La creciente demanda de agua por parte de los productores de semiconductores podría superar el suministro fiable, explica Erica de Souza, directora regional de seguridad hídrica de CDP en APAC.
¿Qué tienen en común un Toyota Prius, un lavavajillas y un misil hipersónico guiado por láser de largo alcance? La respuesta son los semiconductores, los omnipresentes microchips que impulsan la economía moderna. Son la base de las innovaciones transformadoras, como la inteligencia artificial, que están llamadas a revolucionar nuestro futuro. Las interrupciones, que prevalecen en casi todos los sectores, desde la defensa hasta la sanidad, tendrían graves consecuencias para otras cadenas de suministro en una amplia gama de clientes directos e indirectos.
Se prevé que las ventas de la industria de semiconductores alcancen un récord de 602.000 millones de dólares en 2024, una cifra superior al PIB de Suecia. Su importancia ha alcanzado el centro de la escena geopolítica, evidente a través de los controles de exportación de Estados Unidos sobre el acceso de China a la tecnología avanzada de semiconductores. Ambos gobiernos también han comprometido miles de millones de dólares para impulsar la investigación, el desarrollo y la fabricación local de semiconductores a través de la Ley de Ciencia y CHIPS de EE. UU. y el Gran Fondo de China. Su afán por domesticar la industria de los semiconductores no es ninguna sorpresa si se tiene en cuenta lo vulnerable que es su cadena de suministro.
Riesgo de concentración
La fabricación de semiconductores está muy concentrada geográficamente, y especialmente en el caso de ciertos tipos de chips. A partir de 2022, Corea del Sur produce el 44% de todos los chips de memoria (chips de almacenamiento de datos), y Taiwán produce el 41% de todos los chips lógicos (los «cerebros» de los dispositivos informáticos), incluidos más del 90% de los chips más avanzados. Las fundiciones de semiconductores más grandes que constituyen el 90% de la cuota de mercado mundial son TSMC y UMC de Taiwán, Samsung Electronics de Corea del Sur, SMIC de China y GlobalFoundries de Estados Unidos. GlobalFoundries también tiene una proporción significativa de sus instalaciones de fabricación en Asia, específicamente en Singapur.
Esto significa que la cadena de suministro de semiconductores es particularmente susceptible a riesgos que de otro modo serían muy localizados en cualquiera de estas economías asiáticas. A medida que el cambio climático se intensifica, un riesgo que a menudo se pasa por alto y que representa una amenaza significativa es el agua. En 2021, Taiwán experimentó su peor sequía en más de 50 años. Las empresas de semiconductores gastaron millones de dólares transportando agua en camiones desde las partes menos afectadas de la isla para mantener sus operaciones a flote, exponiendo la dependencia crítica de la industria de los recursos hídricos ya vulnerables. TSMC, UMC, Samsung Electronics y GlobalFoundries han revelado sobre el agua a CDP, un testimonio de su importancia en la fabricación de semiconductores.
Aumento de la demanda
Los semiconductores se fabrican en obleas de silicio en capas que requieren grandes cantidades de agua para producirse. El agua, en su mayoría ultrapura, se utiliza para eliminar incluso los contaminantes más microscópicos de cada capa antes de aplicar la siguiente. El agua ultrapura en sí misma requiere un tratamiento exhaustivo de grandes cantidades de agua municipal. En el cuestionario de 2023 de CDP, TMSC informó que usaba 137 litros de agua por capa de mascarilla por cada oblea equivalente de 12 pulgadas. Para contextualizar, esto se acerca al consumo diario promedio de agua por persona en el Reino Unido. Los chips producidos por TSMC, como los utilizados en el iPhone 15 Pro de Apple y los de Nvide para entrenar sistemas de IA, tienen 80 capas cada uno.
La producción de una oblea equivalente a 12 pulgadas de cada uno de estos chips utiliza más de 10.000 litros. Teniendo en cuenta que, en 2022, las instalaciones de fabricación y las filiales de TSMC produjeron 15 millones de obleas equivalentes a 12 pulgadas, la cantidad de agua utilizada en la fabricación de semiconductores es asombrosa.
En 2022, las cuatro mayores empresas de semiconductores informaron a CDP de extracciones anuales totales de 321.000 millones de litros de agua, un 9% más que el año anterior. Esto es suficiente agua para llenar 128.000 piscinas olímpicas, cuya longitud podría llevarte de Múnich a Bombay. No es de extrañar que las cuatro empresas hayan informado de aumentos en el gasto de capital relacionado con el agua para ampliar sus instalaciones de conservación de agua, tratamiento de aguas residuales y reciclaje. Esto es esencial para que puedan hacer frente a las crecientes demandas globales que no muestran signos de disminuir. Estas empresas también han informado de aumentos previstos en los gastos operativos relacionados con el agua para el próximo año de presentación de informes.
A medida que la investigación y el desarrollo de semiconductores continúan progresando, su arquitectura se vuelve más compleja con más capas agregadas a cada oblea de silicio y se requerirá más agua en su fabricación. Samsung Electronics anunció en 2023 que comenzará la producción en masa de los primeros chips de memoria flash NAND de 300 capas del mundo. Aunque se han fijado el objetivo de reducir el consumo diario de agua en más de 40.000 litros al día para 2030, sus operaciones, al igual que las de toda la industria, seguirán teniendo más sed cada año.
Efectos en cascada
El acceso confiable a abundantes recursos hídricos ya no es un hecho. Una nueva investigación de CDP muestra cómo el aumento de las temperaturas ha dado lugar a sequías más frecuentes con efectos en cascada en las cadenas de suministro. Si esto ocurriera en uno solo de estos países donde se encuentran las fundiciones clave, podría tener graves efectos dominó en una serie de industrias posteriores. Entre los más afectados estarían los fabricantes de productos electrónicos, una industria en la que Asia también está muy especializada. Por lo tanto, las interrupciones de la cadena de suministro en la industria de los semiconductores debido a los riesgos del agua podrían tener consecuencias financieras significativas para economías enteras, y muchas de ellas en Asia son particularmente vulnerables. Los datos de CDP revelan que el 65% de todos los fabricantes de productos eléctricos y electrónicos tienen su sede en Asia.
La industria de los semiconductores no se ralentizará. Es necesario aumentar la transparencia en el uso del agua si la industria quiere aumentar su resiliencia y protegerse contra las perturbaciones externas. Esto es esencial no solo para mantener sus operaciones, las cadenas de suministro y las economías que dependen de ellas, sino también para garantizar que haya suficiente agua para las comunidades e industrias que dependen de este frágil recurso.