En los últimos meses la industria del automóvil se ha visto obligada a lidiar con una segunda crisis, derivada de la pandemia de la Covid-19. Al cierre de mercado inicial y la caída de la demanda, que ha generado una primera recesión, se ha sumado la falta de ‘chips’, una pieza minúscula -hasta ahora desconocida- y que afecta a todas las marcas a la hora de fabricar un coche.

Tanto es así que prácticamente todos los fabricantes se han visto de una manera u otra afectados y han estado obligados a parar la producción. Para intentar comprender qué es lo que está pasando, cuántos chips tiene un automóvil y cómo de complejo es fabricar estos elementos minúsculos hemos recurrido a Bosch.

Este fabricante de componentes es una de las voces más autorizadas en la industria del automóvil para explicar la situación. Buena muestra de ello es que recientemente acaba de abrir de una nueva fábrica en Alemania tras invertir 1.000 millones. Estas son las respuestas que nos ha facilitado Bosch para intentar comprender la crisis de los ‘chips’ que vive el automóvil...

¿Cómo son los microchips que incluyen los automóviles? ¿Por qué son tan importantes?

Los microchips están integrados en prácticamente todos los tipos de sistemas eléctricos y son una tecnología clave del mundo conectado. Bosch fabrica chips para vehículos y también para electrónica de consumo.

¿Cómo son los microchips que tienen los coches?

Dentro de los vehículos, diferenciamos los chips para sensores microelectromecánicos (MEMS) y, por otro lado, los semiconductores de potencia.

¿Qué son los MEMS?

Los MEMS, son rectangulares o cuadrados, más pequeños que la cabeza de un alfiler y tienen entre uno y cuatro milímetros de alto. Actúan eficazmente como órganos sensoriales en una amplia gama de aplicaciones diferentes en vehículos. Además, proporcionan a las unidades de control información importante. Existen sensores de aceleración, presión, velocidad de giro, de flujo másico y de campo magnético.

Los microchips están presentes en todos los coches.

¿Para qué sirven?

Los sensores MEMS consisten principalmente en un elemento MEMS y un ASIC en una pequeña placa de circuito. Todo el objeto está cubierto por una carcasa protectora. Los ASIC, circuitos integrados específicos de la aplicación actúan como los cerebros: procesan la información de los sensores MEMS y desembocan acciones adicionales. Por ejemplo, despliegan los airbags de un vehículo exactamente en el momento adecuado.

¿Cómo son los semiconductores?

Los semiconductores de potencia se encargan del control y la conmutación de altas corrientes y tensiones eléctricas. Para manejar esto, están equipados con propiedades especiales de conmutación y conducción, ya que las altas corrientes y voltajes destruirían los componentes semiconductores comunes.

En los vehículos eléctricos e híbridos, por ejemplo, controlan el flujo de energía en la electrónica de potencia entre la batería y el motor eléctrico y garantizan que la electricidad se utilice de la manera más eficiente posible.

¿Cuántas empresas los fabrican? ¿Bosch es una de ellas?

Hay diferentes empresas que los producen, localizadas principalmente en Asia. Bosch fabrica sensores MEMS, circuitos integrados y semiconductores de potencia requisitos internos, si bien una gran parte de la cartera se ofrece también al mercado.

¿Cuántas fábricas tiene Bosch para los microchips?

Bosch tiene dos plantas de producción, una en Reutlingen, donde se fabrican obleas de 150 y 200 mm., y la nueva planta de Dresde, donde se aplica la nueva tecnología de 300 mm. Bosch desarrolló la técnica de microfabricación para sensores MEMS hace casi 25 años y ahora es un líder del mercado mundial en este campo.

¿Por qué se ha generado esta crisis de chips?

Hasta que llegó el confinamiento a causa del COVID-19, la situación era estable, pero luego el mercado se desestabilizó debido a varios factores. El mercado se vio sorprendido por una demanda inusual para todo tipo de productos y bienes de consumo, mientras que las fábricas de automóviles paraban la producción.

A esto le siguió una rápida recuperación económica en China, que contribuyó a aumentar aún más la demanda. Y el problema es que la producción de los semiconductores es lenta (en algunos casos hasta meses). Por ello, el mercado mundial está experimentando actualmente una escasez general de ciertos componentes semiconductores, específicamente circuitos integrados (IC) como microcontroladores (MCU) y circuitos integrados de aplicaciones específicas (ASIC).

Adicionalmente, la situación se ha visto agravada por la escasez adicional en la cadena de suministro debido a un incendio en la fábrica de obleas de un importante fabricante de semiconductores y a las paradas de producción relacionadas con la climatología en otros fabricantes.

Un ejemplo de los chips son lo sensores que despliegan los airbags. Hyundai

¿Cuántos chips tiene un coche y qué hace cada uno?

Los coches tienen numerosos chips, dependiendo también del equipamiento en sistemas de seguridad, de infoentretenimiento por lo que es difícil poder dar una cifra.

Podemos dar las cifras de chips que equipan de Bosch. En 2016, cada vehículo nuevo en todo el mundo equipaba de media más de nueve chips de Bosch, en dispositivos tales como la unidad de control del airbag, el sistema de frenos o el de asistencia al aparcamiento.

En 2019, esta cifra ya era de más de 17. En otras palabras, su número se ha duplicado en unos pocos años. En los próximos años, los expertos esperan ver el mayor crecimiento en los sistemas de asistencia al conductor, de información y entretenimiento y en la electrificación de la propulsión.

¿Son piezas muy difíciles de desarrollar?

Sí, lo son. Un microchip consta de muchas capas superpuestas, como los pisos de un rascacielos. Aproximadamente 30 capas que se apilan una encima de la otra en un microchip. Cada una tiene una función particular, como conducir electricidad o formar resistencias.

Para crear estas capas, la oblea tiene que pasar por cientos de pasos. En ellos, se depositan capas delgadas adicionales sobre la oblea y se estructuran. Primero, se depositan capas individuales sobre la oblea cruda, se recubren con fotorresistente y luego se exponen a través de una fotomáscara.

Solo se endurece el fotorresistente expuesto, mientras que el recubrimiento que ha permanecido blando se elimina con una solución de grabado. Las superficies que han sido “desnudadas” de esta manera, están ahora sujetas a procesos físicos, como resultado de los cuales el material adquiere las propiedades eléctricas requeridas.

Después, cualquier fotorresistente restante se elimina mediante limpieza. Ahora se deposita una nueva capa sobre la capa de oblea tratada de esta manera, y el proceso comienza de nuevo, con una fotomáscara para la siguiente capa y el proceso asociado.

La llegada de los eléctricos ha aumentado el número de chips. Shutterstock / Smile Fight

¿Cuánto tiempo se tarda en fabricarlos?

Cuantas más capas se creen, más complejo y poderoso será el chip. De esta manera, se crean componentes activos y pasivos en la oblea. Las pistas conductoras de metal los conectan con un circuito.

Una oblea puede tardar varios meses en pasar por todas estas etapas del proceso. A continuación, se comprueba la funcionalidad de todos los circuitos que se han creado mientras todavía están en la oblea. Luego, la oblea se divide en chips individuales y se empaquetan en su típica carcasa de plástico. Después de una prueba de funcionamiento adicional, los microchips están listos para usarse en muchas partes, componentes y sistemas electrónicos.

¿Son caros?

Respecto al precio, solo podemos decir que en 1998, el valor de la microelectrónica en un coche nuevo era de 120 euros. Para 2018, este valor había ascendido a 500 euros y, en 2023, se espera que supere los 600 euros.

¿Cuántos chips necesita la industria del automóvil al año?

Teniendo en cuenta que la producción mundial de vehículos para este año se prevé en 85 millones de coches y que sólo Bosch equipa de media 17 chips por coche, ya estaríamos hablando de casi 1.500 millones. Teniendo en cuenta el resto de fabricantes de semiconductores, estamos hablando de un mercado de algunos miles de millones de unidades.