Semiconductors per créixer
Catalunya malda per assolir un ecosistema en la indústria del xip que estigui entre els principals de la UE
Un gran objectiu és que al país un gran grup global hi instal·lés una gran factoria de fabricació de xips
Europa té clar que no pot entrar amb un paper subaltern, dependent dels EUA o d’Àsia, a l’era dels semiconductors i xips de darrera generació, que han de possibilitar una nova embranzida de tecnologies de disrupció, com la IA, el 5G, els vehicles elèctrics i autònoms o la IdC (IoT, en anglès). Catalunya, amb inquietud empresarial, capacitat industrial i una R+D ben activa, vol tenir el seu lloc sota aquest sol dels semiconductors i els xips, tant per al disseny de microxips com per acollir una fàbrica de semiconductors de gran abast.
Uns 260 agents, 216 dels quals són empreses, i 4.600 persones entre investigadors i treballadors d’alta qualificació justifiquen que l’administració i el sector privat estiguin tirant endavant l’Aliança de Semiconductors a Catalunya, en què tan important com assolir una constant musculació financera és la generació de talent per conduir la recerca. I sense oblidar les dificultats del context, un mercat global amb competidors colossals, en què la tecnologia és sempre sensible als conflictes geopolítics i en què els recursos per a la producció (minerals, aigua, etcètera) són escassos i sovint provoquen conflictes.
Com explica Roger Costa, responsable a Acció de l’Aliança de Semiconductors a Catalunya, “el naixement de la iniciativa el provoca la pandèmia, quan es palesa la forta repercussió negativa en la indústria catalana, principalment la d’automoció, la ruptura de la cadena de subministrament dels xips”. És aleshores quan la UE reacciona, plenament conscient que és dependent pel que fa a una tecnologia habilitadora com aquesta, i promulga la llei europea dels xips el 2022, que cobeja assolir la sobirania tecnològica, és a dir, passar de representar només el 8% de la fabricació mundial de semiconductors al 20% el 2030.
A Catalunya, a diferència d’altres indrets d’Europa, aquesta operació d’impuls de l’economia de semiconductors i xips ha estat empesa per la necessitat de resoldre un problema de la indústria i amb la vocació de ser al costat, en condicions d’igualtat, dels altres pols europeus, de clústers que giren al voltant de ciutats com Dresden, Grenoble, Lovaina o Catània, i les seves respectives extensions regionals. I va fent camí: des de l’anunci de la llei europea de xips i fins al recent anunci d’una multimilionària inversió a Dresden, Catalunya figurava com a tercera regió de la UE en captació de projectes d’inversió estrangera, amb un 5,6% del total, només superada per Baviera i Irlanda.
En parlar dels eixos fonamentals sobre els quals se sosté l’aliança, en primer lloc cal parlar “de garantir l’accés al finançament, en un sector intensiu tant en recerca com en formació”, com diu Costa. Així, per suportar el nostre ecosistema de disseny i producció, caldrà anar a cercar recursos al Perte de semiconductors, que té previst esmerçar 12.250 milions d’euros d’aquí al 2027 en parcel·les com capacitat científica (1.165 milions), estratègia de disseny (1.330 milions), plantes de fabricació (9.350 milions) i la creació d’un fons de capital centrat en xips (400 milions). Val a dir que, en els ajuts Misiones Perte Chip, 14 empreses catalanes han aconseguit 16,8 milions d’euros, un 36% del total de l’Estat. Altres recursos podran procedir dels fons Feder o dels Ipcei (Projecte Important d’Interès Comú Europeu) aprovats per la UE, que posa a disposició de la microelectrònica i les telecomunicacions 10.000 milions d’euros.
Atreure capital
Si parlem de Catalunya com a pol europeu de la indústria del semiconductor i el xip, no debades forma part de les 27 de regions europees que constitueixen l’Aliança de Regions Europees de Semiconductors, i s’imposa com a deure fonamental “la captació d’inversió estrangera”: “Certament, és una tasca dura, però les empreses troben a Catalunya singularitats que la fan especialment atractiva, com ara una xarxa potent d’universitats i centres d’R+D, elements necessaris per al disseny de xips.” No és estrany, doncs, que un gegant com Cisco hagi instal·lat a Barcelona el seu primer centre de disseny de microxips a la UE, talment com MPS o Intel. Algunes previsions parlen que en els pròxims anys es podrien concretar fins a 20 projectes d’inversió competidora, però no val a badar, hi ha competidors com Màlaga i el País Valencià, amb capacitats demostrades en microelectrònica i fotònica, respectivament. Amb tot, el gran repte, com reconeix Roger Costa, és assolir que “s’instal·li a Catalunya una megafactoria de producció de xips, perquè el gran buit a Europa és aquí. Però per portar un gran player calen molts diners i anys d’experiència”. Justament els atributs de Dresden i el land alemany de Saxònia, on, com s’ha anunciat fa poques setmanes, la taiwanesa TSMC, el fabricant de xips més gran del món, hi instal·larà una planta de xips d’alt rendiment, amb una inversió de 10.000 milions d’euros, i que rebrà 5.000 milions en subsidis d’Alemanya. Com remarca Costa, Catalunya podria presentar com a reclam que “té una indústria usuària molt potent, cosa que ajuda a la dinamització de la cadena”. Roger Costa té clar que l’aposta per l’activitat manufacturera ha de ser clara: “Es podria assumir la part que té a veure amb l’assemblatge de xips, que pocs ho fan i hi podríem tenir un rol.”
En aquest gran sector, les pimes també hi són convidades, però per a això cal aplanar el camí. “És fonamental que hi hagi una infraestructura de prototipatge, un centre tecnològic, per reduir les barreres a la pime en aquest mercat, ja que per a una pime és un cost molt elevat fer un prototipus.”
El talent, generant-lo i retenint-lo, és una altra de les pedres angulars del projecte, i l’eina és el màster d’enginyeria de semiconductors i disseny microelectrònic, una nova titulació coordinada per la UPC en què també hi participen la UB, la UAB, la URV i l’Institut de Microelectrònica de Barcelona del CSIC. En aquest sector, com en altres d’alt valor afegit, molt sovint els professionals formats aquí marxen fora a la cerca de millors oportunitats, així que, com diu Costa, “com més enriquim la indústria d’aquí, és més probable que tornin”.
Atès que és innegable que a Catalunya hi ha una “capacitat investigadora brutal”, cal “revalorar-la, que es converteixi en solucions de mercat”. En aquest sentit, un altre braç de l’estratègia catalana ha de ser el Fons d’Inversió en Tecnologia Avançada (FITA), fruit de l’acord entre el Fons Europeu d’Inversions (FEI), l’Institut Català de Finances (ICF) i Grow Venture Partners, i que està dotat amb 55 milions d’euros.
Cap al 2021 va començar a prendre cos FabCat, una iniciativa impulsada per diverses entitats que promou Catalunya com a ubicació d’alguna de les fàbriques de semiconductors que cal construir a la UE arran de la Chips Act. Com recorda un dels membres d’aquest grup de pressió, Pere Alemany, de la Cambra de Comerç, un dels principals impulsors, “la necessitat d’aconseguir una foundry (fàbrica de semiconductors) ve donada pel fet que Catalunya ja té moltes baules de la cadena, des del disseny de xip fins als productes químics, i hi mancaria aquest esglaó fonamental”. Des de FabCat es parla d’una indústria per fabricar xips de 20-35 nanòmetres, i fins i tot en el seu moment es va recomanar com a emplaçament el complex petroquímic de Tarragona, on la Generalitat hi té 32 hectàrees. Alemany creu que Catalunya té tots els atributs perquè s’hi aixequi una foundry, però si aquest somni no es pot materialitzar, “pot participar en iniciatives transfrontereres, i si una fàbrica s’instal·la a Grenoble, Catalunya hi ha de poder tenir alguna mena de participació”. A banda d’alertar que no ens podem despistar –“Màlaga, Vigo o València s’estan movent, tenen valuosos actius en la indústria del semiconductor i el xip”–, Alemany també tem que la UE, sense una estratègia realment unificada entre tots els estats, pugui patir “pel desavantatge que suposa anar al darrere dels EUA quant a regulació i no tenir la gairebé infinita capacitat de finançament de la Xina”.
Acumular més i més talent
Antonio Rubio, professor del departament d’electrònica de la UPC i coordinador del màster d’enginyeria de semiconductors, també és dels que pensen que tenir una gran foundry a casa nostra “no és indispensable, el que cal és acumular talent per dissenyar xips. En aquest sentit, ara és un bon moment, amb moltes companyies a Catalunya que són líders, a les quals cal sumar la tasca del Barcelona SuperComputing Center (BSC) i les universitats”. Per abonar el seu argument, posa l’exemple d’Ideaded, una empresa derivada del BSC que ha estat capaç d’ubicar a Viladecans, amb una inversió de 12 milions d’euros i la contractació prevista de cent professionals d’alta qualificació, la sala blanca de xips més gran del sud d’Europa. I també ens recorda que el BSC està liderant el projecte de desenvolupament de xips europeus d’altes prestacions, els anomenats Sargantana.
El professor de la UPC insisteix en el paper de palanca que pot suposar amb el temps el màster, que comença amb 30 matriculats a l’any: “Hem de pensar que les companyies s’estableixen en indrets on les universitats els puguin proporcionar professionals ben qualificats.” Si el que cal és cercar un nínxol d’especialització per a Catalunya, Rubio pensa en l’Innofab que es vol construir a Cerdanyola del Vallès, un centre de preproducció de xips que compta amb una inversió de 360 milions d’euros i la creació de 200 llocs de treball. Seria una infraestructura per fabricar prototips o sèries curtes de microxips per testar-les abans d’enviar-les a producció a les grans foundries. Com diu Rubio, “és una tasca prou sofisticada, específica”. També creu que a Catalunya les empreses poden tenir el seu protagonisme en el disseny de xips analògics.
Hi ha un important reguitzell d’empreses que estan donant solidesa a l’ecosistema català. Entre aquests noms hi ha Draco Systems, de Sant Adrià de Besòs i fundada el 2004, que destaca per la seva versatilitat en l’oferiment de serveis d’enginyeria electrònica, que van des del disseny (PCB, processadors, FPGA, programari) a la producció (prototipus, sèries curtes, gran volum), tot passant per les tasques de consultoria. La seva petjada la trobem a qualsevol sector: mèdic, logística, automoció, audiovisual, seguretat, residus, IdC...; la seva tecnologia es pot trobar en un gran nombre de dispositius de nova generació, amb projectes complexos, com una càmera d’alta definició per a aplicacions mèdiques o una caixeta negra de sensors per mesurar als conreus els nivells de temperatura, humitat i nutrients. Com diu Meritxell Gimeno, CEO de l’empresa, “som especials, una enginyeria que fabrica”. També és dels que creuen que caldria tenir a Catalunya una foundry: “Cal fer una inversió d’aquesta mena. Recordo que a nosaltres el desastre de Fukushima ens va deixar sense xips. Mireu el cas de Texas Instruments, que abans els feia a la Xina i ara, per no patir perquè es trenqui la cadena de subministrament, els fabricarà prop d’Austin, a Texas.” Creu que al voltant d’una gran planta podrien créixer els segments d’especialització en disseny o verificació.
En reflexionar sobre la qüestió del finançament, “en R+D, constant”, alerta: “D’eines n’hi ha, però el que passa és que algunes no es coneixen prou, a banda dels fons Next Generation. Nosaltres, des de l’Aliança, vam veure que hi havia una línia de subvencions per a projectes d’inversions productives de la Generalitat, i vam poder aconseguir 30.000 euros.”
UniSCool és una empresa emergent de Lleida que ha creat una solució innovadora de refrigeració líquida per a xips, optimitzada per a qualsevol tipus d’escenari de càrrega de calor. Montse Vilarrubí, CEO i cofundadora de l’empresa, explica: “Amb el 5G i la IA, creixerà exponencialment la despesa energètica en el processament de dades, que pot passar del 3% de la demanda elèctrica al 20%, la meitat a causa de la refrigeració, que el ventilador convencional ja no pot assumir, i per això cal un sistema com el nostre, en què portem aigua fins a dins del servidor amb una bomba.” Vilarrubí posa l’accent en el vessant sostenible de la proposta tecnològica: “Cal conscienciar la població que això que els processadors estiguin sempre funcionant no surt de franc, sempre s’estan consumint recursos i per això cal cercar sistemes de refrigeració més eficients, a banda d’allargar la vida útil dels servidors, que ara és de cinc anys.”
Al voltant de com ha d’evolucionar el sector de semiconductors a Catalunya, Vilarrubí creu que no és del tot necessari que al país hi hagi d’haver una foundry: “Si n’hi ha una a Europa, no seria complicat comunicar-s’hi.” En canvi, considera estratègicament molt important que hi hagi sales blanques al territori: “Poden servir perquè es puguin provar tecnologies que estan en fase de desenvolupament, abans d’arribar al mercat.” En aquest sentit, creu que Innofab pot ser un important focus d’atracció per als inversors. Per a la CEO d’aquesta empresa, que és una derivada de la Universitat de Lleida i la Sherbrooke del Canadà, és fonamental crear un ecosistema al voltant del xip per evitar problemes de dependència de proveïdors llunyans: “A nosaltres ens ha passat amb una placa de refrigeració, no hem trobat qui ens la pogués fer a Europa. Si tens un hub, acaba sortint un especialista que se n’encarrega.”
Montse Vilarrubí també es plany que a Catalunya “és tot un problema actualment trobar talent especialitzat i retenir-lo; el jove acabat de graduar se’n va fora a fer un màster i acaba trobant feina allà amb un sou millor que els d’aquí”. Així doncs, serà un repte molt important “formar tècnics al si de l’empresa”.
Un creixement del 13,1% respecte de l’any 2023
La convergència tecnològica de la connectivitat i la IA està propiciant un creixement important del mercat, que aquest 2024 assolirà, segons les previsions de Statista i McKinsey, els 588.360 milions de dòlars, amb un increment del 13,1% respecte del 2023. Així mateix, aquestes previsions observen que amb un creixement anual mitjà estimat del 6,3%, el 2027 el volum de negoci assolirà els 736.400 milions de dòlars, suportat pel desplegament del 5G, l’increment de l’ús de telèfons mòbils a tot el món, la migració a vehicles elèctrics i connectats, l’automatització de fàbriques i la proliferació de dispositius IdC. Tot examinant la cadena de valor dels semiconductors, hom observa que els EUA lideren l’activitat intensiva en R+D (tot el que té a veure amb el disseny de xips) amb Europa en segon terme, mentre que l’Extrem Orient (Taiwan, la Xina, el Japó i Corea del Sud) es fa fort en la fabricació. En aquest tauler global, Europa pot donar joc. Compta amb fabricant i assembladors provadors (IDM) importants com la francoitaliana ST Microelectronics, la neerlandesa NXP o les companyies domiciliades a Alemanya GlobalFoundries, Bosch, Infineon, X-FAB i UMS. Li manca més capacitat per fabricar semiconductors d’última generació. També hi trobem dissenyadors (fabless) molt importants al mercat, com ARM, que des del Regne Unit ha desenvolupat un estàndard d’arquitectura propi i els seus xips es fan servir a gairebé tots els telèfons intel·ligents del món. Quant a proveïdors de tecnologia, cal fer esment de la neerlandesa ASML, i la seva miniaturització d’estructures de xips amb litografia ultraviolada extrema (EUV), i la francesa Soitec, productor d’oblies especials.
Dels xips fotònics als semiconductors orgànics
No para de bullir la tecnologia avançada en el camp del xip i el semiconductor. Entre la munió de tendències, tenim xips fotònics, amb els quals s’utilitza la llum per a aplicacions de què habitualment se n’encarregava l’electrònica. Amb els xips quàntics es desenvolupen tecnologies per a la construcció de processadors quàntics. Amb el model obert RISC-V, s’ha democratitzat el disseny i la fabricació de xips.
Amb els xips d’inferència, les dades es processen al xip on es generen, sense necessitat de connexió al núvol. Una altra tendència d’èxit és la memòria integrada, amb dispositius d’emmagatzematge d’informació binària. Amb la memòria DRAM avançada, s’estan assolint millores en la memòria, la velocitat i el processament, a més a més d’una notable reducció en el consum d’energia.
Pel que fa a la combinació de materials, les darreres investigacions ofereixen resultats molt interessants en la que uneix el nitrur de gal·li i el silici, que pot donar lloc a noves aplicacions de semiconductors.
La IA, cada vegada més present en qualsevol àmbit tecnològic, en un desplegament que ja es pot considerar massiu, està suposant que creixi de manera exponencial la necessitat de semiconductors d’alt rendiment. També són remarcables les fites que s’estan aconseguint en assemblatge avançat, amb nous models que fan servir diversos tipus de tecnologies i semiconductors per optimitzar el rendiment. I l’última frontera la tenim en components i dispositius electrònics fets de materials orgànics i flexibles com ara polímers conductors o semiconductors orgànics.
Empreses d’avantguarda per empènyer tot un ecosistema
En aquest ecosistema en què bullen les idees de 4.600 professionals, 3.600 investigadors i 998 treballadors, amb 216 empreses (80,5% pimes) que arriben a una facturació de 301,8 milions d’euros, hi trobem molts casos d’èxit rellevants. Hi ha grans fites, com que Intel i el BSC s’aliïn per instal·lar a Barcelona un laboratori pioner de disseny de microxips, amb 400 milions d’inversió, o que Cisco instal·li a Barcelona el seu primer centre de disseny de microxips a la UE. Però també són dignes de ressenya els casos de Quorvo, que treballa braç a braç amb la UPC i que dissenya, fabrica i subministra sistemes de freqüència de ràdio per a aplicacions que impulsen comunicacions de banda ampla sense fils.
Monocrom, de Vilanova i la Geltrú, s’ha especialitzat en el desenvolupament de díodes làser, i fa recerca en l’àmbit dels làsers de semiconductors amb els principals centres tecnològics d’arreu.
També a Vilanova i la Geltrú, MSTech Europe ha invertit per portar-hi un centre de fabricació i R+D+I de maquinària per a les indústries de la microelectrònica i l’electrònica.
Qside és una empresa emergent catalana que s’ha fet un nom en l’avantguarda dels semiconductors d’entropia quàntica, per aplicacions de ciberseguretat i comunicacions.
Ideaded, de Viladecans, també està contribuint a significar Catalunya, en oferir al sector la sala blanca privada de semiconductors més gran del sector al sud d’Europa, amb 500 m² per a la producció de sèries curtes de microxips.
En el camp de les institucions que fan recerca, cal fer esment de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i la seva tasca per desenvolupar nous substrats flexibles per a xips innovadors.