Taiwán reforzó su posición dentro de la industria mundial de los semiconductores con la inauguración del Centro Global de Investigación y Desarrollo de Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), una instalación ubicada en el área del Parque Científico de Hsinchu y destinada a concentrar buena parte de las investigaciones de la compañía sobre tecnologías de fabricación de chips cada vez más avanzadas.
La inauguración oficial se realizó el 28 de julio de 2023 y contó con la participación de directivos de TSMC, representantes del Gobierno taiwanés, investigadores y miembros del sector tecnológico. El proyecto fue concebido como uno de los principales centros de investigación de la compañía para desarrollar las próximas generaciones de procesos de fabricación de semiconductores.
Aunque el proyecto está relacionado con la evolución de los chips de 3 nanómetros, es importante precisar que el centro no fue inaugurado exclusivamente para diseñar chips de 3 nm. Para el momento de su apertura, TSMC ya había comenzado la producción masiva de su proceso de 3 nm y el nuevo centro estaba orientado principalmente al desarrollo de tecnologías posteriores, entre ellas la generación de 2 nm y procesos aún más avanzados.
Un centro pensado para las próximas generaciones de chips
El nuevo complejo se convirtió en el principal punto de concentración de las actividades de investigación y desarrollo de TSMC en Taiwán. De acuerdo con la compañía, el centro reuniría a más de 7.000 trabajadores de investigación y desarrollo, con una capacidad prevista de alrededor de 8.000 ingenieros e investigadores.
La instalación está ubicada en Hsinchu, una zona que desde hace décadas funciona como uno de los principales núcleos tecnológicos de Taiwán. El parque científico concentra empresas, universidades, proveedores y centros de investigación relacionados con la industria electrónica y de semiconductores.
El objetivo del centro no se limita a reducir el tamaño de los transistores. TSMC señaló que sus investigadores también trabajarían en nuevos materiales, estructuras de transistores y tecnologías de fabricación, elementos fundamentales para continuar aumentando la capacidad de procesamiento y mejorar la eficiencia energética de los circuitos integrados.
Esto resulta especialmente relevante porque cada nueva generación de fabricación requiere solucionar problemas físicos y de ingeniería más complejos. Reducir el tamaño de los componentes permite colocar más transistores en una superficie determinada, pero también aumenta las dificultades relacionadas con el consumo energético, la disipación térmica, la fabricación y el rendimiento.
¿Qué relación tiene el centro con los chips de 3 nanómetros?
Para comprender la importancia del proyecto es necesario mirar el avance de TSMC en los procesos de fabricación.
La compañía comenzó la producción de alto volumen de su tecnología N3 de 3 nanómetros en 2022. Este proceso utiliza una arquitectura de transistores FinFET y fue presentado por TSMC como una evolución completa frente a su generación de 5 nm.
El proceso de 3 nm no significa que cada componente del chip mida exactamente tres nanómetros. El término «3 nm» se utiliza principalmente para identificar una generación tecnológica de fabricación y permite diferenciarla de nodos anteriores como 5 nm, 7 nm o 10 nm.
La importancia de estas generaciones está relacionada con la posibilidad de incrementar la densidad de transistores, mejorar el rendimiento y reducir el consumo energético.
TSMC posteriormente amplió la familia de 3 nm con diferentes variantes. Entre ellas se encuentran N3E, N3P y N3X, desarrolladas para diferentes necesidades de rendimiento, consumo y aplicaciones. La compañía también desarrolló variantes dirigidas a computación de alto rendimiento y otros mercados especializados.
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De los 3 nm hacia los 2 nm
Uno de los principales motivos para la creación del centro de investigación fue precisamente preparar las tecnologías posteriores al nodo de 3 nm.
Cuando TSMC inauguró el complejo en 2023, la compañía estaba trabajando en su proceso de 2 nanómetros, conocido como N2. Esta generación introducía un cambio importante en la estructura de los transistores mediante el uso de una tecnología basada en nanosheets, en lugar de continuar utilizando la estructura FinFET empleada en generaciones anteriores.
TSMC había señalado que N2 buscaría mejorar tanto el rendimiento como la eficiencia energética respecto a N3E. Según las estimaciones publicadas por la empresa, el proceso de 2 nm podría ofrecer entre un 10 % y un 15 % más de velocidad manteniendo el mismo consumo, o una reducción del consumo de entre 25 % y 30 % manteniendo el mismo rendimiento, dependiendo de las condiciones de comparación.
El cambio tecnológico es importante porque la industria de semiconductores no puede depender indefinidamente de simplemente reducir las dimensiones de los componentes. A medida que los transistores se hacen más pequeños, las compañías necesitan modificar sus materiales, estructuras y procesos de fabricación para continuar obteniendo mejoras.
Una apuesta por mantener la investigación en Taiwán
La inauguración también tuvo una dimensión estratégica para TSMC.
Durante los años anteriores, la empresa había comenzado a ampliar su presencia internacional mediante proyectos de fabricación en otros países. Estados Unidos, Japón y posteriormente Europa se convirtieron en escenarios de expansión de la compañía.
En ese contexto, la construcción del centro de investigación en Hsinchu representó una forma de mantener una parte importante de las capacidades de desarrollo tecnológico en Taiwán.
El periódico Taipei Times informó en julio de 2023 que el nuevo centro estaba enfocado en tecnologías de próxima generación, incluyendo procesos de 2 nm y posteriores, en un momento en el que TSMC estaba ampliando su producción fuera de Taiwán.
La propia compañía presentó el centro como un nuevo núcleo para reunir a sus investigadores y trabajar con clientes, universidades, socios tecnológicos y otros integrantes del ecosistema de semiconductores.
Hsinchu, el corazón tecnológico de Taiwán
La elección de Hsinchu no fue casual.
El Hsinchu Science Park es uno de los principales centros tecnológicos de Taiwán y alberga una amplia infraestructura relacionada con la fabricación, investigación y desarrollo de componentes electrónicos.
La instalación de TSMC se integró a un ecosistema que incluye empresas tecnológicas, proveedores de equipos, fabricantes de materiales, instituciones académicas y centros de investigación.
El Gobierno del condado de Hsinchu señaló que el centro fue desarrollado sobre un área de aproximadamente 18,7 hectáreas y que sus instalaciones estaban destinadas a investigaciones fundamentales relacionadas con los procesos más avanzados de fabricación de semiconductores.
Esto permite que la investigación no se realice de forma aislada. Una de las características de la industria de chips es la necesidad de coordinar múltiples áreas: diseño de circuitos, materiales, equipos de fabricación, litografía, empaquetado, pruebas y producción.
La importancia de los centros de investigación para la industria de chips
Fabricar un semiconductor moderno requiere mucho más que diseñar un circuito.
Primero se desarrolla la arquitectura y el diseño del chip. Posteriormente se debe determinar cómo fabricar físicamente los transistores y las diferentes capas que forman el circuito. Para ello son necesarios nuevos materiales, técnicas de litografía, métodos de deposición y procesos de grabado extremadamente precisos.
Después de fabricar las obleas de silicio, los chips deben ser cortados, empaquetados y sometidos a diferentes pruebas.
Por esta razón, los centros de investigación desempeñan un papel fundamental. Las mejoras en un nodo de fabricación pueden requerir años de investigación antes de llegar a una línea de producción comercial.
El propio TSMC ha descrito su estrategia de investigación como un esfuerzo continuo para desarrollar nuevos procesos, materiales y estructuras de transistores.
El 3 nm ya había entrado en producción
Un aspecto importante para entender la noticia es que la inauguración del centro de investigación y el comienzo de la producción de 3 nm fueron acontecimientos relacionados, pero diferentes.
TSMC anunció en diciembre de 2022 que su proceso N3 había entrado en producción de alto volumen en su complejo Fab 18, situado en el Southern Taiwan Science Park, en Tainan. La compañía también anunció entonces una ampliación de la capacidad productiva para esta tecnología.
Fab 18 fue diseñado como una instalación de fabricación a gran escala para procesos avanzados de 5 nm y 3 nm. TSMC indicó que las diferentes fases del complejo cuentan con grandes áreas de salas limpias y que la inversión total prevista para el proyecto superaría los 1,86 billones de dólares taiwaneses.
Por tanto, mientras Tainan se convirtió en uno de los principales centros de producción de chips avanzados, Hsinchu concentró una parte fundamental de las actividades de investigación y desarrollo.
Del teléfono inteligente a la inteligencia artificial
La evolución de los procesos de fabricación tiene consecuencias que van mucho más allá de los teléfonos móviles.
Los chips fabricados con tecnologías avanzadas son utilizados en diferentes tipos de productos y sistemas, incluyendo teléfonos inteligentes, procesadores para computadores, servidores, sistemas de inteligencia artificial y equipos destinados a la computación de alto rendimiento.
TSMC señaló que sus tecnologías de 3 nm estaban dirigidas tanto a aplicaciones móviles como a sistemas de HPC, o High Performance Computing, una categoría que incluye plataformas utilizadas para grandes cargas de procesamiento.
La importancia de esta última categoría aumentó especialmente con el crecimiento de las aplicaciones de inteligencia artificial, que requieren enormes cantidades de capacidad de procesamiento y memoria.
En este escenario, mejorar el rendimiento de los chips sin incrementar proporcionalmente su consumo energético se convirtió en uno de los grandes desafíos de la industria.
La carrera tecnológica continúa
La apertura del centro no significó el final de la carrera por reducir el tamaño de los procesos. Por el contrario, se convirtió en parte de una estrategia mucho más amplia.
TSMC continuó desarrollando la familia de procesos de 3 nm mientras avanzaba hacia los 2 nm y posteriormente hacia tecnologías aún más avanzadas. En su reporte anual de 2023, la compañía informó que el proceso N3 había continuado su expansión y que N3E había iniciado producción de volumen durante el segundo semestre de ese año.
Para 2026, la propia compañía señala que su familia de 3 nm incluye tecnologías como N3X, N3C y N3A, con diferentes objetivos de rendimiento, costos y aplicaciones. TSMC también informa que N3X comenzó producción de volumen en 2025 y N3C en 2026.
Esto muestra que un nodo de fabricación no desaparece inmediatamente cuando aparece una generación posterior. Por el contrario, las empresas desarrollan numerosas variantes para adaptar la tecnología a distintos tipos de productos.
¿Por qué es importante para Taiwán?
El proyecto también refleja el papel que desempeña Taiwán dentro de la cadena mundial de semiconductores.
La isla concentra una parte fundamental de las capacidades de fabricación de chips avanzados y cuenta con un ecosistema formado por fabricantes, proveedores, centros de investigación y universidades.
En el caso de TSMC, la empresa ha mantenido en Taiwán una parte central de sus actividades de investigación y fabricación mientras desarrolla instalaciones internacionales.
La inauguración del Centro Global de I+D en Hsinchu, por tanto, no fue únicamente la apertura de un nuevo edificio. Representó la creación de una infraestructura destinada a mantener la investigación tecnológica de la compañía junto a su ecosistema industrial taiwanés.
Una instalación orientada más allá de los 3 nanómetros
Aunque la noticia puede resumirse como la apertura de un centro relacionado con la tecnología de 3 nm, el contexto muestra una situación más amplia.
El proceso de 3 nm ya estaba en producción cuando el centro fue inaugurado. El objetivo del complejo era trabajar en tecnologías que permitieran a TSMC continuar avanzando después de esa generación, incluyendo los procesos de 2 nm, nuevas estructuras de transistores y materiales que pudieran utilizarse en futuras generaciones.
La compañía proyectó inicialmente que el centro reuniera a alrededor de 8.000 profesionales de investigación y desarrollo, convirtiéndolo en una de las principales infraestructuras de I+D de TSMC en Taiwán.
De esta manera, la estrategia combina tres elementos: investigación de nuevas tecnologías, producción a gran escala y colaboración con el ecosistema tecnológico.
El resultado es una cadena que va desde la investigación científica y el diseño de nuevos transistores hasta la fabricación de millones de chips destinados a dispositivos y sistemas utilizados en todo el mundo.
