Uno de los investigadores de la sala blanca de Imec. Imec
Dentro de la sala blanca donde ASML, TSMC y Samsung colaboran para desarrollar la próxima generación de chips
DISRUPTORES entra en el laboratorio de Imec, en Lovaina (Bélgica), uno de los pilares europeos en la carrera global por los semiconductores, cuyo modelo de investigación se replicará en Málaga.
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Tras unas cristaleras que recorren un largo pasillo, decenas de investigadores completamente cubiertos con monos blancos, mascarillas y guantes trabajan sobre obleas de silicio.
No hay logotipos de grandes tecnológicas en las paredes, ni largas cadenas de producción. Tampoco el ruido constante que suele acompañar a una fábrica.
En Imec, el mayor centro europeo de investigación en microelectrónica, el protagonista es el silencio, la extrema limpieza y la precisión.
La primera impresión al atravesar el acceso es que todo está diseñado para no dejar nada al azar. A diferencia de los que trabajan en el interior, al reducido grupo de medios internacionales -entre los que se encuentra DISRUPTORES - EL ESPAÑOL- no se le permite pasar más allá de ese pasillo hermético.
Pero antes de iniciar el recorrido, todos hemos tenido que enfundar nuestro calzado con un protector como medida de precaución. Cualquier alteración, por mínima que sea, puede alterar un entorno que debe permanecer estable.
Dentro de la sala blanca
La persona que ejerce de guía explica que la temperatura se mantiene en 21,5 grados y la humedad en torno al 40%.
Pero el mayor enemigo no es el calor, sino el polvo. Por eso, el aire se renueva y filtra de forma continua para mantener unas condiciones de limpieza muy superiores a las de cualquier entorno convencional.
Durante la visita explican por qué de una forma muy gráfica y contundente: “Una sola partícula sobre un chip es como colocar una roca en mitad de una autopista".
Incluso los bolígrafos, los cuadernos o las mochilas deben estar fabricados con materiales especiales que apenas desprenden partículas.
Las propias obleas tampoco quedan expuestas al ambiente de la sala. Se transportan dentro de unos recipientes herméticos, conocidos en la industria como FOUP (Front Opening Unified Pod), que se acoplan directamente a las máquinas para que no entren en contacto con el aire. De esta forma, se evita cualquier tipo de contaminación.
"Aunque esta es una sala blanca de clase 1.000, dentro de esos contenedores las condiciones son incluso superiores", explica la guía mientras señala los conductos que recorren parte del techo de la sala. Una clasificación que hace referencia a la concentración de partículas en el aire: cuanto menor es ese número, mayor es el nivel de limpieza.
Aquí no se fabrican chips
Esta gran nave donde impera el color blanco es el corazón de Imec. Aunque las instalaciones recuerdan a una planta industrial, aquí no se producen procesadores. La diferencia es precisamente esa: en lugar de fabricar chips, investigan cómo deberán fabricarse en la próxima década.
Unas investigaciones que responden a un propósito muy concreto: “Cada vez que conseguimos reducir la escala de un transistor, el beneficio se multiplica en todo el sistema. Esa ha sido la magia de la industria de los semiconductores y seguirá siéndolo", asegura Patrick Vandenameele, CEO de Imec desde el pasado mes de abril, en un encuentro previo a la visita.
Sala blanca de Imec en Lovaina (Bélgica). Imec
Una vez validadas, muchas de esas tecnologías se incorporarán, entonces sí, a la fabricación de procesadores para inteligencia artificial, automoción, telecomunicaciones o centros de datos. Enormes herramientas de litografía, deposición, grabado e inspección permiten probar nuevos materiales, nuevas arquitecturas de transistores o nuevos procesos de fabricación.
La instalación funciona con una flexibilidad que sería impensable en cualquier fábrica convencional: “Los procesos cambian continuamente para adaptar los experimentos, probar nuevas recetas o validar tecnologías que todavía están lejos de llegar al mercado”.
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En muchas ocasiones ni siquiera se completa un chip entero. Basta con fabricar unas pocas capas para comprobar cómo se comportan e interactúan entre sí determinados materiales o si una nueva arquitectura ofrece mejores resultados.
La actividad tampoco se detiene nunca. Mantener apagada la instalación supondría romper la estabilidad ambiental necesaria para los procesos de investigación, por lo que el laboratorio funciona las 24 horas del día mediante turnos continuos de trabajo.
La máquina más avanzada del mundo
Dedicada a investigar con obleas de 300 milímetros de diámetro (el tamaño estándar de las que se emplean para fabricar los chips más avanzados) y construida en distintas fases con una inversión acumulada de 3.500 millones de euros, esta sala blanca alberga unos 200 equipos de producción de semiconductores procedentes de casi todos los grandes fabricantes del mundo.
Entre ellos, y desde la cristalera, DISRUPTORES - EL ESPAÑOL logra ver la nueva High-NA EUV de ASML, considerada la máquina de litografía ultravioleta extrema (EUV) más avanzada del mundo.
Detalle de una de las máquinas de la sala blanca de Imec. Imec
"Es una de las máquinas más complejas jamás construidas por el ser humano", asegura la guía. "Para generar la luz ultravioleta extrema que necesita, dispara gotas microscópicas de estaño con un láser hasta convertirlas en plasma. Después, esa luz rebota en un sofisticado sistema de espejos antes de proyectar sobre la oblea los patrones que permitirán construir el chip".
Gracias a esta infraestructura, ya investigan procesos de fabricación de dos nanómetros e inferiores, entrando en la denominada era ángstrom. Un concepto con el que se identifica una nueva generación de semiconductores más pequeños, eficientes y potentes.
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La precisión exigida es tal que el propio edificio está diseñado para aislarlo de las vibraciones del exterior. "La sala blanca está construida como una caja dentro de otra y apoyada sobre cientos de pilares que absorben cualquier vibración, incluso las provocadas por el tráfico de las carreteras cercanas", explica la responsable del recorrido.
Muchas de las máquinas incorporan, además, sus propios sistemas de estabilización para garantizar que cualquier movimiento, por pequeño que sea, no altere procesos que se miden en nanómetros.
Colaboración entre rivales
Pero lo más llamativo de este centro de investigación no son sus máquinas, es su modelo de colaboración, poco habitual en la industria, y una de las principales razones por las que Europa considera a Imec como un actor estratégico dentro de su política de semiconductores.
"Hoy ninguna fundición va a dedicar capacidad de producción a un pequeño proyecto experimental. Gracias a esta infraestructura, tecnologías como las nuevas memorias, la fotónica o el empaquetado avanzado pueden alcanzar un nivel de madurez suficiente antes de dar el salto a la industria", asevera el CEO.
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De ahí la importancia de que compartan laboratorio ingenieros de ASML, Intel, Samsung, TSMC, fabricantes de materiales, proveedores de equipos, universidades y centros de investigación.
“En lugar de desarrollar la innovación de forma secuencial, todos trabajan juntos, intercambian información y aceleran el desarrollo de la siguiente generación tecnológica", explica Vandenameele.
Porque ya no basta con optimizar un transistor, “hay que entender el sistema completo: memoria, computación, interconexiones y software deben diseñarse conjuntamente", apunta.
De Lovaina a Málaga
La visita coincide con un momento decisivo para el instituto. Mientras Europa intenta reforzar su autonomía tecnológica frente a Estados Unidos y Asia, Imec prepara su desembarco en Málaga.
El objetivo es trasladar a España el modelo de investigación colaborativa que ha convertido a Lovaina en una referencia. Tendrá una sala blanca dedicada al desarrollo de nuevas tecnologías para semiconductores que, se espera, coloque a nuestro país en un lugar de interés destacado en el mapa de esta industria.
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"No queremos construir solo un edificio, queremos crear un ecosistema alrededor de la sala blanca y que universidades, centros tecnológicos y empresas españolas puedan innovar con nosotros", explica Karel van Gils, máximo responsable de Imec Spain, a la prensa española presente en Lovaina.
Al margen de los datos o de la geopolítica, recorrer la sala blanca permite entender una idea que, con los últimos vaivenes a los que se ha visto abocado el mundo, muchos habrán pasado por alto: la inteligencia artificial, la computación cuántica, el vehículo conectado o los futuros centros de datos no empiezan en una fábrica.
Porque detrás de esas cristaleras ya se están investigando las tecnologías que en los próximos diez años guiarán los pasos hacia el futuro de los chips.
Cinco tecnologías para la próxima década
Más allá de la sala blanca, Imec ya trabaja en las tecnologías que, según su CEO, Patrick Vandenameele, marcarán la siguiente generación de semiconductores.
La primera es CMOS 2.0, una evolución de la Ley de Moore que combina transistores en tres dimensiones y un diseño conjunto de todo el sistema. La segunda son las memorias avanzadas, que acercan el procesamiento a los datos para acelerar la inteligencia artificial.
La tercera apuesta es la fotónica integrada, que utiliza la luz para comunicar procesadores y memorias con mayor velocidad y menor consumo. La cuarta son los chiplets, pequeños chips especializados que se ensamblan como módulos para aplicaciones como la robótica o el vehículo autónomo.
Y, por último, la quinta mira un poco más allá: la computación cuántica, donde Imec desarrolla las tecnologías necesarias para controlar y escalar los futuros ordenadores cuánticos.
