Huawei sorprendió a EU con un chip fabricado en China Milenio

A finales de 2020, Huawei luchaba por su supervivencia como fabricante de teléfonos móviles.
Unos meses antes, la administración Donald Trump había impuesto a la compañía china sanciones devastadoras, aislándola de las cadenas mundiales de suministro de semiconductores.
Las sanciones impidieron que cualquier persona sin permiso fabricara los chips diseñados por Huawei, y la compañía tenía dificultades para conseguir nuevos chips para lanzar teléfonos más avanzados.
En respuesta, Huawei decidió apostar a su negocio de chips y dispositivos móviles de 67 mil millones de dólares (mdd) en un complicado acuerdo con Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC), una fundición respaldada por el Estado chino y conocida por su ambición de alcanzar a los principales fabricantes de chips a nivel mundial.
SMIC anunció que había encontrado una manera de producir chips más avanzados utilizando equipos anticuados.
Tomaría más tiempo que el proveedor anterior de Huawei, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), costaría más y era posible que no funcionaran.
Pero fue una oportunidad.
Huawei se puso en contacto con SMIC para crear un nuevo “sistema en un chip” para smartphones cuyo nombre en clave es Charlotte.
Las probabilidades estaban en contra de las dos empresas.
En diciembre de 2020, SMIC se unió a Huawei en la lista de sanciones de Estados Unidos (EU), lo que significa que cualquier empresa que quisiera vender tecnología a SMIC necesitaría el permiso de Washington.
Para construir Charlotte, SMIC tendría que lidiar con un proceso avanzado con el que no estaba familiarizado y nuevas restricciones para adquirir y manejar equipos complejos.
Un ejecutivo de una empresa de chips cercano a SMIC lo comparó con “medir un elefante en la oscuridad”.
Sin embargo, casi tres años después, en agosto de 2023, se presentó discretamente al público un nuevo dispositivo Huawei: el teléfono de la serie Mate 60, con tecnología de Charlotte, ahora conocido como chip Kirin 9000S.
A pesar de los obstáculos, el Kirin 9000S ofrecía un desempeño comparable al de los chips de Qualcomm de uno o dos años atrás, según varios equipos de pruebas.
El Mate 60 salió volando de los estantes en China, y el regreso de los chips de Huawei, después de años de sanciones, fue aplaudido con entusiasmo por nacionalistas y los aficionados de la tecnología.
En EU reinaba la confusión sobre cómo pudo superar Huawei las sanciones para producir los chips.
Jake Sullivan, asesor de seguridad nacional de EU, dijo que necesitaba obtener “más información” sobre el Kirin 9000S.
“Tal vez el hecho más sorprendente sobre el avance de Huawei es que muchos líderes del gobierno estadounidense quedaron evidentemente sorprendidos”, escribió Gregory Allen, director del Centro Wadhwani de Inteligencia Artificial y Tecnologías Avanzadas, en un informe en profundidad sobre el nuevo teléfono de Huawei.
Ni Huawei ni SMIC han dado ninguna pista sobre cómo lograron la hazaña.
Pero las entrevistas con docenas de expertos y personas dentro de la industria ofrecen una visión más cercana hasta el momento de cómo las empresas dedicaron vastos recursos al proyecto, con el apoyo del Estado chino, para mantener la participación de mercado, y ahora abren la puerta a avances en la producción de chips de inteligencia artificial de vanguardia.
Si pueden mantener este impulso eso va a determinar si China puede sostener su industria de semiconductores y alcanzar la supremacía tecnológica global en medio de los desafíos geopolíticos actuales.
¿El Kirin 9000S es una prueba de que el país todavía puede competir con sus rivales, a pesar de las sanciones? ¿O las empresas simplemente lograron hacerlo con mucha fortunaLa mayoría de las fuentes que hablaron con el Financial Times pidieron permanecer en el anonimato debido a la sensibilidad de la industria de los semiconductores.
Máquinas menos eficientesUno de los puntos de referencia más reconocidos en la fabricación de chips son los 7 nanómetros (nm).
Aunque aparentemente es una referencia al tamaño del nodo de proceso, es la abreviatura industrial de la tecnología de punta para producir chips de alto rendimiento que alimentan los smartphones y los centros de datos.
El A12 en el corazón del iPhone XS, de Apple, y el Dojo D1, que alimenta la conducción semiautónoma de Tesla, se produjeron utilizando el proceso de 7 nm de TSMC.
SMIC ofreció dos versiones del proceso de 7 nm, la N+1 y la N+2 mejorada.
Según varias personas familiarizadas con la situación, el chip Kirin 9000S se produce en N+2.
Pero mientras empresas como TSMC y Samsung utilizaron equipos de litografía ultravioleta extrema (EUV, por sus siglas en inglés) para construir estos chips, SMIC utilizó máquinas menos eficientes de ultravioleta profunda (DUV), dicen expertos y analistas de la industria.
“Al principio fue por limitaciones de presupuesto”, dice un experto en semiconductores familiarizado con el trayecto del desarrollo de la tecnología SMIC.
“EUV es muy caro y el proceso avanzado de SMIC está generaciones por detrás de TSMC, lo que lo dejó sin muchos clientes e ingresos”.
La litografía, mediante la cual circuitos eléctricos se tallan en obleas de silicio, es fundamental para la fabricación de chips.
Las máquinas de litografía más avanzadas ofrecen mayor resolución, lo que significa líneas más delgadas y más detalles, lo que permite que los chips sean más pequeños.
Ambas máquinas pueden lograr procesos de 7 nm, pero EUV es más eficiente y preciso, lo que genera menos desperdicio.
SMIC utilizó máquinas DUV para repetir los pasos de fabricación de chips que otros hicieron con unidades EUV, con el fin de aumentar la densidad de los transistores.
Pero esto tuvo un efecto perjudicial en la tasa de rendimiento, que mide la proporción de chips que funcionan versus a los defectuosos en cada oblea.
Según ASML, el fabricante holandés de máquinas de litografía, se necesitan 34 pasos de litografía para alcanzar los 7 nm en la maquinaria DUV, en comparación con solo nueve pasos con la EUV.
Los pasos de producción adicionales tienen como resultado mayores costos de producción y menores rendimientos.
Con cada paso adicional, se desechan más chips y los costos de los equipos aumentan, dice Brady Wang, analista de semiconductores de Counterpoint.
También se consumen más componentes y materiales.
Pero lo que comenzó como un expediente presupuestario se convirtió en una necesidad después de que bloquearon el equipo EUV, que SMIC le encargó a ASML en 2019.
La máquina de litografía avanzada está sujeta al Acuerdo de Wassenaar, un acuerdo multilateral de control de exportaciones formado por más de 40 naciones para restringir la venta de productos que podrían tener un doble propósito militar.
SMIC logró reunir equipos de plantas existentes y de los que se recibieron antes de las sanciones de Washington para mantener en funcionamiento la línea de producción de 7 nm, dicen dos fuentes cercanas a los proveedores de SMIC.
Pero esto todavía lo dejó sin el soporte adicional que ASML normalmente brinda a los clientes de máquinas altamente complejas.
“La situación es difícil”, dice un ejecutivo de una compañía de chips cercana a SMIC.
“Básicamente, no hay actualizaciones de software ni ingenieros de fábrica de equipos para realizar servicios de mantenimiento”.
Los funcionarios estadounidenses se sorprendieron de que SMIC pudiera adquirir los repuestos y los servicios técnicos necesarios para mantener operativas sus instalaciones de producción de 7 nm, incluso después de los controles de exportación, dice Allen.
Los expertos de la industria, cercanos a SMIC, reconocen que es posible que algunos equipos se hayan obtenido en violación de los controles de exportación.
Según Reuters, ya se investiga al fabricante estadounidense de equipos de semiconductores Applied Materials por posibles violaciones de las restricciones a la exportación.
Applied Materials dijo en un comunicado que “está cooperando con el gobierno y sigue comprometido con el cumplimiento de las leyes globales, incluidos los controles de exportación y las regulaciones comerciales”.
AMAT no respondió a una solicitud de comentarios.
El conejillo de indiasLos fabricantes de chips suelen asociarse con empresas de diseño de chips para probar los equipos y procesos de fabricación en una nueva instalación.
Así que, por ejemplo, TSMC colaborará con Apple en los chips producidos en su línea de producción de 3 nm.
Para las líneas de producción mejoradas de 7 nm de SMIC, Huawei fue el conejillo de indias.
Pero el fabricante de teléfonos generó ingresos y validación para SMIC, y jugó un papel crucial en la redefinición de varias facetas de la línea de producción, según tres personas familiarizadas con las instalaciones de SMIC.
“Los ingenieros de Huawei se pueden ver en todas partes de la planta de SMIC en Shanghái”, dice uno de ellos.
SMIC también pidió ayuda fuera del país.
Los estadounidenses tienen prohibido trabajar para los fabricantes chinos de chips avanzados debido a los controles de exportación, pero según dos ingenieros de chips familiarizados con SMIC, también empleó expertos de Taiwán, Japón, Corea del Sur y Alemania en un intento por mejorar la productividad.
“Estos expertos extranjeros aportan conocimientos técnicos sobre procesos avanzados que adquirieron de otras fundiciones”, dice uno de los ingenieros.
“El proceso de 7 nm tiene miles de pasos para mejorar”, dice el segundo ingeniero.
“Incluso a primera hora en las mañanas tenía que contestar el teléfono en la fábrica porque podría tratarse de una o dos mejoras críticas”.
Según una fuente familiarizada con el equipo de diseño de chips de Huawei, cuando SMIC recibió el pedido del Kirin 9000S, no contaba con un equipo capaz de ayudar a los ingenieros de diseño de chips a adaptar sus diseños a las especificaciones de proceso de las diferentes fundiciones.
Huawei tuvo que adaptarlo por su cuenta.
Los rendimientos de producción del Kirin 9000S siguen siendo un misterio y ni Huawei ni SMIC han hecho declaraciones públicas al respecto.
Una persona cercana a la producción del Kirin 9000S en los primeros días dice que el chip logró rendimientos de más de 30 por ciento durante la riesgosa fase de producción en volumen, el paso previo a la producción en masa.
La persona lo describe como una “cifra positiva en condiciones difíciles”, pero señala que es “al menos dos veces más en costo en comparación con una línea de producción con un rendimiento de 90 por ciento, el punto de referencia ideal para la fabricación de chips móviles”.
Los expertos de la industria creen que el financiamiento estatal chino compensó los excesivos costos de producción de chips.
Huawei recibió 6 mil 550 millones de yuanes (casi 948 mdd) del gobierno chino en 2022, más del doble que el año anterior, según el informe anual de la compañía.
SMIC recibió 6 mil 880 millones de yuanes (casi 966 mdd) en subsidios estatales en los últimos tres años, con apoyo adicional del Fondo de Inversión en la Industria de Circuitos Integrados de China como accionista principal.
“Al parecer, el Estado chino decidió que vale la pena pagar la enorme factura de este esfuerzo”, dice Douglas Fuller, un experto en la industria de semiconductores de China.
La inteligencia artificial sigue paradaEl Kirin 9000S causó sensación en China, algo que le permitió a Huawei recuperar la participación de mercado perdida.
Los expertos de la industria predicen que aumentará la producción de smartphones con chips Kirin; Jeff Pu, analista de Haitong International Securities, estima que para finales de 2024 se podrían fabricar hasta 70 millones de smartphones basados en Kirin.
Sin embargo, SMIC y Huawei intensificaron sus ambiciones y diseñaron un plan para aumentar la producción de chips para sistemas de inteligencia artificial, en respuesta al endurecimiento de las restricciones impuestas por Washington a las ventas de chips de alto rendimiento a China.
Los ejecutivos de gigantes chinos de internet, como Tencent y Alibaba, reconocen las dificultades que enfrentan para obtener chips de alto rendimiento, algo que los lleva a considerar alternativas locales.
Los analistas de la industria pregonan que la serie Ascend de chips de inteligencia artificial de Huawei son posibles reemplazos de las unidades de procesamiento gráfico de Nvidia, a pesar de que su rendimiento general está por debajo de los del grupo estadounidense.
Hasta que se introdujeron las sanciones en mayo de 2020, Huawei vendía chips Ascend AI fabricados por TSMC.
Ahora, varias fuentes cercanas a la compañía dicen que reactivó las líneas de productos, con chips de centro de datos de nuevo diseño fabricados por SMIC.
Tres fuentes cercanas a Huawei dicen que los gigantes de internet Tencent, Baidu y Meituan compraron chips Huawei Ascend 910b para pruebas a pequeña escala.
Mientras que dos personas cercanas a SMIC dicen que la fábrica de chips ya trabaja para ampliar la capacidad de producción de 7 nm para los chips Huawei con ventas anticipadas y en el desarrollo del nodo de proceso más avanzado de 5 nm.
El objetivo de producción del Ascend 910b para el próximo año aumentó más del doble en comparación con 2023, y se producirán más de 200 mil chips, dicen las dos personas.
Pero en este caso Huawei y SMIC deben superar algunos desafíos importantes en el proceso de fabricación de chips para centros de datos antes de poder comenzar a quitarle participación de mercado a Nvidia.
Los chips de inteligencia artificial son más grandes que los procesadores de los smartphones y, por lo tanto, es más probable que salgan defectuosos debido a errores de producción.
Según una fuente familiarizada con la producción, la tasa de rendimiento actual de los chips Ascend 910B de Huawei es solo de poco más de 20 por ciento, lo que significa que casi 4 de cada 5 chips que se producen salen defectuosos.
Se espera que la expansión de la producción de SMIC se enfrente a mayores dificultades que hace tres años debido a las restricciones impuestas por EU, Japón y los Países Bajos.
Las máquinas DUV más avanzadas de ASML, que SMIC utilizó tanto para chips desarrollados como para chips más antiguos, se incluyeron en los controles de exportación holandeses y estadounidenses.
ASML dijo que “cumple con todas las normas y regulaciones de control de exportaciones aplicables” y que sus clientes son conscientes de que, a partir de 2024, es “poco probable que recibamos licencias de exportación para estos sistemas para su envío a clientes nacionales chinos”.
Pero los proveedores de SMIC dicen que la compañía recibió un nuevo lote de DUV avanzados de ASML antes de que EU endureciera los controles de exportación, lo que significa que aún es posible aumentar la producción y el desarrollo tecnológico en los próximos dos o tres años.
“Gran parte del equipo aquí todavía consiste en productos estadounidenses y japoneses con los que SMIC se abasteció en 2020”, dice una de las personas.
Sin embargo, los expertos y analistas de la industria creen que SMIC podría quedarse sin mantenimiento de equipos y suministros de materiales antes de poder fabricar chips avanzados.
“Algunas existencias de piezas de máquinas se agotará en dos o tres años, sin reemplazos por parte de empresas locales y con una proporción mínima de compras a través del mercado negro”, dice Leslie Wu, consultora independiente sobre la industria de semiconductores de China.
“No existe una respuesta adecuada a las restricciones de los componentes”, dice.
“Esto sería un gran problema…(si) las piezas almacenadas se agotan antes de que aparezca la alternativa nacional”.
Los campeones nacionalesTanto Huawei como SMIC al menos pueden estar seguros de contar con el apoyo del Estado en su intento de seguir el ritmo de los líderes de la industria.
Un funcionario gubernamental, responsable de la formulación de políticas en la industria de semiconductores, dice que el objetivo actual es establecer líneas de producción de chips de vanguardia “a cualquier costo”.
“Una cadena de suministro de chips estable es la columna vertebral de los sistemas informáticos de alto rendimiento… es crucial que la industria de la computación de alto rendimiento de China mantenga su impulso de desarrollo, especialmente con las tensiones comerciales en curso y las restricciones impuestas por el gobierno de EU”, dice el funcionario.
A partir del establecimiento del Fondo de Inversión en la Industria de Circuitos Integrados de China en 2014, Beijing ha nutrido su industria de microchips con financiamiento estatal.
El fondo de inversión acumuló 47 mil mdd durante la última década y se proyecta que recaude 41 mil mdd adicionales, impulsando aún más la búsqueda de la autosuficiencia tecnológica de China.
Un informe de la firma de investigación JW Insights, que analizó la inversión gubernamental de 25 provincias y regiones, reveló que el gobierno invirtió 290 mil 800 mdd en sectores relacionados con semiconductores en 2021 y 2022, de los cuales un tercio se destinó a equipos y materiales de semiconductores.
La razón detrás de esta enorme inversión es simple: liberarse de la fuerte dependencia de las importaciones, ganar una posición más fuerte en la cadena de suministro global y quitarle la capacidad a EU de desconectar una porción considerable de las economías industriales y de defensa de China.
“Si importas la mayoría de tus chips, no eres una superpotencia de fabricación”, dice Chris Miller, autor del libro Chip War.
“Simplemente estás ensamblando componentes de alto valor producidos en otros lugares”.
El Ministerio de Seguridad del Estado de China al parecer está de acuerdo y escribe en su cuenta de WeChat: “Solo manteniendo las tecnologías centrales en nuestras propias manos podemos realmente tomar la iniciativa en la competencia y el desarrollo, y fundamentalmente garantizar la seguridad nacional, en la economía, la defensa y más”.
Esta ambición de escapar de la dependencia de la tecnología extranjera recae sobre los hombros de Huawei y SMIC.
El exitoso lanzamiento del Kirin 9000S inyectó nuevo vigor a la industria de los semiconductores, y los ejecutivos informaron que las startups de chips experimentan un aumento en el financiamiento.
Pero las ambiciones a largo plazo de Huawei no se limitan a los mercados en la órbita de China.
El apodo original del Kirin 9000S -Charlotte-- es un símbolo de estas esperanzas.
No recibió su nombre por una persona, sino por la ciudad de Carolina del Norte.
Otros semiconductores móviles en desarrollo también reciben sus nombres internos por ciudades de EU, dicen expertos.
El uso de nombres estadounidenses, dice un empleado de Huawei, refleja “nuestro deseo de algún día recuperar nuestro lugar en la cadena de suministro mundial”.
DJR