Desde hace tiempo, el mundo tecnológico se encuentra inmerso en una contienda soterrada por la conquista del silicio. Una contienda en la que participan Estados Unidos y China, las potencias económicas y militares más grandes del mundo, y Taiwán, principal productor global de silicios avanzados. Ambas están poniendo sobre el tablero sus armas comerciales, tecnológicas e incluso militares, para mantenerse en la cima del desarrollo tecnológico que gira alrededor de este elemento.

Toda nuestra vida digital gira alrededor del silicio y sus posibilidades. Mira tu smartphone, tu SmartTV y posiblemente hasta tu cafetera. Si hay algo mínimamente digital en ellos, es probable que el silicio este presente. Sin el silicio nuestra vida digital no sería lo mismo, ya que de este material depende el desarrollo de los chips avanzados que tanto nos facilitan la vida. Sin el silicio, muchos de los aparatos tecnológicos que utilizamos en nuestra vida diaria no existirían tal y como los conocemos en la actualidad.

Silicio, panacea de la tecnología

Llevamos explotando las posibilidades del silicio desde hace más de 60 años. El primer semiconductor desarrollado con silicio data de 1958 y hasta hemos llegado a manipular su estructura a nivel atómico. Pero todos estos avances, también nos han permitido conocer los límites de este material. Limitaciones que hace 60 años parecían muy lejanos, pero que estamos alcanzando.

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Esta situación abre muchos interrogantes ¿Quién se hará con la última tecnología? ¿Quién creará la próxima gran alternativa viable? Mientras nos hacemos estas preguntas, comenzamos a ver cómo los países antes citados quieren seguir estando en la  cúspide tecnológica, pero al mismo tiempo comenzamos a ver las dificultades de seguir avanzado, frenando con ello la innovación en muchos espacios.

De vital interés

La principal razón de la fuerte competencia está relacionada con que el silicio es vital para la industria civil y para la militar. Así que quien domine la tecnología más puntera es quien tiene mayor y mejor tecnología civil y militar. Un ejemplo de esta estrecha  relación lo podemos ver con el primer chip creado en 1958 por Texas Instruments, que fue diseñado exclusivamente para el Ejército de Estados Unidos.

En esta competencia, queda claro que Estados Unidos está a la vanguardia, no solo en el diseño de chips avanzados, sino en la generación de tecnologías de litografías necesarias para hacer realidad dichos chips. China, por su parte, está unos 10 años atrás en algunas áreas. En otras, lleva al menos 20 años de atraso. La tecnología propia China para construcción de chips apenas va por los 90 nanómetros.

En este sentido hay que tener mucho ojo, ya que China cuenta con máquinas occidentales (creadas por la empresa europea ASML) que le permiten trabajar hasta los 45 nm con ciertas trampas (una técnica llamada multiple patterning). Así, los ingenieros chinos han podido crear chips hasta los 5 nm, pero tienen un problema: resultan hasta 10 veces más costosos y la mayoría de los chips tienen problemas de fabricación. 

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Sanciones, control y guerra

Así puede entenderse mejor como las sanciones de Estados Unidos para acceder a máquinas más potentes tienen un enorme peso en el desarrollo tecnológico de China. Y también explica por qué China está interesada en reconquistar Taiwan. No hay que olvidar que Taiwan es el principal productor de chips del mundo (usando tecnología de USA y Europa). El conocimiento de sus ingenieros y empresas es vital si para mantenerse en fuertes en la batalla del silicio.

Hacerse con Taiwan es una prioridad para China si no quedar relegada tecnológicamente, dado que la IA está comenzando a acelerar aún más el desarrollo de tecnologías de chips gracias a su capacidad de acelerar los procesos de desarrollo, optimización y simulación de los mismos.

NVIDIA, la principal empresa de desarrollo de chips para IA, ha dicho que la IA ayuda a desarrollar chips 50 veces más rápido que los métodos tradicionales. Y China tiene problemas en este aspecto, porque tanto NVIDIA, AMD e Intel, tienen vetado vender chips de IA en China. Eso significa que cada año que China se mantiene alejada de esa tecnología, la brecha tecnológica con Occidente se incrementa 5 años y este reloj comenzó a correr este 2024.

Llegando al límite

Otro problema añadido es que el silicio está llegando a su límite. Actualmente, las empresas como TSMC o Samsung están investigando crear chips con un nodo de 3 nanómetros, pero el límite del silicio es de 1 nanómetro. Después de eso, el silicio ya no servirá como elemento para producir chips. Al llegar a 1 nanómetro se acaba la fiesta, porque reducir el tamaño es imposible para por cuestiones técnicas y físicas. Obtener otra tecnología es fundamental, pero necesitamos de computadores más avanzados que nos permitan investigar nuevos materiales y métodos para avanzar.

Quien se quede atrás, queda relegado. Esto lo podemos ver muy claramente en blockchain e IA, donde la tecnología del silicio comienza a mostrarnos sus límites a la hora de seguir avanzando.

Blockchain, el primer espacio afectado

En el caso de blockchain, los vemos en los los mineros Proof of Work, que ya no avanzan en su potencia a grandes pasos. Si llevan algún tiempo en el mundo cripto, sabrás que cuando Bitcoin comenzó su minería, se hizo sobre CPU (hechos con silicio). Las CPUs de 2008 eran potentes, pero no son nada en comparación con nuestros CPUs actuales. Luego pasamos a las GPUs (en 2010-2011), donde la historia se repite: las GPUs actuales son más potentes. Pero, sabrás que ni las CPU y GPUs actuales sirven para minar, frente a los ASICs, que también son fabricados con silicio.

Aquí empezamos a ver cómo el silicio comienza a mostrar sus costuras. Los ASICs iniciales avanzaron muy rápido y no era raro ver como las nuevas versiones dejaban arrinconadas a las anteriores versiones. Las nuevas duplicaban su potencia de minería, con menor gasto energético y con mayores ganancias al minero.

Eficiencia energética

Por ejemplo, el AntMiner S7 tenía una potencia de unos 4,73 TH/s y un consumo de 25W/GH, pero la siguiente iteración fue el AntMiner S9, con una potencia de 13,5 TH/s y un consumo de 9W/GH. Actualmente llevamos unos 4 años estancados. Fue en 2019, cuando Bitmain lanzó su AntMiner S19 Pro+ Hyd (refrigerado por agua), con una potencia de 198 TH/s. En enero de 2023, Bitmain lanzó su AntMiner S21 con 200 TH/s, con un consumo solo 30% menor.

Esto significa que en 4 años, AntMiner pudo optimizar sus mineros para consumir menor energía, pero a nivel de potencia bruta quedó prácticamente en empate, dejando en el pasado esa evolución rápida de potencia-consumo energético, que habían acompañado a los ASICs hasta entonces. Todo ello, pese a que el silicio actual de los mineros de AntMiner es de 5 nanómetros (en S21) frente a los 14 nm (en el S19).

La IA nos abre los ojos

Si blockchain nos muestra el límite del silicio, la IA nos hace replantearnos por completo su uso. Cosas como ChatGPT son muy chulas de ver, pero para poder usarlas se necesita mucha energía. De hecho, se espera que para 2026, el consumo energético relacionado con IA llegue hasta los 460 TW/h.  Mientras, la minería de Bitcoin, tan duramente criticada por su alto consumo energético, gastará unos 210 TW/h.

En esto, el silicio tienen mucho que ver, porque toda esa IA necesita de hardware para funcionar. Si tenemos en cuenta que una NVIDIA H100 (el hardware más potente de IA hasta el momento) consume 1200 Watts de energía, y que centros como los de Google y Microsoft instalan centenares de miles de estas tarjetas, podemos ver por dónde irán las cosas.

Controlar el silicio resulta vital, no solo para mantener la IA o blockchain, también para mantener nuestros estilos de vida digitales. Lo vamos a necesitar para los coches eléctricos, para la autoconducción, para mantener Internet y nuestro consumo/generación/análisis de datos. El silicio se ha convertido en la sangre de nuestra vida digital.

Tras 60 años de avances, nadie podía pensar que un «pedazo de tierra metálica», como el silicio, iba a convertirse en uno de los pilares fundamentales de nuestra civilización y en el epicentro de una batalla tecnológica que afecta a blockchain e IA por igual.