Si aquests dies esteu aprofitant per fer les compres per Nadal, veureu que les botigues d’electrònica s’estan quedant sense estoc dels productes de més demanda. La indústria de l’automòbil fa uns quants mesos que estan tenint bastants problemes per suplir tota la demanda. La cadena de subministrament de molts productes està alterada, i se n’està culpant a l’escassetat de microxips, però per què?

Els microxips estan pertot arreu

Actualment, vivim envoltats d’objectes electrònics: des del telèfon mòbil que portem a la butxaca fins al nostre cotxe. Fins i tot podem trobar microxips a la rentadora, al raspall de dents elèctric, o a la nevera. Però durant els mesos vinents podríem arribar a tenir problemes per canviar-los perquè n’hi haurà molt poca oferta.

Ens trobem en una crisi d’escassetat de microxips

Els principals proveïdors de xips al món, l’empresa taiwanesa TSMC i la coreana Samsung, porten un retard en les entregues de microxips de mesos. Per aquesta raó, els dirigents de les grans companyies de l’electrònica ja fa temps que avisen que no podran satisfer la creixent demanda dels seus productes. 

I no només estan tenint problemes els gegants de dispositius electrònics. La producció d’automòbils s’ha endarrerit notablement enguany a conseqüència de la falta de xips. S’estima que al primer semestre es van deixar de produir més de 230.000 cotxes a les fàbriques de l’Estat Espanyol, mentre que milers romanen aparcats, esperant aquests components electrònics.

I què són aquests xips?

Els xips ‒també coneguts com a semiconductors, microxips o circuits integrats- funcionen com el cervell dels aparells electrònics. Es tracta d’un conjunt de circuits electrònics col·locats en una peça plana de silici. Aquests circuits contenen transistors que actuen com a interruptors elèctrics en miniatura, deixant passar o no el corrent elèctric.  

Els xips es van originar amb la invenció del transistor

El 1947 en William B. Shockley i el seu equip als laboratoris d’AT&T van descobrir que, en certes circumstàncies, els electrons formen una barrera a la superfície de cristalls semiconductors. Manipulant aquesta barrera, van aprendre a controlar el flux d’electricitat a través d’aquests cristalls. Així, controlant el flux d’electrons a través dels cristalls semiconductors, l’equip de Shockley va dissenyar un aparell que es comportés com un interruptor de senyals elèctrics: el transistor.

1: Els elements que més s’utilitzen com a semiconductors són el silici i el germani.

L’estudi de mètodes per crear aparells electrònics tot usant materials sòlids es coneix com a electrònica d’estat sòlid. Aquests aparells eren més robusts, fàcils de treballar, fiables, barats i petits que les vàlvules de buit ‒usades en l’electrònica primitiva.

2 (esquerra): Les vàlvules de buit eren uns aparells capaços de permetre el pas de corrent elèctric entre els seus elèctrodes de forma controlada en funció de diverses condicions.
3 (dreta): El primer transistor consistia en un bloc de germani amb dos contactes d’or molt junts sostinguts amb una molla.

Amb aquests principis i materials, els enginyers van començar a crear altres components elèctrics, com les resistències i els condensadors. Ara que els aparells elèctrics es podien fer tan petits, la part més gran d’un circuit elèctric era el cablejat que els connectava.

I com van aconseguir reduir la mida d’aquests circuits?

L’any 1958, els enginyers de les companyies Texas Instruments i Fairchild Semiconductor van pensar que podrien posar petits camins de metall- típicament alumini o coure- directament a sobre dels materials semiconductors. Aquests camins de metall feien la funció dels cables i els permetien connectar tot el circuit d’una manera integrada.  

Els circuits integrats, o el que actualment anomenem xips, poden contenir centenars de milers de transistors en un sol tros de material semiconductor de la mida d’un pèsol. 

Actualment els xips estan formats per diverses capes

Avui en dia, els circuits integrats estan formats per més de 30 capes, que poden tenir un gruix de fins a 50 nanòmetres (1 mil·límetre = 1 milió de nanòmetres). Els diferents components dels xips s’han de col·locar amb una precisió de nanòmetres, i aquí és on rau la complexitat de la seva fabricació.

I per què hi ha escassetat d’aquests xips?

Amb la pandèmia de COVID-19, moltes fàbriques van tancar, fent que els subministraments necessaris per a la fabricació de xips no estiguessin disponibles durant diversos mesos. A més, la demanda d’aparells electrònics ha augmentat, ja que cada vegada hi ha més objectes que necessiten aquests xips per a funcionar, i la fabricació d’alguns d’aquests xips és cada vegada més complexa. Tot plegat ha causat que les comandes de xips als fabricants s’anessin acumulant cada vegada més.

Però el problema no només està en la seva fabricació

Com que la fabricació dels xips és tan complexa, molts fabricants d’aparells electrònics n’havien externalitzat la producció a empreses cada vegada més especialitzades. Aquestes empreses estan sobretot localitzades a països asiàtics, com Corea o Taiwan. 

A mesura que la COVID s’anava estenent pel continent asiàtic, els ports van anar tancant, de vegades durant mesos. El 90% de l’electrònica mundial passa pel port xinès de Yantian. Aquest port va haver de tancar recentment a causa d’un brot de COVID, tot deixant centenars de vaixells de càrrega esperant per atracar-hi.

4. Les empreses TSC, a Taiwan, i Samsung, a Corea del Sud, són els principals fabricants de microxips al món.

Un cop els ports van obrir, van aparèixer tot de “colls d’ampolla” a causa de la quantitat d’articles que s’havien de transportar. Hi ha moltes parts del transport a la cadena de subministrament que no tenen prou capacitat per fer front a aquesta acumulació, ni tampoc la mà d’obra, considerablement reduïda a causa de la pandèmia. Tot això ha portat la cadena de subministrament en una crisi encara més profunda.

Ja per acabar…

A tots aquests successos se li han d’afegir dos factors més. Aquest 2021 el país de Taiwan, el líder de la fabricació de semiconductors, ha patit la pitjor sequera dels últims seixanta anys. Això ha suposat un endarreriment de la seva indústria, ja que l’aigua és un dels elements fonamentals per la fabricació de xips. A més, s’hi ha d’afegir les restriccions provinents de la guerra comercial entre la Xina i els Estats Units, que estan tenint una repercussió global.

Si la producció dels microxips ha de continuar depenent del continent asiàtic, podem esperar que hi hagi més crisis en els anys vinents. Els experts asseguren que el desequilibri entre l’oferta i la demanda d’aquests aparells es mantindrà com a mínim un any més. És evident que fins que el món occidental no en reformuli el model de fabricació i la cadena de subministrament no s’acabarà de solucionar aquest problema.

Per saber-ne més

Popular Science – Understanding the global chip shortage, a big crisis involving tiny components

Britannica – Integrated circuit – Types, uses & function

Xataka – La crisis de los semiconductores es la consecuencia de una tormenta perfecta: por qué no es tan fácil resolverla simplemente fabricando más chips

Utilització de les imatges

1: PVEducation