Xataka – TSMC vive una pesadilla en Arizona: se gastará 20.000 millones más en una fábrica con escasa agua y mano de obra
El periplo de TSMC en Arizona (EEUU) sigue su curso. Ayer el consejo de administración de este fabricante de chips, el mayor del planeta, aprobó una inyección de 20.000 millones de dólares en la que ya es su planta de producción de semiconductores más avanzada de cuantas tiene en EEUU. La puesta en marcha de esta fábrica estuvo repleta de contratiempos. De hecho, inició la producción de circuitos integrados con casi un año de retraso debido a lo mucho que costó a TSMC encontrar el personal cualificado que necesitaba.
A principios de 2025 llegaron las primeras buenas noticias. La planta llevaba varios meses produciendo semiconductores en el nodo litográfico N4, que pertenece a la familia FinFET de 5 nm, y estaba lista para entregar a Apple la primera remesa de SoC A16 y SiP S9. Esta fábrica, conocida como Fab 21, obtuvo 514 millones de dólares de beneficio el año pasado según Yeh Chun-Hsien, el ministro del Consejo Nacional de Desarrollo de Taiwán. No está nada mal si tenemos presente que durante el primer año de operación las plantas de semiconductores no suelen entregar beneficios.
En este escenario la inversión de 20.000 millones de dólares adicionales en la ampliación de la Fab 21, que es la finalidad de este dinero, tiene sentido. De hecho, este proyecto forma parte del plan de expansión de 165.000 millones de dólares que TSMC presentó el año pasado. Sin embargo, no le está saliendo todo bien a esta compañía en Arizona. Según el diario Taipei Times, la escasez de mano de obra, y, sobre todo, de agua, está dando muchos quebraderos de cabeza a la cúpula directiva de esta fábrica. Y resolver este último problema no es fácil.
La escasez de agua en Arizona es un desafío enorme para TSMC
Arizona es el segundo estado más seco de EEUU solo por detrás de Nevada. Las fábricas de semiconductores necesitan una gran cantidad de este recurso, pero no se trata de agua común como la que sale de nuestros grifos; necesitan un tipo de agua casi imposible de encontrar en la naturaleza. Y su escasez va a más. De hecho, poco a poco se está transformando en una amenaza sistémica para la industria que sostiene la inteligencia artificial, los teléfonos móviles, los coches eléctricos y prácticamente cualquier dispositivo que tenga un chip avanzado dentro.
El agua con la que estamos familiarizados, como la que sale del grifo, la de los manantiales, e, incluso, el agua mineral embotellada, está llena de impurezas. Contiene bacterias, gases disueltos, sales minerales y partículas microscópicas en suspensión. Esto no representa ningún problema para la mayor parte de las aplicaciones cotidianas para las que solemos utilizarla, pero esta agua no sirve para fabricar chips. Incluso la más mínima impureza invisible al ojo humano es veneno puro cuando interviene en la producción de semiconductores de vanguardia, como los circuitos integrados de 2 nm que está fabricando actualmente TSMC.
El estándar de la industria exige agua con una resistividad eléctrica de 18,2 megaohmios por centímetro
El proceso de fabricación de circuitos integrados exige limpiar las obleas de silicio decenas de veces. Cada vez que se transfiere un patrón geométrico a las obleas mediante litografía es necesario limpiarlas. También después de verter sobre ellas los reactivos químicos y los fluidos fotorresistentes. No obstante, el agua que se utiliza para eliminar cualquier residuo que haya podido depositarse sobre la oblea no puede tener la más mínima impureza. Debe ser absolutamente pura. De hecho, el estándar de la industria exige agua con una resistividad eléctrica de 18,2 megaohmios por centímetro, que es el límite teórico de la pureza del agua a temperatura ambiental.
El problema es que producir agua ultrapura no es sencillo. Y no lo es debido a que es necesario someterla a ósmosis inversa en múltiples etapas y a tratamientos de intercambio iónico. También es preciso desgasificarla al vacío, eliminar con luz ultravioleta cualquier microorganismo que pueda contener y filtrarla utilizando unas membranas diseñadas expresamente para capturar la más mínima impureza. En este artículo no necesitamos indagar minuciosamente en estos procesos, pero hay algo que no podemos pasar por alto: este tratamiento consume energía y requiere emplear una gran cantidad de productos químicos. Además, una parte importante del agua que se procesa no se transforma en agua ultrapura, por lo que no se puede aprovechar.
Una vez que el agua ha sido sometida a este tratamiento tan exigente adquiere una pureza tan alta que se vuelve corrosiva si entra en contacto con un abanico muy amplio de materiales. Como carece de iones propios, el agua ultrapura absorbe los iones de prácticamente cualquier material con el que entre en contacto. Este es el motivo por el que las tuberías que se emplean para transportarla deben estar fabricadas en materiales inmunes a la corrosión, como el PVDF (polifluoruro de vinilideno), un polímero termoplástico fluorado parecido al teflón, no contaminante y extremadamente estable debido a que no cede iones al agua ultrapura.
Una sola planta de semiconductores de vanguardia consume entre 10 y 30 millones de litros de agua ultrapura cada día. Este rango equivale al consumo diario de agua potable de una ciudad de entre 50.000 y 150.000 habitantes. Además, hay otro desafío en el que todavía no hemos indagado: el agua ultrapura se degrada con mucha rapidez, por lo que las fábricas de chips deben contar con un sistema de producción y distribución muy sofisticado capaz de trabajar en tiempo real para entregar el agua ultrapura que requiere el proceso de fabricación de circuitos integrados avanzados.
Imagen | TSMC
Más información | Taipei Times
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TSMC vive una pesadilla en Arizona: se gastará 20.000 millones más en una fábrica con escasa agua y mano de obra
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Xataka
por
Laura López
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