Las fábricas de chips se han convertido en algunos de los edificios más caros jamás construidos. Las máquinas que albergan cuestan más que las paredes que las rodean.
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Las empresas siguen anunciando fábricas de chips que cuestan miles de millones, y cada número suena igualmente enorme. La mayor parte de ese dinero no se destina al edificio. Se destina a las máquinas dentro de él, y esa es la parte de la factura que realmente separa un anuncio de otro.
Las máquinas representan del 70% al 80% del costo total de una fábrica de chips moderna, según un análisis de Construction Physics. Una sola instalación puede costar entre $10 mil millones y $20 mil millones o más, y la mayor parte de ese dinero va a las máquinas, no al concreto y acero. Elon Musk ha propuesto un complejo de semiconductores de $119 mil millones en Texas, y las máquinas probablemente representarían la mayor parte de ese precio, también.
Esa escalada sigue una curva predecible. Una instalación que costó alrededor de $4 millones a principios de los años 70 creció a aproximadamente $14 mil millones para 2015, duplicándose cada cuatro años más o menos bajo lo que la industria llama la Ley de Rock. TSMC $TSM ha comprometido $165 mil millones a su campus de Arizona, distribuidos en seis plantas, dos instalaciones de empaque y un centro de investigación, igualando la escala que la Ley de Rock predeciría para hoy.
Samsung ha comprometido al menos $17 mil millones a su planta en Taylor, Texas, pero solo $6 mil millones se destinarán a la construcción real. Los $11 mil millones restantes se gastarán en maquinaria y equipo.
La pieza más cara de ese presupuesto de equipo es el sistema de litografía, la máquina que imprime patrones de circuitos en una oblea de silicio. ASML $ASML, la empresa holandesa que tiene casi un monopolio en litografía ultravioleta extrema, precios sus sistemas de litografía más nuevos alrededor de $380 millones cada uno. Su generación anterior costaba alrededor de $183 millones cada uno. Una planta necesita varias de estas máquinas, y solo las herramientas de litografía pueden representar alrededor del 20% del costo total de la planta, igual al precio de todo el edificio y su infraestructura combinados.
Pagar por esas máquinas es solo la mitad del problema. El informe anual 2024 de ASML registró solo 44 sistemas EUV vendidos ese año, apenas por encima de los aproximadamente 40 que vendió en 2021 a pesar de años de promesas de aumentos de producción. Una empresa puede anunciar una planta en un comunicado de prensa. Todavía tiene que esperar años para que ASML realmente entregue las máquinas que la operan.
Los sistemas de grabado y deposición constituyen el otro gasto principal de equipos, representando un estimado de 40% a 50% del gasto total en equipos en la fabricación avanzada de chips, según el pronóstico de la industria 2026 de SEMISEMI proyecta que el gasto en equipos para plantas de obleas de 300 milímetros, el tamaño estándar para la fabricación moderna de chips, aumentará de $133 mil millones en 2026 a $151 mil millones el año siguiente, un salto de aproximadamente 14% en doce meses.
El 20% al 30% del costo de la planta que se destina al edificio parece modesto, pero incluso esa parte compra mucho más que un simple cascarón. Construction Physics encontró que los servicios, el HVAC, los sistemas de escape y la infraestructura de agua ultrapura constituyen cerca de dos tercios del costo de una instalación por sí solos, en comparación con menos del 20% para una casa unifamiliar.
Uno de esos servicios importa más: mantener el aire lo suficientemente limpio para fabricar un chip. La fabricación de semiconductores requiere salas blancas clasificadas bajo ISO 14644-1, el estándar internacional que clasifica la limpieza del aire por la cantidad de partículas que flotan en él. Las plantas más avanzadas operan en Clase 1 de ISO, que permite no más de 10 partículas por metro cúbico de aire, del tamaño de un virus. Alcanzar ese estándar requiere filtros que atrapen el 99.999% de todo lo demás en el aire, a menudo recubriendo todo el techo.
Las mismas herramientas de litografía que necesitan aire limpio también necesitan un piso que no se mueva debajo de ellas. Patrones con características medidas en nanómetros, y la más mínima vibración puede arruinar una oblea. Las plantas se construyen para cumplir con curvas de criterio de vibración, un estándar de ingeniería que el Instituto de Ciencias Ambientales y Tecnología adoptó después de que Ungar y Gordon lo propusieron por primera vez en 1983, según Colin Gordon Associates. El nivel más estricto, llamado VC-E, limita la vibración del suelo a 3.12 micrómetros por segundo, lo que los propios autores del estándar llaman "un criterio desafiante de lograr". Los cimientos deben estar mecánicamente separados del resto del edificio, con espacios físicos entre las losas aisladas y la estructura circundante.
Construir la planta es solo la primera factura. Operarla cuesta lo mismo, cada día. Una instalación de manufactura promedio utiliza 10 millones de galones de agua ultrapura por día, tanto como 33,000 hogares en EE.UU. usan en un día, según el Foro Económico Mundial. Producir esa agua consume entre un 40% y un 60% más de agua de la que la planta termina usando.
La factura de electricidad es igual de pesada. Una gran planta puede usar hasta 100 megavatios-hora de electricidad cada hora, más que muchas fábricas de automóviles o refinerías de petróleo, según McKinsey. Solo TSMC consumió 25.55 mil millones de kilovatios-hora en Taiwán en 2024, alrededor del 9% del uso total de electricidad del país.
Estas facturas son exactamente la razón por la que los gobiernos ahora ayudan a pagar la construcción en lugar de dejar que las empresas lo absorban solas. El Departamento de Comercio de EE.UU. otorgado TSMC Arizona hasta 6.6 mil millones de dólares en financiamiento directo bajo la Ley CHIPS y Ciencia, y Intel $INTC recibió hasta 7.86 mil millones de dólares propios en cuatro estados.
Construir una planta de chips solía ser un problema de la empresa. Ahora es uno nacional.
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