Intel, Samsung y TSMC. ¿En qué se diferencia de ASML?

Las foundries como Intel, Samsung, TSMC, entre otras como SMIC, Global Foundries, etc., son industrias muy particulares, para fabricar chips. Pero, pese a la relación directa que tienen con ASML, no se trata del mismo tiempo de compañía, pero los dos tipos dependen uno de otro y debe haber una simbiosis.

Fabless vs Foundry: El caso TSMC

Antes de nada, hay que decir que el modelo fabless se fue popularizando, desde los años 80, y ha ido creciendo hasta la actualidad. Cada vez existen más compañías fabless, como AMD (ex IDM y ahora fabless, al desprenderse de sus fábricas, ahora GlobalFoundries), NVIDIA, Apple, Mediatek, Qualcomm, etc. Como su propio nombre indica, se trata de una compañía que no dispone de fábricas propias, es decir, de foundries o fundiciones como se conocen en el argot. Solo se dedican a diseñar los chips y luego subcontratan la fabricación a foundries.

Esto permite a las fabless a desprenderse de los gastos que implica mantener una fábrica de semiconductores, y la libertad de poder elegir las fábricas con los nodos más avanzados. Solo se tienen que centrar en el diseño, consiguiendo mayor agilidad. No obstante, esto hace que los márgenes de beneficios sean inferiores, ya que tienen que pagar un servicio a terceros, también podría haber retrasos si la demanda en la foundry elegida es elevada, y un menor control sobre los procesos de fabricación.

Pues bien, para que haya fabless, tiene que haber foundries, como es el caso de TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company). Se trata de una foundry pura, solo se dedica a fabricar chips para otros, y no diseña nada internamente. De este modo, permite mantener sus líneas de producción siempre ocupadas, fabricando grandes volúmenes, con inmensas ganancias que luego puede dedicar a I+D y actualizaciones para nuevos nodos.

Por ejemplo, TSMC fabrica un enorme porcentaje de todos los chips del mundo, con más de medio millar de clientes entre los que destacan Apple, NVIDIA, AMD, Qualcomm, Mediatek, Marvell, Broadcom, Google, Microsoft, Sony, AWS, Cisco, Tesla, etc. De hecho, no solo tiene varias líneas de nodos avanzados y obleas o wafers de 300mm, también tiene otras fabs con nodos anteriores o diámetros inferiores para otros sectores donde los chips son más simples, como el sector de la automoción, y otros chips simples para la electrónica general.

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IDM con servicio de foundry: El caso de Intel y Samsung

Un IDM (Integrated Device Manufacturer) es una empresa que diseña, desarrolla y fabrica sus propios chips semiconductores. En otras palabras, controlan todo el proceso, desde la creación del diseño del chip hasta la fabricación final del producto. Esto hace que se tenga un mayor control sobre todo el proceso, mayor flexibilidad a la hora de adaptarse a las necesidades del mercado u optimización de los nodos para un diseño particular, y mejores ganancias al no tener que pagar a un tercero.

El problema por el que muchas compañías abandonaron su modelo IDM, como Motorola, AMD, Philips, etc., es porque las inversiones en factorías es demasiado elevada, se necesitan ingentes cantidades de dinero para mantener las fábricas actualizadas para los últimos nodos, y en caso de tener problemas con algún nodo o de quedarse atrás con respecto a la competencia, no tendrás tanta flexibilidad para elegir otro fabricante. Esto fue el caso de Intel, con su nodo de 10nm en el que han estado anclados mucho tiempo, mientras otros como AMD, NVIDIA o Apple podían disfrutar de nodos más avanzados de TSMC.

Además de Intel, otro de los grandes IDMs es Samsung. Las dos grandes compañías mantienen tanto equipos de diseño y desarrollo como también sus propias fábricas. No solo se pueden permitir esto dado que son compañías muy poderosas, sino que también han generado un modelo híbrido entre IDM y foundry, ya que tienen servicios foundry para terceros. Samsung lleva fabricando chips para otros como Tesla, Apple, NVIDIA, etc., y continúa haciéndolo, siendo una de las mejores opciones junto con TSMC dado que han dado pasos importantes.

Como sabrás, recientemente Intel también ha abierto sus fábricas a terceros, para obtener mayor beneficio y así poder invertir más en seguir manteniendo sus nodos actualizados. Es lo que se conoce como IFS o Intel Foundry Services. Es decir, en las fabs de Intel y Samsung no solo se fabrican chips diseñados por la propia Intel o por la propia Samsung, respectivamente, sino que también pueden ser utilizados por terceros. Varias empresas como SiFive se han interesado en estos servicios, y otras los están tanteando, como Apple, NVIDIA, o Qualcomm, para así poder fabricar dentro del territorio americano…

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ASML: maquinaria y servicios de fabricación

Bien, dicho esto, como sabes, uno de los procesos clave para la producción de chips en las foundries, ya sean pertenecientes a un IDM, como Intel y Samsung, o independientes como TSMC, la fotolitografía, una técnica que utiliza luz para transferir patrones complejos desde una máscara (una plantilla similar a un negativo) a una oblea de silicio, creando así los transistores y pistas de interconexión necesarias para crear el circuito integrado.

Digo esto puesto que para llevar a cabo este proceso, se necesita una maquinaria que es de las más caras de las foundries, como son las máquinas de fotolitografía. Por ejemplo, la TWINSCAN NXE:3600D tiene un precio de 938 millones de euros. Y cada fab, puede tener varias de estas máquinas para las diferentes líneas de producción. De ahí que la actualización a nuevos nodos sea tan cara, y muchos hayan elegido el camino de las fabless.

A lo que quiero llegar es que ASML es el fabricante de estas máquinas de fotolitografía, por tanto, empresas como Intel, Samsung y TSMC, dependen en gran medida de ella para obtener estos equipos avanzados que les permiten llegar a nuevos nodos como los de 5nm, 3nm y más allá. Dicho de otro modo, ASML no es ni una fabless, ni un IDM ni una foundry, solo un proveedor de equipamiento para ellas.

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Aunque ASML es el líder en este sector, existen otras competidores, como Canon o Nikon (las japonesas llegaron a ser las dominantes en el pasado, pero ASML las adelantó), entre otras. Además, la empresa holandesa que se especializa en el desarrollo y fabricación de máquinas DUV y EUV de fotolitografía, sorftware y servicios necesarios para las foundries, y otro tipo de maquinaria para la industria de semiconductores.

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