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Proceso de control de calidad en la fábrica de obleas de Bocsh en Dresde (Alemania).
Hoy, solo el 10% de la producción de semiconductores es europea. Los problemas de suministro de los últimos meses han puesto en evidencia las carencias de nuestro continente en un mercado que Europa lideró en los años 90 con una cuota del 44%, según datos de la Asociación de la Industria de Semiconductores, seguida de Estados Unidos (37%) y Japón (19%).
La entrada de otros países en esta industria a partir de la década de los 2000, principalmente Taiwán, Corea del Sur y China, cambió las reglas de un sector en el que la demanda se ha incrementado en los últimos años, y más desde el inicio de la pandemia.
Un momento en el que se dispararon las ventas de dispositivos electrónicos de consumo –todos ellos necesitan de este componente para funcionar– y se activó de forma creciente la digitalización de la economía –que precisa de equipos electrónicos para su implantación–.
[1986, 2017 y 2021: de crisis en crisis con los semiconductores]
En este contexto, el pasado mes de febrero la presidenta de la Comisión Europea, Ursula von der Leyen, anunció la Ley Europea de Chips. Su objetivo es que la cuota europea en la producción mundial de semiconductores se duplique hasta llegar al 20% en 2030 y recuperar la soberanía tecnológica en este terreno.
Para ello, Von der Leyen también anunció una inversión pública-privada de 43.000 millones de euros, aunque sin mucha concreción y con la guerra de Ucrania y la crisis energética todavía en ciernes.
Este desequilibrio entre la oferta y la demanda tiene que ver, junto a factores estructurales, con el tiempo y el dinero necesarios para construir una fábrica de chips. Los países europeos y las compañías de la industria de la electrónica no eran ajenas a ello.
En diciembre de 2018, Francia, Alemania, Italia, Austria y Reino Unido aprobaron la creación del IPCEI de Microelectrónica, al que en marzo de 2021 se unió también Austria, y del que forman parten 32 empresas. Una de ellas, Bosch, que acaba de adelantar, dentro de su compromiso con este proyecto, que dedicará 3.000 millones de euros hasta 2026 en su negocio de semiconductores.
Los IPCEI (Important Projects of Common European Interest) son un instrumento estratégico en la implementación de la Estrategia Industrial de la Unión Europea para superar fallos sistémicos del mercado y desafíos sociales, así como el primer despliegue industrial. Están orientados a la investigación, el desarrollo y la innovación (I+D+i), y requieren de la aprobación de la Comisión Europea.
Un anuncio que hacía el director global de la compañía desde enero de este año, Stefan Hartung, durante el Bosch Tech Day 2022 celebrado esta semana en Dresde (Alemania). Ciudad donde, en junio de 2021, la compañía inauguró su segunda fábrica de semiconductores “con una inversión de 1.000 millones euros, la mayor realizada en nuestra historia”, presume Hartung. Una historia que acumula 130 años.
De los 3.000 millones de euros anunciados, 250 están destinados a ampliar esta factoría, añadiendo 3.000 metros cuadrados a la sala limpia, el espacio donde Bosch fabrica sus obleas de 300 mm de diámetro y 1 mm de espesor.
Sala limpia de la fábrica de semiconductores de Bosch en Dresde (Alemania).
Además, otros 170 millones están destinados a la construcción de dos nuevos centros de desarrollo, uno en las instalaciones de Dresde y otro en Reutlinger. Es en esta ciudad del estado federado de Baden-Wurtemberg donde se ubica la otra fábrica de semiconductores de Bosch, dedicada desde hace 50 años a la fabricación de obleas de 150 y 200 mm.
“Nos estamos preparando para un crecimiento constante de la demanda de semiconductores y que Europa sea independiente de otras regiones del mundo, y no solo en chips diminutos de escala nanométrica. Para la electrónica que se utiliza en la movilidad eléctrica, los tamaños de proceso están entre los 20 y los 400 nanómetros (nm), un campo en el que Bosch tiene una larga experiencia” afirma Hartung.
Estos pequeños componentes, que mantienen nuestro mundo digital y se han convertido en el corazón de los sistemas eléctricos de objetos cotidianos, vehículos y robots industriales, han de fabricarse en unas condiciones muy especiales. Por supuesto, sin defectos, pero también con la precisión y rapidez necesaria para satisfacer la demanda.
En la factoría de Dresde, que D+I ha podido visitar, los 1.000 millones de inversión realizados hasta ahora responden a su completa automatización. Se han instalado 150.000 sensores, que generan 250 megabytes de datos por segundo, y se emplean sistemas de inteligencia artificial para analizar esa información en tiempo real y mejorar todos los procesos, incluidos los de control de calidad.
[La escasez de chips ha costado 480.000 millones a fabricantes de semiconductores y clientes en los últimos dos años]
Los ingenieros también han creado un modelo 3D para desarrollar un gemelo digital de la fábrica que, entre otras características, permite controlar la temperatura de la sala o el funcionamiento de cada equipo en la pantalla de cualquier tipo de dispositivo, incluidas gafas de realidad aumentada. Esto permite simular mejoras y alteraciones de la estructura en el ámbito virtual sin tener que interrumpir los procesos en el mundo real.
Los procesos de fabricación de semiconductores son complejos. Todo comienza en la “subfábrica”, un área debajo de la sala limpia donde se fabrican las obleas, que cuenta con equipos para proporcionar gases, aire y electricidad a la cámara de arriba.
Los gemelos digitales del edificio ayudan al personal a identificar rápidamente cada sensor en la fábrica conectada.
Por los pasillos de la sala limpia apenas la presencia de personal escasa, los únicos que hay se dedican a tareas de mantenimiento, a pesar de que en las instalaciones trabajan ahora mismo cerca de 400 personas. En 2018 eran 72 y tienen previsto contar con una plantilla de 700 empleados cuando la planta esté completada. Más del 70% son ingenieros y científicos de datos, la mayoría formados en la Universidad de Dresde, a unos 15 kilómetros de distancia.
Una luz amarilla, que protege a las obleas, ilumina todas las superficies de la sala. Los periodistas que asistimos a la visita podemos verlo desde una cristalera; equipados con un casco protector, bata, guantes y protectores esterilizados para el calzado; y tras recorrer un pasillo en el que varios chorros de aire se encargan de que se desprenda de la ropa cualquier elemento contaminante adherido a ella.
La única actividad visible de la que somos testigos es la que tiene lugar en unos carriles instalados en el techo. Por ellos se desplazan varios contenedores, con 25 obleas en su interior, en un orden que, aunque parece aleatorio, está estrictamente planificado.
Cada contenedor ha de someterse a 800 procesos para fabricar los 30.000 chips de cada una de las obleas de 300 mm. Uno de los responsables de la planta confirma a este medio que el recorrido tarda tres meses en completarse.
Tras su salida de la fábrica, estos chips pasan a formar parte de la microelectrónica de casi cualquier dispositivo tecnológico e impulsan las innovaciones que esta compañía alemana lleva desarrollando en los últimos años.
ABS para bicicletas, motos y coches, un reloj que utiliza inteligencia artificial para guiar a su usuario en la práctica del deporte o una plataforma de diagnóstico molecular que permite realizar diez pruebas de PCR rápidas para enfermedades infecciosas, son ejemplos que enumera el CEO de la compañía. “Todos ellos con un mismo propósito: hacer la vida de las personas más fácil y segura”, afirma.
Este robot plano puede elevarse dos centímetros sin contacto gracias al uso de tecnología de levitación magnética.
Los asistentes al Bosch Tech Day 2022 pudimos comprobar de primera mano el funcionamiento de algunos de ellos, incluido un robot dirigido a la industria 4.0 que emplea levitación magnética para moverse y sin mantener contacto con ningún componente. “Algo especialmente útil en actividades donde se aplican unas estrictas normas de limpieza e higiene, como en el sector alimentario, farmacéutico o de semiconductores”, concreta nuestro guía.
Un coche equipado con sensores y cámaras para la conducción asistida y automatizada, o un chasis completamente operativo que sirve como plataforma para el desarrollo de vehículos eléctricos, también han formado parte de una exhibición donde no han faltado equipos que forman parte de nuestro día a día, como un robot de cocina o herramientas de bricolaje.
La compañía tiene previsto invertir 7.000 millones de euros en I+D a finales de 2022. En el año pasado, la cifra ascendió a 6.100 millones de euros. Las investigaciones de la firma irán orientadas a tres áreas de innovación: seguridad, conectividad y sostenibilidad. "Por ejemplo, mediante el uso de chips de carburo de silicio (SiC) en la electrónica de potencia, los vehículos eléctricos han aumentado su autonomía hasta en un 6%", cuenta el directivo, quien avanza que también están desarrollando chips basados en nitruro de galio, que ya se usan en ordenadores portátiles y teléfonos móviles, para aplicaciones de electromovillidad.
Para avanzar en sus desarrollos, Bosch ya cuenta con 78.000 personas dedicadas a trabajar en este área, la mitad involucradas en el desarrollo de software. “¿Somos una empresa industrial o tecnológica? Desde hace tiempo somos ambas”, ha defendido Hartung.
La inversión de 1.000 millones de euros para la construcción de la planta de Dresde es la más importante realizada por la compañía hasta la fecha, pero antes de su puesta en marcha Bosch ya contaba con otra fábrica de obleas en Reutlinger.
Esta factoría también va a ser ampliada en los próximos años. A ello dedicarán 400 millones de euros para aumentar su capacidad productiva, también a convertir sus instalaciones en una sala limpia con las mismas características que la de Dresde. Esto incluye la construcción de un nuevo espacio de 3.600 metros cuadrados creciendo hasta los 44.000 previstos para finales de 2025.
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