La inteligencia artificial también es una disrupción en el mercado de semiconductores

La inteligencia artificial (IA) se configura como el gran disruptor de la actividad económica en el siglo XXI. En particular, en los últimos meses, con la irrupción de ChatGPT, está en primer plano de actualidad la inteligencia artificial generativa (IAG), ese tipo de IA que es capaz de generar respuestas y resultados a partir de información y un entrenamiento previo. Escogiendo una de tantas previsiones realizadas, Goldman Sachs prevé que la IAG genere un incremento del 7% del PIB mundial y un incremento de productividad del 1,5%, automatizando dos terceras partes de las actividades existentes.

Es difícil pensar en un sector de actividad económica que esté a salvo de verse modificado de algún modo por el impacto de la IA. La afirmación es también cierta para el sector de los semiconductores, donde la IA es uno de los pilares de la gran disrupción que está experimentando la cadena global de suministros.

En primer lugar, la IA está impulsando la demanda de semiconductores, ya que los sistemas de IA requieren una gran cantidad de procesamiento de datos. En concreto, en el caso de la IAG, se necesita una cantidad creciente de unidades de proceso tanto para la ejecución como para el entrenamiento de los grandes modelos de lenguaje (LLM, Large Language Models). Según una estimación de TrendForce, el número de GPU (tipo NVIDIA A100) que necesitaba el modelo GPT para procesar los datos de entrenamiento en 2020 rondaba las 20.000. Se prevé que la cantidad de GPU que se va a necesitar para la comercialización del modelo GPT (o ChatGPT) supere las 30.000.

Como consecuencia, la eclosión de los distintos productos y servicios de IAG han tenido reflejo en las previsiones de producción declaradas por las empresas relevantes de la cadena de suministros. Por ejemplo, el principal fabricante de chips lógicos, TSMC señaló hacia ChatGPT como la principal razón de la revitalización de la producción de sus nodos de 5nm en los dos primeros semestres de 2023. También los principales fabricantes de chips de memoria, SK Hynix y Samsung, han señalado un incremento de la demanda de sus productos de mayor rendimiento, los basados en  high bandwidth memories (HBM). Con ello, la IAG se convierte en uno de los pilares para alcanzar la previsión realizada por SEMI, la asociación global de la industria de la fabricación y diseño de la industria de microelectrónica, de inicio de construcción de 84 grandes instalaciones de fabricación de chips entre 2021 y 2023 en el mundo, con una inversión de más de 500 mil millones de dólares.

Una segunda disrupción de la IA sobre la cadena de suministros de semiconductores es la aceleración de los procesos de fabricación. Los algoritmos de aprendizaje automático son susceptibles de ser aplicados en distintas etapas de la producción de chips, desde el control de los procesos de fabricación a la optimización de su calidad y rendimiento en la fase de diseño. En el segmento del diseño de chips es ya una realidad. Una de las empresas más innovadoras en este ámbito Synopsys, ha realizado más de 100 entregas con su herramienta de diseño de chips basada en IA, capaz de aprender de modelos previamente realizados en su proceso de optimización de espacio, que repercute en chips más eficientes.

Se tiene la certeza que la aplicación de la IA a la cadena de suministros permitirá producir chips más rápido y con menos errores, lo que a su vez impulsará la eficiencia y reducción de costos en el proceso de fabricación. En el segmento del equipamiento de fabricación, se está experimentando con la metrología virtual, uso de algoritmos de IA para predecir resultados de calidad de procesos de fabricación de obleas basado en mediciones de metrología anteriores. Un estudio recientemente publicado por LAM Research, una de las cinco empresas dominantes en el equipamiento de fabricación de semiconductores, muestra que, si bien el talento humano seguiría  siendo esencial, los costos de ingeniería de procesos se podrían reducir en un 50% al integrar la IA en la etapa correcta y con los datos adecuados.

Finalmente, la IA no sólo incide de modo disruptivo sobre aspectos operativos del mercado de semiconductores, también sobre su configuración geoestratégica. El predominio en el desarrollo de la IA es reconocida por Estados Unidos, sin ningún tipo de ocultamiento, como una de las razones detrás de las normas que imponían controles sobre la exportación a China de chips de computación avanzada, componentes para supercomputación y equipamiento de fabricación de arquitecturas de chips avanzados. En la nota de prensa mediante la cual las restricciones comerciales fueron anunciadas, se declaraba como objetivo de la medida evitar que China alcanzará su objetivo de convertirse en líder mundial de la IA en 2030, al considerarlo un riesgo para la seguridad nacional estadounidense.

La implementación de las normas está provocando la partición de la cadena global de suministros de semiconductores, conformándose un telón de silicio entre China y Occidente. Estados Unidos pretende con ello mantener la denominada “escala móvil” en la fabricación de chips, consistente en retener a China con dos generaciones de retraso respecto a la tecnología más avanzada en este área. De tener éxito las restricciones comerciales, y su extensión a otros países como Holanda y Japón, no habría en territorio de China tecnología que le habilitase para ser autosuficiente en la producción de chips de vanguardia. Consecuentemente los productos y servicios de IA que necesitan de estos chips en el sector militar o de vigilancia quedarían también fuera del alcance de China.

La disrupción de la IA llega a todos los sectores, incluso a aquellos que están en la base de su existencia como los semiconductores. La incidencia sobre las dimensiones operativas y estratégicas de la cadena de suministro global de semiconductores están sólo empezando a vislumbrarse.

El tamaño del mercado de semiconductores alcanzó en 2022 un valor de  573.4400 millones de dólares. Considerando entre otros factores el auge de demanda provocado por la IA, el informe Semiconductor Market Forecast, 2023-2029 ha estimado un CAGR del 12,2% durante el período 2022-2029 hasta alcanzar los 1.380.790 millones de dólares al final del mismo. Sin embargo, en el mismo informe establece precauciones sobre esta previsión motivada por las restricciones comerciales, en parte también motivadas por la disputa por el liderazgo de la IA. Los próximos años nos dirán si tendrán más fuerza los vectores positivos o negativos de la disrupción de la IA sobre el desarrollo del mercado de semiconductores.

El autor de este artículo es Emilio García, funcionario adscrito al Instituto de Astrofísica de Canarias y exdirector de gabinete de la Secretaría de Estado de Telecomunicaciones.