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TSMC ha dado poca información sobre su proceso litográfico de 3 nm hasta el momento, aunque tampoco es que fuera a haber grandes cambios. La compañía va a mantener la estructura de aleta de los transistores (FinFET), que recibe el nombre por la forma en que sobresale la región de los terminales de puerta y drenador de los transistores sobre la superficie en que se crean —por lo que también se les llama transistores 3D—. Ahora la compañía ha hablado más del proceso de 3 nm, o más bien de la familia de procesador de tres nanómetros, o N3 en la jerga de la compañía.

Las compañías de producción de obleas, ya sean las que también diseñan sus chips o fundiciones como TSMC, están expandiendo su producción a marchas forzadas. Eso no solo implica gastar más en escáneres fotolitográficos sino también en toda la maquinaria relacionada para las distintas etapas en el procesamiento de las obleas. Se espera que el gasto en equipamiento aumente hasta los 109 000 millones de dólares, un 20 % más que en 2021.

La carrera de los Gobiernos de medio mundo por subvencionar a los fabricantes de chips empezó hace un año y se ha ido concretando en diversos planes como los de la Unión Europea. Con la ley de chips se quiere atraer a productores, y el diseñador de chips más importante con fábricas propias es Intel. La compañía tiene planeada una inversión de 17 000 millones de dólares en una fábrica en Magdeburgo, de los cuales 6800 millones de euros serán proporcionados por Alemania.

El sector de los semiconductores está experimentando un crecimiento explosivo y eso significa que los diez principales diseñadores sin fábricas han pasado en el T1 2022 a ingresar 39 427 millones de dólares. Supone un fuerte aumento del 44 % respecto al mismo periodo de 2021. Las fundiciones de chips han estado aumentando sin parar su producción en los últimos dos años, y la inflación y aumento de los costes de materiales también ha favorecido ese aumento de los ingresos ya que están repercutiéndolo en el consumidor.

Dentro de la producción de chips hay que distinguir entre aquellos que incluyen estructuras eminentemente lógicas (procesadores) y los que son para memoria. Los primeros usan sobre todo estructuras de transistores mientras que los segundos son sobre todo condensadores para almacenar la carga que indica el valor de cada celda. Las segundas son más complejas de crear a nanoescala y por tanto hay que ir sobre seguro. La mayor parte de la producción sigue haciéndose con maquinaria de luz ultravioleta profunda (UVP) y Micron ha indicado que dará el paso próximamente a la ultravioleta extrema (UVE).

La maquinaria de alta apertura numérica (alta AN) va a ser imprescindible para romper la barrera de los 2 nm en la producción de chips. La alta AN hace referencia al ancho del haz que se emite sobre la oblea, y a mayor amplitud, mayor intensidad del haz y más fácilmente se puede transferir el diseño de un fotolito a ella. La AN de la maquinaria actual es de 0.33, mientras que los nuevos equipos tiene una AN de 0.55. Pero conforman máquinas todavía más caras, y por tanto se instalarán solo unas pocas. ASML indica que entrarán en servicio en 2024.

Samsung está estableciendo las bases de su futuro crecimiento como corporación y no solo en el terreno de los semiconductores. En este ya tiene planeado gastar más de 100 000 millones de dólares en los próximos años, a lo que se va a unir la inversión en muchas otras áreas según ha dado a conocer la compañía. En total va a movilizar 356 000 millones de dólares hasta 2026 para expandir la producción e investigación.

TSMC pondrá en producción a finales de año su proceso litográfico de 3 nm, y el siguiente salto será a los 2 nm. En este último hay un cambio en la forma en que se crean los transistores, de los FinFET a los GAAFET, lo cual le ha llevado bastante tiempo de investigación a la compañía. Pero una vez hecho el cambio, se espera que la siguiente litografía sea un poco más fácil de desarrollar. Esa será la de 1.4 nm, a la que TSMC pasará en junio su personal de I+D desde el proyecto de 3 nm.

Applied Materials es una de las principales empresas de producción de maquinaria usada en la producción de semiconductores, porque no empiezan y terminan en los escáneres utilizados para transferir los patrones a las obleas. Hay muchas otras maquinarias implicadas en el proceso, y la primera empresa en utilizar las adecuadas de Applied Materials para los procesos de 3 nm e inferiores con transistores de puerta amplia (GAAFET) es Samsung.

Taiwán es uno de los principales productores de chips, pero en los tiempos que corren todos los países están buscando formas de diversificar su producción. En algunos casos llevan a mirar a otros países que tienen una gran importancia en el sector como es Japón, aunque sea sobre todo para reforzar la producción nacional y no tanto la del país asiático. El ministro de Economía, Comercio e Industria de Japón y el homólogo de Comercio de EE. UU. están buscando formas de fomentar la colaboración más allá de los procesos litográficos de 2 nm.