China se apresura a desarrollar su ecosistema de chips de IA ante las restricciones estadounidenses. Así se compara su cadena de suministro.

Ahora que Estados Unidos restringe la compra de semiconductores avanzados utilizados en el desarrollo de inteligencia artificial, Beijing está poniendo sus esperanzas en alternativas nacionales como Huawei.

La tarea se ha vuelto más desafiante por el hecho de que las restricciones estadounidenses no solo inhiben el acceso de China a los chips más avanzados del mundo, sino que también restringen el uso de tecnología vital para crear un ecosistema de chips de IA.

Estas restricciones abarcan toda la cadena de valor de los semiconductores, desde los equipos de diseño y fabricación utilizados para producir chips de IA hasta elementos de apoyo como los chips de memoria.

Pekín ha movilizado decenas de miles de millones de dólares para intentar llenar esos vacíos, pero si bien ha logrado "forzar la fuerza" para lograr algunos avances, aún tiene un largo camino por recorrer, según los expertos.

"Los controles estadounidenses a las exportaciones de chips avanzados de inteligencia artificial de Nvidia han incentivado a la industria china a desarrollar alternativas, pero al mismo tiempo han dificultado que las empresas nacionales lo hagan", dijo Paul Triolo, socio y vicepresidente sénior para China de la firma de asesoría DGA-Albright Stonebridge Group.

Así se compara China con el resto del mundo en cuatro segmentos clave necesarios para construir chips de IA.

Nvidia es considerada la empresa líder mundial en la fabricación de chips de IA, pero es importante entender que en realidad no fabrica los chips físicos que se utilizan para el entrenamiento y el cálculo de la IA.

En lugar de eso, la empresa diseña chips de IA, o más precisamente, unidades de procesamiento gráfico. Los pedidos de diseños de GPU patentados por la empresa se envían posteriormente a fundiciones de chips, fabricantes especializados en la producción en masa de productos semiconductores de otras empresas.

Si bien competidores estadounidenses como AMD y Broadcom ofrecen diversas alternativas, los diseños de GPU de Nvidia son ampliamente reconocidos como el estándar de la industria. La demanda de chips Nvidia es tan fuerte que los clientes chinos han seguido comprando cualquier chip de la compañía que han podido conseguir.

Pero Nvidia está lidiando con las restricciones cada vez más estrictas de Washington. La compañía reveló en abril que las restricciones adicionales le habían impedido vender su procesador H20 a clientes chinos.

El H20 de Nvidia era una versión menos sofisticada de su procesador H100, diseñado específicamente para eludir los controles de exportación anteriores. Sin embargo, según los expertos, seguía siendo más avanzado que cualquier producto disponible en el país. Pero China espera cambiar eso.

En respuesta a las restricciones, más empresas chinas de semiconductores han entrado en el sector de los procesadores de IA. Entre ellas, se incluyen una amplia gama de empresas emergentes, como Enflame Technology y Biren Technology, que buscan absorber los miles de millones de dólares de la demanda de GPU que dejó Nvidia .

Pero ninguna empresa china parece estar más cerca de ofrecer una verdadera alternativa a Nvidia que la división de diseño de chips de Huawei, HiSilicon.

La GPU más avanzada de Huawei en producción en masa es la Ascend 910B. Se esperaba que la nueva generación de la Ascend 910C comenzara a distribuirse en masa en mayo, aunque no se han publicado novedades.

Dylan Patel, fundador, director ejecutivo y analista jefe de SemiAnalysis, dijo a CNBC que, si bien los chips Ascend siguen estando por detrás de Nvidia, muestran que Huawei ha estado logrando un progreso significativo.

"En comparación con los chips de Nvidia con restricciones de exportación, la diferencia de rendimiento entre Huawei y el H20 es inferior a una generación completa. Huawei no se queda atrás de los productos que Nvidia puede vender en China", afirmó Patel.

Agregó que el 910B se encontraba dos años por detrás de Nvidia respecto del año pasado, mientras que el Ascend 910C se encontraba sólo un año por detrás.

Pero si bien eso sugiere que las capacidades de diseño de GPU de China han hecho grandes avances, el diseño es solo un aspecto que impide la creación de un ecosistema de chips de IA competitivo.

Para fabricar sus GPU, Nvidia recurre a TSMC, la fundición de chips por contrato más grande del mundo, que produce la mayoría de los chips avanzados del mundo.

TSMC cumple con los controles de chips de EE. UU. y también tiene prohibido aceptar pedidos de chips de empresas incluidas en la lista negra comercial de EE. UU. Huawei fue incluida en dicha lista en 2019.

Eso ha llevado a los diseñadores de chips chinos como Huawei a recurrir a fundiciones de chips locales, la mayor de las cuales es SMIC.

SMIC está muy por detrás de TSMC: oficialmente se sabe que puede producir chips de 7 nanómetros , lo que requiere menos tecnología avanzada que la producción de 3 nanómetros de TSMC. Los tamaños nanométricos más pequeños se traducen en mayor potencia y eficiencia de procesamiento de chips.

Hay indicios de que SMIC ha avanzado. Se sospecha que la compañía estuvo detrás de un chip 5G de 5 nanómetros para el Mate 60 Pro de Huawei, que desestimó la confianza en los controles de chips estadounidenses en 2023. Sin embargo, la compañía tiene un largo camino por recorrer antes de poder producir GPU avanzadas en masa de forma rentable.

Según el analista independiente de chips y tecnología Ray Wang, la capacidad operativa conocida de SMIC es eclipsada por la de TSMC.

"Huawei es una muy buena empresa de diseño de chips, pero aún no cuenta con buenos fabricantes de chips nacionales", dijo Wang, señalando que, según se informa , Huawei está trabajando en sus propias capacidades de fabricación.

Pero la falta de equipos de fabricación clave frena el camino de ambas empresas.

La capacidad de SMIC para cumplir con los requisitos de GPU de Huawei está limitada por el conocido problema de los controles de exportación, pero en este caso, de los Países Bajos.

Si bien los Países Bajos pueden no tener diseñadores o fabricantes de semiconductores destacados, es el hogar de ASML , el proveedor líder mundial de equipos avanzados para la fabricación de chips: máquinas que utilizan rayos de luz o electrones para transferir patrones complejos a obleas de silicio, formando la base de los microchips.

De acuerdo con los controles de exportación de EE. UU., el país ha acordado bloquear la venta de las máquinas de litografía ultravioleta (EUV) más avanzadas de ASML. Estas herramientas son cruciales para fabricar GPU avanzadas a gran escala y de forma rentable.

El EUV es la barrera más importante para la producción china de chips avanzados, según Jeff Koch, analista de SemiAnalysis. "Disponen de la mayoría de las demás herramientas, pero la litografía limita su capacidad para escalar hacia nodos de proceso de 3 nm e inferiores", declaró a CNBC.

SMIC ha encontrado métodos para sortear las restricciones litográficas utilizando los sistemas de litografía ultravioleta profunda menos avanzados de ASML, que han experimentado comparativamente menos restricciones.

Mediante esta "fuerza bruta", es posible producir chips de 7 nm, pero los rendimientos no son buenos y es posible que la estrategia esté llegando a su límite, dijo Koch, y agregó que "con los rendimientos actuales, parece que SMIC no puede producir suficientes aceleradores nacionales para satisfacer la demanda".

Según informes, SiCarrier Technologies, una empresa china que trabaja en tecnología de litografía, ha sido vinculada a Huawei.

Pero imitar las herramientas litográficas existentes podría llevar años, si no décadas, según Koch. En cambio, es probable que China busque otras tecnologías y técnicas litográficas diferentes para impulsar la innovación en lugar de la imitación, añadió.

Si bien las GPU suelen identificarse como los componentes más críticos en la computación de IA, no son ni de lejos los únicos. Para que el entrenamiento y la computación de IA funcionen, las GPU deben funcionar junto con chips de memoria, que pueden almacenar datos dentro de un conjunto de chips más amplio.

En las aplicaciones de IA, un tipo específico de memoria, conocido como HBM, se ha convertido en el estándar de la industria. SK Hynix de Corea del Sur Ha asumido el liderazgo en la industria de HBM. Otras empresas en este campo incluyen Samsung y Micron, con sede en EE. UU. .

"La memoria de alto ancho de banda en esta etapa de la progresión de la IA se ha vuelto esencial para entrenar y ejecutar modelos de IA", afirmó el analista Wang.

Al igual que los Países Bajos, Corea del Sur está cooperando con las restricciones de chips impulsadas por Estados Unidos y comenzó a cumplir con nuevas restricciones a la venta de ciertos chips de memoria HBM a China en diciembre.

En respuesta, el fabricante chino de chips de memoria ChangXin Memory Technologies, o CXMT, en asociación con la empresa de pruebas y empaquetado de chips Tongfu Microelectronics, se encuentra en las primeras etapas de producción de HBM, según un informe de Reuters .

Según Wang, se espera que CXMT esté entre tres y cuatro años por detrás de los líderes mundiales en el desarrollo de HBM, aunque enfrenta obstáculos importantes, incluidos los controles de exportación de equipos para la fabricación de chips.

SemiAnalysis estimó en abril que CXMT aún estaba a un año de alcanzar un volumen razonable.

Según informes, la fundición china Wuhan Xinxin Semiconductor Manufacturing está construyendo una fábrica para producir obleas HBM. Un informe de SCMP indicó que Huawei Technologies se había asociado con la empresa para producir chips HBM, aunque las compañías no confirmaron la colaboración.

Huawei se ha apoyado en las reservas de HBM de proveedores como Samsung para utilizarlas en su procesador Ascend 910C AI, afirmó SemiAnalysis en un informe de abril, señalando que si bien el chip fue diseñado nacionalmente, todavía depende de productos extranjeros obtenidos antes o a pesar de las restricciones.

"Ya sea HBM de Samsung, obleas de TSMC o equipos de Estados Unidos, Países Bajos y Japón, existe una gran dependencia de la industria extranjera", afirmó SemiAnalysis.