Era previsible, estaba en el guión. Huawei ha desarrollado un método propio para fabricar chips diminutos, equivalentes a los más avanzados de TSMC, Intel y Samsung, y sin depender del software estadounidense de diseño (EDA) o de las líneas de producción ultravioleta extrema (EUV) de la holandesa ASML, que le están vedadas por voluntad de Washington . Se trata de construir los chips en altura, tridimensionales, a base de interconectar los transistores de las múltiples capas, vertical y horizontalmente, sistema bastante similar al que se usa en las memorias de semiconductor, pero de puesta a punto más completa. Y que podría traer una auténtica revolución a la industria de los semiconductores.
Una revolución muy necesaria porque, de entrada, permitiría seguir miniaturizando los chips durante toda la próxima década. E incluso más allá, cuando toda la competencia, incluidos TSMC, Intel y Samsung, pronto se encontrará con que no puede compactar más los chips con sus sistemas de escalado geométrico, aunque sigan asegurando las respectivasus hojas de ruta con inversiones que, a la hora de la verdad, aportan mejoras marginales. Antes de cantar victoria, la compañía china tendrá que pasar de la teoría a la práctica y demostrar que funcionan realmente los chips Kirin, que ha prometido introducir en sus smartphones de finales de año y que ya incluirían el nuevo método de fabricación.
Para hacer el anuncio con la merecida solemnidad, Huawei ha elegido la conferencia internacional de mayor prestigio científico en el mundo de los semiconductores, el IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), cuya edición 2026 se ha celebrado en Shanghai el pasado 25 de mayo. Ha confiado esa misión a su mejor exponente, Tingbo He, ingeniera eléctrica que encabeza el comité científico de Huawei y ha liderado el negocio y diseño de semiconductores de la compañía durante los últimos veintidós años. Traducido, el título de su ponencia va al grano: “Un nuevo camino práctico para los semiconductores”.
Tanto el escenario elegido para el anuncio como el sólido prestigio acumulado por Teresa He [como se hacía llamar cuando presidía la filial HiSilicon] sugieren que no se trata de un farol y que la compañía tiene indicios claros de que va a conseguir su objetivo. Además, no se trata de un futurible sino de algo que podrá juzgarse dentro de pocos meses.
“Seis años atrás – explicó He – la miniaturización geométrica había alcanzado una meseta [por lo que] empezamos a reconsiderar la ley de Moore y la naturaleza de los sistemas electrónicos hasta que comprendimos que la evolución de los semiconductores no residía solamente en la miniaturización geométrica”. En esencia, el nuevo método se basa en fabricar varios chips iguales de dos dimensiones e irlos apilando e interconectar los transistores (el elemento básico de todo circuito electrónico) hacia arriba y hacia abajo, formando un conjunto de circuitos tridimensional. Estos chips se fabricarían con transistores de tamaño respetable (hasta 14 nanómetros físicos) con la tecnología ultravioleta profunda (Deep Ultraviolet) comúnmente disponible y con el software que puede obtenerse en el mercado sin restricciones. Dos condiciones que explican por qué Huawei se ha tomado tanto trabajo para hallar una alternativa
La ventaja del nuevo método reside en que la distancia que han de recorrer los electrones se puede acortar mucho, porque los transistores de las distintas partes de los circuitos pueden estar más próximos al conectarse tanto horizontal como verticalmente, hacia arriba y hacia abajo, para recorrer la mínima distancia. En un diseño tradicional de chips 2D, no puede haber atajos para ir de un sitio para otro porque las pistas van en un mismo plano, mientras que sí se pueden encontrar recorridos más cortos en distintos planos.
Se trata de pasar del escalado geométrico de los chips actuales al escalado temporal que permite el diseño en tres dimensiones; expresado de otro modo, se trata de que los electrones de los transistores pasen de recorrer nanómetros (nm) como ahora, a tardar picosegundos (ps) o como máximo nanosegundos (ns) a nivel de dispositivo.
El gráfico siguiente ayuda a entenderlo. A nivel de circuito, se trabaja en una escala temporal de nanosegundos o microsegundos; a nivel de chip, de microsegundos o milisegundos y en el caso de un sistema completo, de milisegundos a segundos. Huawei pretende que a nivel de dispositivo, los electrones se desplacen en billonésimas de segundo y, en un sistema complejo, en milisegundos. Huawei pretende que una vez implantados en un dispositivo, los electrones se desplacen en billonésimas de segundo (picosegundos) y, en un sistema complejo, en milésimas de segundo (milisegundos).
La dificultad de un sistema de circuitos tridimensional no está en fabricar cada uno de los pisos, porque se utiliza tecnología madura (y disponible libremente) sino en que cada piso sea exactamente igual y coincidan las alineaciones de las conexiones para que la intensidad de corriente vaya de arriba para abajo o viceversa y no sólo en un mismo plano de dos dimensiones. Según los cálculos expuestos por He, con un diseño específico de circuitos 3D se puede conseguir un aumento del 55% en la densidad de transistores y el 41% de mejora de eficiencia energética si se compara con los diseños 2D tradicionales.
En consecuencia, ha bautizado la innovación como Ley de escalado Tau (τ) que se complementa con la arquitectura 3D llamada LogicFolding. Así de simple y de revolucionario a la vez. Huawei consigue trasladar la complejidad de construir un circuito 2D extraordinariamente denso a la interconexión tridimensional de varios circuitos relativamente menos densos (y por tanto más sencillos de construir). Pero, conforme se logre depurar y mejorar este sistema de interconexión, como sin duda, espera, podrán hacer conjuntos tridimensionales más densos, por lo menos durante la próxima década, y sin la espada de Damocles del método convencional, sus costes crecientes y sus rendimientos menguantes. Como poco, se alejaría el callejón sin salida en que se encuentra la industria.
Con todo, el principal problema al que se enfrenta Huawei no es únicamente conseguir un conjunto sin defectos sino disipar el calor generado por el circuito tridimensional. En un chip 2D, espaciando adecuadamente los puntos críticos que generan más calor, se puede lograr que se disipe el aumento de temperatura. Pero con calor generándose por arriba y por abajo, la complejidad del diseño para que el conjunto no se funda aumenta necesariamente. La prueba que demostrará si el sistema es o no viable, se verrá con el chip Kirin 9050, fabricado tridimensionalmente. Como es evidente, en un aparato tan compacto como un smartphone, las posibilidades de evacuar el calor generado por la CPU Kirin son ínfimas y el reto es mayúsculo.
Las tecnologías, hoy más que nunca, se encuentra en una intersección con la geopolítica, con mucho de amalgama. Si Huawei lograra que su método funcione, habrá dado un paso de gigante hacia la autonomía tecnológica que Donald Trump ha tratado de cercenarle. De eso se trata. Y de dinero. De momento, nadie ha mencionado el coste del nuevo método de fabricación, pero se entiende que no sea el momento. Es muy probable que el coste unitario y absoluto de fabricar la próxima generación de Kirin 3D sea fuente de pérdidas, pero ya habrá tiempo para ajustarlos. La ecuación seria aproximadamente esta: los semiconductores – principalmente los procesadores – dejarán de estar constreñidos por los límites físicos de juntar transistores o por los costes de combinar una mayor densidad con una mejora decreciente de prestaciones.
Y no hay que pensar sólo en los smartphones y otros dispositivos habituales. Huawei ha desarrollado una tecnología propia de interconexión óptica de alta velocidad, porque su ambición no es producir chips aislados, por muchas capas que tengan, sino conectar estos “rascacielos” 3D hasta formar un conjunto completo de centros de datos IA, con CPU, GPU, NPU y memoria distribuida. Este es un aspecto que, con razón, debería preocupar a Nvidia: el año pasado por estas fechas, Jensen Huang admitía que el mercado chino para sus chips de IA se había reducido a la mitad; en la actualidad debería haber caído casi a cero. Y como China representa la mitad del negocio mundial de IA, si Nvidia no tiene acceso a China, sus avances se verán frenados – tanto como los de AMD e Intel, entre otros, aunque estos sobreviven en ese mercado vendiendo CPU – mientras que el sistema de Huawei tendría expedito el acceso a su mercado nacional sin cortapisa alguna.
El plan de Huawei prevé para el 2031 estar en condiciones de fabricar conjuntos de chips 3D con prestaciones equivalentes a los de 1,4 nanómetros 2D (también equivalentes) que TSMC anticipa para ese año. Huawei – ha dicho Tingbo He – ya cuenta con más de 150 diseños de circuitos distintos para el nuevo método de fabricación. El chip Kirin sería el primero de un catálogo y el siguiente objetivo sería, si todo sale como está previsto, desarrollar y fabricar chips Ascend 3D para IA [ya fabrica varios Ascend IA, con tecnología de varios años porque no tiene acceso a la de TSMC.]
Por si fuera poco, Huawei ha desarrollado la tecnología propietaria de interconexión óptica de alta velocidad, ya que su ambición no se limita a ofrecer chips aislados, por muchas capas que tengan, sino sino también conectar estos diversos “rascacielos” 3D entre sí hasta formar un conjunto completo de centros de datos IA, con CPU, GPU, NPU y memoria distribuida.
El argumento subyacente para este nuevo paradigma se encuentra en las conocidas leyes de Moore y Dennard, que durante más de cuarenta años han implicado reducciones de costes y aumentos continuados de prestaciones en transistores cada vez más diminutos y chips cada vez más densos. Hace años que estos postulados, generosamente publicitados como si fueran eternos, no dan más de sí. Es un hecho reconocido por la industria que en la próxima década no se podrá continuar reduciendo el tamaño de los chips (y de los transistores) al toparse con las leyes de la física al alcanzar el nivel subatómico. Podrá, eso sí, continuar el escalado geométrico tres o cinco años más, con una densidad de los transistores de 1,4 nanómetros (equivalentes a 14 Angstrom), pero acercándose al límite de los actuales procesos de fabricación.
En estos momentos, TSMC, que pasa por ser el fabricante de chips más sofisticado, tiene su tecnología N3C (el equivalente de tres nanómetros) muy evolucionada en capacidad de producción y coste y muy avanzada la N2P (de 2 nanómetros), al igual que Intel y Samsung. Por su lado, TSMC confía en que podrá fabricar chips con diseño equivalente (atención al adjetivo) a 1,4 nanómetros, con transistores tan juntos que difícilmente los electrones podrán trasladarse de un sitio para otro sin descarrilar. En todo caso, las hojas de ruta para la próxima década guardan silencio o son muy parcas en detalles. En este sentido, la aparición de He en el ISCAS de este año ha sido un revulsivo.
Hace seis años, ha contado He, Huawei se vio forzado a desarrollar un sistema completamente nuevo de fabricación de chips por dos motivos fundamentales. El primero, porque Estados Unidos prohibió, al final del primer mandato de Donald Trump, que se exportara a China el software de diseño cuya propiedad intelectual controla y forzó al fabricante holandés de litografía avanzada ASML a no vender a China sus líneas EUV. También prohibió que TSMC fabricara para Huawei procesadores para smartphones pese a haber sido diseñados por la compañía china.
El segundo motivo esgrimido es que en 2020 ya se veían las consecuencias del embargo tecnológico contra China, pero también que la fabricación de semiconductores avanzados se acercaba a un callejón sin salida. Gracias a un aumento colosal de las inversiones, TSMC ha logrado seguir el ritmo de miniaturización, mientras que Intel y Samsung sólo recientemente han podido lucir un porcentaje de chips sin defectos aceptable con tecnologías similares. Este segundo motivo es lo que decidió a He, con el pleno respaldo de la más alta dirección, a emprender ese nuevo camino del que seis años después puede presumir.
La prensa estadounidense ha sido muy recatada en la presentación de este anuncio. Desde su primera presidencia, Donald Trump dejó diseñada una estrategia, prolongada por Joe Biden, cuyo objetivo era evitar que Huawei (y China) pudieran acceder a la tecnología última de fabricación de chips. Ciertamente, el anuncio chino de mayo torpedea esa estrategia.
[informe de Lluís Alonso]