Semiconductores: rotura de stocks y mitigación del riesgo

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Es clave entender cómo funciona el mercado de semiconductores para diseñar una estrategia que permita protegerse ante las roturas de stock que según previsiones no se corregirán en el tiempo inmediato.

Semiconductores: rotura de stocks y mitigación del riesgo

Artículo publicado originalmente en InfoPLC++ Magazine #23 donde se publicó un especial sobre semiconductores

En prensa proliferan las noticias relativas a interrupciones de las líneas de montaje de automóviles y otros dispositivos avanzados, especialmente a causa de la rotura de stocks en el mercado de semiconductores.

No obstante, la crisis de suministro afecta a diversidad de productos y materiales; tiene varias causas, no únicamente los semiconductores. También hay que tener en cuenta que estas roturas de stocks pueden provocar sobrerreacciones. De hecho, si ahora se lleva a cabo una acumulación masiva de inventario, a corto plazo podría intensificarse más la crisis, con las consiguientes pérdidas de valor a medio y largo plazo. En este contexto, aspectos como reshoring, near-shoring, over-stocking o multi-supplier pasan a convertirse en variables clave para arbitrar una respuesta equilibrada y razonable con el tiempo.

Semiconductores en aumento

Pero vayamos por partes. El mercado de semiconductores mundial va en camino de aproximarse a los 500.000 millones de dólares en 2021, con un incremento estimado superior al 10% para 2022.  La cadena de suministro de semiconductores ya ha experimentado otras crisis en el pasado, aunque la mayoría de veces con niveles relativamente sostenibles y cíclicos. En 2018, la oferta superó a la demanda, mientras que en 2019 y 2020, la demanda ha sido mayor que la oferta.

Pero es el fiasco de chips en los automóviles lo que ha destapado el problema de resilencia de esta cadena de suministro, a través de los medios de comunicación. La trascendencia del automóvil y su ratio de coste entre producto final y componente (chip), han activado las alarmas. No obstante, la presencia de chips en este entorno será algo habitual. Según Deloitte, el  futuro del automóvil a medio plazo pasa porque muchos vehículos integren hasta 600 chips a bordo.

Eclosión del fenómeno fabless y fablite

Asistimos a un cambio de paradigma en la fabricación de chips de altas prestaciones. Conviene analizar este aspecto con más detalle.

Si retrocedemos en el tiempo, los fabricantes de chips solían estar integrados verticalmente, es decir, diseñaban y fabricaban sus circuitos. El proceso de diseño era complejo, lento y estrechamente conectado con la fabricación. Ahora esto ha cambiado; hay multitud de herramientas de software para diseñar, lo que permite acceder a gran diversidad de actores a esta tarea, consiguiendo desacoplar de forma efectiva la fase de diseño de la de producción. Con el software adecuado, se puede copiar y pegar una potente CPU de ARM, añadiendo la memoria y periféricos que se desee.

El resultado es un aumento exponencial de compañías que diseñan o encargan sus chips y un outsourcing masivo para la producción de estos chips.

Las empresas que disponen de chip propio pueden dividirse en dos grupos: uno está constituido por compañías de semiconductores que han dejado de fabricar (fabless) o intervienen en una ínfima parte del proceso (fablite), subcontratando sus chips a terceros (foundries). Este es el caso de Nvidea, AMD o Qualcomm, por ejemplo.

El otro es el de compañías ajenas al mundo de los semiconductores, pero que apuestan por ser ellas las que diseñan o tienen su propio chip. Para dar este paso, citan motivos de eficiencia, protección de propiedad intelectual o mayor diferenciación, entre otros. En este grupo están Google, Amazon, Tesla o Apple, por ejemplo. Obviamente, estas empresas también son fabless.

Barreras de entrada a mercado elevadas

Las macrotendencias globales (IoT, 5G, nube...) impulsan a que los circuitos tengan mayor velocidad, menor tamaño y reducido consumo, pero con el declive de la Ley de Moore, los costes para erigir una fábrica de semiconductores se han disparado. La vanguardia operativa de fabricación está en estructuras de 5 nm, como el nuevo procesador del iPhone 12 de Apple (A14 Bionic), que tiene 11.800 millones de transistores.

Pero volviendo con las fabless, una vez concluyen el diseño de su chip, tienen que buscar una foundry que lo produzca. Si nos referimos a chips de muy altas prestaciones, tan sólo hay dos: TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) y Samsung Electronics. También hay que mencionar a Intel, pero es un caso especial. Es la empresa de semiconductores mayor del mundo y tiene la particularidad de diseñar y fabricar exclusivamente. Aparentemente, este modelo de negocio la penaliza en bolsa; recientemente, Intel ha reaccionado y manifestado que también proporcionará  servicios de foundry y fabricará para terceros.

Es obvio que las barreras de entrada en este selecto mercado son muy altas, tanto en  conocimiento como en capital –11.800 millones de dólares para una fábrica de 3 nm en construcción de TSMC–. Basta decir que la compañía taiwanesa tiene el 84% de mercado en el segmento de 5 nm. Sus plantas operan 24/7. El ciclo completo de fabricación de un chip es muy dilatado en el tiempo. Se sitúa alrededor de 3 meses. Además, hay muchas mermas potenciales en la producción, ya sea por contaminación u otras causas. La eficiencia en la producción es un factor clave, ya que es necesario superar el 90% para que la planta sea rentable. Al cabo de 5 años, la instalación quedará obsoleta, por lo que el beneficio de la planta se calcula para que supere los 3.000 millones de dólares al año. En caso contrario, se pasa a pérdidas, que pueden ser cuantiosas.

Las condiciones para la tormenta perfecta están servidas. Una inflación creciente en el número de fabless, con chips exclusivos a fabricar,  junto a una escasez y concentración de foundries. Este es el principal problema de la rotura de stocks en chips de altas prestaciones.

Arizona, la capital naciente de las foundries

En el pasado reciente, las foundries han funcionado de manera solvente y eficiente. Pero cuando  el comportamiento del mercado cambia bruscamente, se produce un desajuste. Al inicio de la pandemia, las ventas de automóviles se congelaron, con lo que se cancelaron numerosos pedidos de chips, mientras que los de consolas de juego, tabletas y portátiles se dispararon. Esto provocó una alteración en la prioridad de los pedidos en las foundries y el consecuente desenlace.

Hay más  riesgos relevantes que afectan a la resilencia de la cadena de suministro de semiconductores. Por un lado, la guerra comercial entre USA y China. Por el otro, las fábricas  más avanzadas de TSMC están concentradas en Taiwán, una isla reclamada por China. Samsung, por su parte, también tiene el riesgo país vecino (Corea del Norte). Esto supone la sombra de un cisne negro colosal. Hay que contar que, desde un punto de vista estratégico el gobierno norteamericano teme por un futuro sin fábricas de semiconductores avanzadas en territorio propio. Obviamente, esto tiene prioridad en su estrategia de seguridad, militar y comercial. TSMC y Samsung están recibiendo presiones de sus clientes para ofrecer una mayor diversificación geográfica. En este sentido, TSMC planea  construir una fábrica en Arizona y Samsung ampliar sensiblemente sus instalaciones en Texas. Intel ha anunciado que construirá sus foundries en Arizona. Esto propicia que Arizona se vaya perfilando como el tercer hub de foundries global, después de Taiwán y Corea del Sur (por el momento).

Cómo mitigar la rotura de stocks en semiconductores

En cuanto a semiconductores no  tan avanzados (superiores a 14 nm), que es la mayoría de dispositivos en el mercado, la oferta de suministro es más amplia, los procesos más conocidos y el comportamiento del mercado más cíclico. Hay varias alternativas a TSMC y Samsung, como la americana GlobalFoundries, la taiwanesa UMC, la israelita Tower Semiconductor o la coreana DB HiTek, la mayoría de ellas con diversas fábricas. Un  avance tecnológico agregado por parte de estas compañías contribuirá a ir paliando este problema de suministro en el futuro.

Demandas punta pueden provocar roturas de stock, como es lógico. Pero cuanto más estándar son los chips, hay más actores que pueden intervenir en el mercado, como compañías de distribución de componentes y brokers, cuyo papel aporta beneficio y pude ser clave para el cliente, en función de cada contexto.

Esta cadena de suministro puede ser densa y con mayor o menor fricción. El papel de los  distribuidores y su stock puede ser muy valioso para mitigar deficiencias de mercado; actúa como un buffer conceptual que aminora las asimetrías entre demanda y oferta en determinados periodos. No obstante, también puede darse el caso de traders especulativos, que puedan aprovecharse de una situación de distorsión de suministro e inflaciones de precio. Esto no es lo más frecuente, pero puede pasar. Los chips de memoria son un ejemplo clásico de este tipo de experiencias.

En la década de los 80, era habitual que los fabricantes líderes de semiconductores ofrecieran una licencia de producción a segundas fuentes. Por ejemplo, Intel siguió este modelo con su microprocesador 8085 (entre otros componentes), ofreciéndolo a NEC o Mitsubishi para su fabricación. Esto le permitía optimizar su cash flow y poder asignar más recursos hacia otras generaciones de chips avanzadas, ampliando sensiblemente la oferta de componentes y evitando problemas de suministro. Ahora, esta práctica está genéricamente menos extendida.

La proliferación de más foundries es una de las medidas correctoras que disminuiría este cuello de botella en el suministro. Esto llevará su tiempo, ya que la construcción de una fábrica tarda más de 3 años. Pero el proceso está en marcha. Además, emerge una tendencia, lenta pero consistente, de re-shoring y near-shoring, con tal de simplificar la logística en la cadena de suministro e incrementar su resiliencia (y reducir el riesgo geopolítico).

Otra posibilidad para mitigar el riesgo es olvidarse del Just-in-Time y almacenar vorazmente determinadas referencias en stock, con tal de aumentar el número de días operativos (con el sobrecoste que esto implica).

Otra opción es incrementar el tamaño de la estructura semiconductora, sin variar sensiblemente el diseño ni la funcionalidad del circuito integrado. La tarea que llevará a cabo la fabless es similar, pero el  archivo final para la producción del chip se configurará con una estructura semiconductora de tamaño superior; por ejemplo, Huawei está  construyendo una fábrica de chips de 24 nm en China, principalmente para mitigar los efectos de las sanciones internacionales. Las ventas a la China de sistemas de fabricación avanzada de semiconductores producidas en países occidentales están prohibidas. Esto obliga a Huawei a procurarse de maquinaria que no sea de vanguardia. Obviamente, esto no es lo óptimo, pero es una medida de supervivencia a medio plazo. Además, esta tecnología es suficiente para muchas aplicaciones que no sean móviles. Para  otras compañías, esta opción les puede permitir ampliar alternativas de suministro o acceder a muchas más foundries potenciales para casos determinados.

No todo son semiconductores

Hay otros factores que también están alterando la cadena de suministro como, por ejemplo, las materias primas de productos químicos que se utilizan en el proceso de fabricación de obleas. Muchas de ellas provienen del Japón y también están experimentando algunos retrasos de suministro.

Pero hay más variables disruptivas a considerar. Las materias primas han aumentado sensiblemente. Por ejemplo, en el último año, el precio del cobre se ha incrementado más del 95%, mientras que el  acero y el platino un 68% y 39%, por citar algunos.

Los costes de transporte marítimo en contenedor también han aumentado sensiblemente. El índice Baltic Dry se ha cuadruplicado en el último año mientras que el Shanghai Containerized se ha triplicado. La competencia por conseguir un metro cúbico de contenedor induce una potencial inflación para muchos productos industriales, con semiconductores o no integrados.

La crisis de la  cadena de suministro es compleja, afecta a diversas variables y tiene distintas fuentes no necesariamente relacionadas entre sí. Muchos de estos factores se corregirán a medio plazo por la propia dinámica del mercado. Pero cada empresa tendrá que decidir cuál es su mejor balance a medio y largo plazo, como el de tener fabricantes y proveedores más o menos cercanos, renunciar selectivamente al Just-in-Time (para determinadas referencias), incorporar más componentes estándar o integrar verticalmente algunas etapas de su proceso, entre otras cosas. En cualquier caso, conseguir esta mayor resiliencia puede repercutir en un deterioro del cashflow de la empresa y en un aumento de coste del producto. Visto lo que pasa, parece razonable hacer algunos ajustes de estrategia entre resiliencia y coste.