas, la utilización de luz cada vez más precisa es lo que ha ido marcando el ritmo del mercado de los chips.
¿Cuál es el problema? El problema es que ese camino hacia una luz cada vez más precisa tenía un límite. Llega un punto en el que la luz que estás utilizando simplemente no puede dibujar estructuras más pequeñas, por mucho que mejores el resto del proceso. Es una limitación física, no de ingeniería incremental, es decir, no importa cuánto inviertas o cuánto optimices: si la herramienta con la que “imprimes” no puede alcanzar ese nivel de detalle, el avance se detiene. Y eso es exactamente fue lo que ocurrió: llegó un momento en el que para poder seguir avanzando, era necesario dar un salto mucho más radical: utilizar un tipo de luz completamente distinto, con una longitud de onda mucho más corta.
En eso se basa la tecnología EUV (Extreme Ultraviolet), que es la que permite dibujar estructuras mucho más pequeñas que las que eran posibles con las técnicas anteriores, y la protagonista de esta historia.
ASML: la empresa por la que nadie apostaba
Si el límite de la industria estaba en la luz, y si superarlo implicaba construir un tipo de máquina completamente nueva, la siguiente pregunta es inevitable: ¿quién iba a hacerlo?
La respuesta, en aquel momento, no era ASML.
ASML no nació como una apuesta fuerte, ni siquiera como una empresa especialmente relevante dentro del sector. De hecho, empezó casi como lo contrario.
ASML se fundó en 1984 como una iniciativa conjunta de Philips y ASM International, en un momento en el que Europa no lideraba la industria de semiconductores y en el que el verdadero potencial estaba en Japón. Empresas como Nikon o Canon llevaban años desarrollando tecnología de litografía y tenían una ventaja importante, tanto por su conocimiento como por su cuota de mercado. Y, dentro de ese contexto, ASML era de todo menos la favorita.
Se trataba de una empresa pequeña, sin una posición muy visible y, en muchos sentidos, una apuesta bastante incierta dentro de una industria ya muy competitiva de por sí… ni siquiera dentro de Philips era vista como una prioridad.
Durante sus primeros años, la empresa se centró en mejorar las máquinas de litografía existentes, avanzando paso a paso, sin grandes logros visibles. No había una gran apuesta que cambiara las reglas del juego, sino una evolución más constante en un entorno con muchísima competencia y donde el margen de error era muy pequeño.
Mientras tanto, Japón seguía dominando el sector. Nikon y Canon no solo tenían la tecnología, sino también la confianza del mercado. Eran, en ese momento, las empresas que marcaban el ritmo de la industria. ASML, en comparación, estaba todavía intentando demostrar que podía competir.
Durante un tiempo, no hubo ningún indicio de que esa pequeña empresa europea fuera a convertirse en algo más que un simple actor secundario… hasta que apareció un problema que nadie podía resolver.
El problema que nadie podía resolver
La industria de los semiconductores llevaba años avanzando con una lógica bastante clara: mejoras constantes, reducción progresiva del tamaño de los transistores y nuevas generaciones de máquinas que permitían sostener ese ritmo. Durante décadas, esa evolución se ha entendido a través de la Ley de Moore, que describía cómo el número de transistores en un chip se duplicaba aproximadamente cada dos años.
Pero a medida que los chips se hacían más pequeños, la propia herramienta con la que se fabricaban empezó a convertirse en el límite. La luz que se utilizaba en litografía ya no permitía seguir reduciendo el tamaño de las estructuras, por mucho que el resto del proceso siguiera mejorando. Ya hemos visto que no era una cuestión de eficiencia, ni de inversión, ni siquiera de talento. Era un límite físico.
La industria empezó a esta incómoda porque por primera vez en décadas, no estaba claro cómo seguir avanzando, así que las grandes empresas, incluidas las japonesas que dominaban el sector, comenzaron a centrarse más en la investigación que en la fabricación y la industria: había que cambiar completamente el tipo de luz utilizado en el proceso de litografía. No mejorarlo, sino cambiarlo por completo.
La apuesta que parecía una locura
La tecnología EUV, basada en luz ultravioleta extrema, llevaba años sobre la mesa como una posibilidad teórica. Sobre el papel, resolvía el problema de raíz: al utilizar una longitud de onda mucho más corta, permitía dibujar estructuras mucho más pequeñas y, por tanto, seguir reduciendo el tamaño de los transistores.
El problema es que llevar esa idea a la práctica implicaba rehacer prácticamente todo el proceso.
Implicaba crear una máquina que no podía usar las lentes convencionales, que debía operar en vacío, que requería generar una fuente de luz extremadamente difícil de producir y que, además, dependía de niveles de precisión que estaban al límite de lo que la industria podía ofrecer.
Era una solución demasiado compleja, cara y, además, incierta. Y pese a todo ello, ASML decidió apostar por ella.
Desarrollar EUV no significaba invertir en una tecnología prometedora, sino comprometer recursos durante años sin garantías de que el resultado fuera a funcionar.
A eso había que sumarle que los problemas eran constantes: la generación de la luz no era estable, los espejos no alcanzaban la precisión necesaria, la energía no era suficiente… Como consecuencia los sistemas fallaban, los tiempos se alargaban y los costes no dejaban de crecer. Y no olvidemos de que, mientras tanto, el resto de la industria seguía avanzando con tecnologías que, aunque fueran limitadas, al menos funcionaban.
Detrás de esa apuesta tecnológica había algo más que una decisión empresarial. Hubo apuestas personales, como la de Martin van den Brink, un ingeniero formado dentro de la propia ASML que llevaba décadas trabajando en litografía y que, con el tiempo, se convirtió en un gran defensor del EUV incluso cuando aún nadie tenía claro que aquello podía funcionar.
A su vez, la empresa necesitaba a alguien capaz de sostener esa apuesta en el tiempo, y ahí apareció Peter Wennink, con un perfil más financiero que técnico, y que entendió algo clave: ASML no podía comportarse como una empresa convencional si quería sobrevivir a ese proceso. Fue quien ayudó a articular acuerdos poco habituales en la industria, como la inversión directa de clientes como Intel o TSMC en la propia ASML, no para controlarla, sino para asegurar que la tecnología llegara a existir.
Alguien convencido de que el problema técnico tenía solución, aunque no fuera evidente, y alguien capaz de mantener viva la empresa el tiempo suficiente para que esa solución llegara: esa fue la clave para no “morir” en el intento.
La máquina que nadie más puede construir
Durante años, EUV fue una promesa difícil de defender. Hubo avances, sí, pero siempre eran parciales, cuando se solucionaba algo, surgían nuevos problemas aún más difíciles de resolver. Parecía que esta tecnología nunca terminaría de estabilizarse.
Pero un buen día, empezó a funcionar.
No fue una solución perfecta desde el primer día, pero al menos, algo hacía ver que era posible. Las máquinas empezaron a alcanzar niveles de estabilidad suficientes, la precisión mejoró mucho y los primeros procesos industriales comenzaron a integrarlas de forma real en la fabricación de chips.
La importancia de la máquina EUV es que no estamos hablando de un producto cualquiera, ni una máquina industrial como las que conocemos, sino de uno de los sistemas tecnológicos más complejos (y extraordinarios) jamás construidos.
La máquina EUV es el resultado de integrar múltiples disciplinas (física, óptica, ingeniería de precisión, materiales avanzados y software de control) y llevarla cada una de ellas al límite.
La generación de la luz, por ejemplo, requiere disparar gotas microscópicas de estaño a gran velocidad y golpearlas con un láser para crear un plasma que emite radiación ultravioleta extrema. Esa luz, que no puede atravesar lentes convencionales, se canaliza mediante una serie de espejos con una precisión casi perfecta, desarrollados por empresas como Carl Zeiss SMT, donde incluso imperfecciones a escala atómica pueden afectar al resultado. Además, todo el sistema debe operar en condiciones de vacío, con niveles de estabilidad que eviten cualquier vibración o desviación, porque a la escala en la que se trabaja, incluso una mínima variación puede inutilizar el proceso.
Y aun así, eso es solo una parte del proceso, porque la máquina no solo debe generar esa luz, sino utilizarla para proyectar patrones con una precisión enorme, repetidamente, durante miles de ciclos, y sin fallos. El resultado es una máquina que puede costar más de cien millones de dólares, compuesta por miles de piezas y cuya construcción implica una red global de proveedores altamente especializados.
Pero es que, además, una máquina EUV no se fabrica en un solo lugar ni se envía como una unidad terminada lista para usar. Cada sistema se construye a partir de componentes desarrollados en distintos países, que luego se integran en las instalaciones de ASML. Una vez ensamblada, la máquina no se envía como un bloque único, sino que se desmonta en múltiples módulos para poder transportarse, y para ello se utilizan decenas de contenedores y varios aviones, dependiendo del destino. Una vez llega a la fábrica del cliente, comienza otro proceso que puede durar meses: la instalación y calibración.
Y ojo, porque ese proceso es tan importante como la fabricación en sí. No basta con colocar la máquina en su sitio. Es necesario ajustarla con una precisión extrema para que funcione dentro de los parámetros requeridos, integrarla con el resto de sistemas de la fábrica y asegurar que puede operar de forma continua sin desviaciones.
De empresa industrial a pieza geopolítica
Cuando las primeras máquinas EUV empezaron a utilizarse de forma real en la producción de chips, poco a poco, las empresas más importantes comenzaron a depender de esa tecnología: empresas como TSMC, Intel o Samsung no podían avanzar sin EUV. Y hablar de EUV, en la práctica, significaba hablar de ASML.
A partir de ese momento, ASML dejó de competir en el sentido tradicional. A partir de aquí, no solo no necesitaba ganar cuota de mercado, es que ya no tenía competencia y lo que en un principio era una historia tecnológica, termina adquiriendo una dimensión mucho más grande, sobre todo dentro del contexto actual.
En los últimos años, la tecnología se ha convertido en un elemento central de la competencia entre países, y los semiconductores están en el centro de esa tensión, y ahí es donde ASML pasa de ser una empresa industrial a convertirse en una pieza geopolítica.
Por qué no hay más empresas como ASML
Pero si esta tecnología es tan crítica, si toda una industria depende de ella y si el mercado es lo suficientemente grande como para justificar inversiones enormes, ¿por qué no hay más empresas construyendo máquinas como las de ASML?
El motivo es que desarrollar este tipo de tecnología requiere alinear demasiadas cosas a la vez: por un lado, está la fragilidad técnica. Una máquina EUV no es una única innovación, sino la integración de múltiples avances que, por separado, ya son extremadamente difíciles: la generación de la luz, los sistemas ópticos, la precisión mecánica, el control del entorno, el software que coordina todo el proceso. Cada uno de esos elementos está al límite de lo que es posible hoy.
Pero incluso eso no es suficiente para explicar la barrera de entrada, porque hace falta una cadena de suministro completa, formada por empresas especializadas que llevan décadas desarrollando componentes únicos. ASML no trabaja sola sino que depende de proveedores como Carl Zeiss SMT para la óptica, y de decenas de empresas más para sistemas críticos que no tienen sustituto inmediato.
Así que reproducir esa red no es algo que pueda hacerse rápidamente y, por eso, aunque hoy exista interés en desarrollar alternativas, lo que hay delante no es solo un reto técnico, sino una combinación de barreras que hacen que entrar en este mercado sea extraordinariamente difícil. Y eso explica por qué, al menos por ahora, no hay una competencia real.
Diseñar chips, fabricarlos y construir las máquinas que los hacen posibles son disciplinas tan complejas, con culturas de ingeniería tan distintas y con niveles de especialización tan extremos, que con el tiempo han evolucionado como industrias separadas.
A pesar de todo esto, ASML sigue siendo una empresa poco conocida fuera de ciertos círculos especializados puede que porque no tienen productos de consumo, ni aparecen en titulares de forma recurrente. Personalmente me fascinan las historias de empresas y personas que resuelven problemas complejos sin hacer demasiado ruido. Y este es un gran ejemplo.
Hoy, bajo el liderazgo de Christophe Fouquet, la compañía continúa operando con esa misma lógica: foco absoluto en resolver problemas extremadamente complejos, colaboración estrecha con clientes y proveedores, y una visión a largo plazo poco habitual en la industria tecnológica actual.
Cuenta con más de 40.000 empleados repartidos por todo el mundo, opera en decenas de países y se apoya en una red de proveedores altamente especializados que convierte cada máquina en un esfuerzo global coordinado y que, como hemos visto, es precisamente lo que la hace insustituible. Podemos decir que ASML, además de una gran empresa, es toda una infraestructura industrial distribuida.
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