En 2022, la Casa Blanca promulgó la Ley CHIPS and Science, un esfuerzo bipartidista para aumentar la fabricación nacional de semiconductores avanzados. La legislación realizó una inversión histórica de $52 mil millones en investigación de semiconductores estadounidenses, fabricación y desarrollo de la fuerza laboral. Más de un año después, nuevos proyectos enfrentan retrasos en la construcción y problemas de permisos, lo que genera preocupaciones sobre los esfuerzos para expandir la fabricación nacional a pesar del apoyo legislativo. Peor aún, el país podría no ser capaz de generar suficiente electricidad para alimentar nuevas plantas de fabricación, dejando varados miles de millones de dólares en fondos federales y una de sus cadenas de suministro más críticas vulnerable. Estados Unidos importa la mayoría de sus chips de semiconductores avanzados de Taiwán, una tendencia que la Administración Biden intenta revertir a medida que la agresión china hacia la isla aumenta. A poco más de 100 millas de la China continental, con sede en el Parque Científico de Hsinchu, se encuentra Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), el principal fabricante de semiconductores del mundo. Controlando más del 90% del mercado global de los procesadores más avanzados, TSMC tiene un control total sobre los chips que se encuentran en todo, desde productos electrónicos de consumo hasta tecnología militar. La prevalencia de los semiconductores en la vida moderna deja a Estados Unidos en una posición precaria si las exportaciones desde Taiwán se interrumpen, un predicamento que ha provocado esfuerzos para relocalizar la fabricación.
 

El Aumento Exponencial de la Demanda de Electricidad
TSMC ya ha comenzado la construcción de una instalación de 1,000 acres al norte de Phoenix, elogiada por el presidente Biden como un paso crucial hacia la creación de un “ecosistema doméstico de semiconductores vibrante”. Sin embargo, producir estos pequeños chips en el país presenta un gran desafío: la cantidad de electricidad que se necesita para fabricarlos. Si bien la fabricación de semiconductores siempre ha sido intensiva en energía, el proceso se está volviendo aún más así a medida que los chips se desarrollan para ser más pequeños y potentes. Los semiconductores más avanzados requieren máquinas de litografía ultravioleta extrema (EUV), que utilizan luz ultravioleta producida por láseres de disparo rápido para grabar detalles finos en obleas de silicio. La empresa holandesa ASML, la única que produce estas máquinas, triplicó sus pedidos de fabricantes el último trimestre, lo que indica que la industria de semiconductores está orientándose hacia chips que utilizan esta tecnología. Sin embargo, estas máquinas consumen 10 veces más energía que las generaciones anteriores de equipos. Debido a la gran cantidad de energía necesaria para operar los EUVs, TSMC ahora consume más electricidad que algunos estados de EE. UU.
 

Un “Aumento Abismal”
Taiwán ya enfrenta sus propios desafíos eléctricos debido a la fabricación de semiconductores. Los expertos predicen que la capacidad de reserva de la isla podría caer por debajo del margen de emergencia recomendado del 10% que el gobierno considera necesario. Al igual que con los centros de datos, la fabricación de semiconductores crea grandes demandas en las áreas donde se ubican las plantas de fabricación. Un rápido aumento de la carga presenta desafíos para los operadores de la red eléctrica que mantienen el delicado equilibrio entre la oferta y la demanda de electricidad, evitando recortes o, peor aún, apagones. Solo la primera fase de la instalación de Phoenix de TSMC generará una demanda de 200 megavatios, equivalente a alimentar casi 30,000 hogares. El gigante de la fabricación planea construir hasta cinco fábricas adicionales en el mismo sitio. La información de Arizona Public Service Company (APS) sitúa la demanda final de las operaciones de la planta en un aumento “abismal” de 1,200 megavatios. Con TSMC diciendo que la producción comenzará en unos pocos años, APS tiene poco tiempo para acomodar este aumento en la demanda. Esta instalación es solo una de las docenas programadas para abrir en los próximos años, con un total de 21 plantas de fabricación planeadas para la construcción en todo el país.
 

El Factor de la Lentitud de Reemplazo
La gran cantidad de electricidad necesaria para relocalizar esta nueva fabricación llega en un momento en que la red eléctrica de América es cada vez más poco confiable debido a los cambios rápidos que experimenta el país. En la última década, las plantas de gas natural comenzaron a reemplazar a las más costosas plantas de carbón a medida que el fracking llegaba a fuentes de gas previamente inaccesibles. La revolución del fracking redujo el precio del gas natural en casi un 50% a mediados de la década de 2010, lo que llevó a una proliferación de plantas de gas. Ahora, las granjas eólicas y solares están reemplazando cada vez más al carbón, la energía nuclear e incluso a las plantas de gas. Sin embargo, muchos reguladores están levantando alarmas de que las plantas de energía se están retirando más rápido de lo que son reemplazadas, dejando al país en riesgo de escasez eléctrica.

Estos retiros masivos también están ocurriendo mientras la demanda de electricidad a nivel nacional está aumentando debido al crecimiento de los centros de datos, las expansiones en la fabricación y las condiciones climáticas cada vez más intensas. Durante el último año, la previsión de crecimiento de la carga a cinco años casi se duplicó, pasando del 2.6% al 4.7%. Si bien este aumento puede parecer modesto, representa una ruptura significativa respecto al crecimiento anual del 1% que los tomadores de decisiones han llegado a esperar en los últimos 20 años.

Muchos servicios públicos ya están tratando de actualizar sus planes de recursos integrados, con algunos esperando cargas 17 veces mayores de lo previsto hace solo un año. Sin expandir el sistema de transmisión de alta capacidad, nuestra red luchará por satisfacer esta demanda.
 

Más Presión sobre Taiwán
La elección de Taiwán en enero demuestra la vulnerabilidad de las cadenas de suministro de semiconductores. Poco antes de la elección, la Oficina de Asuntos de Taiwán de China llamó a la votación una elección entre “guerra” y “paz”, describiendo al ahora presidente electo, William Lai, del Partido Democrático Popular, como un “instigador”. Después de la victoria de Lai, China envió barcos de guerra adicionales para patrullar las aguas cerca de Taiwán, y se espera que Beijing continúe aumentando la presión. El primer ministro chino Li Qiang presentó recientemente un informe con un lenguaje más duro sobre la reunificación, eliminando la palabra “pacífica” que se encontraba en documentos estatales anteriores. Aunque una invasión real no es inminente, las preocupaciones sobre el futuro de Taiwán persisten, demostrando la necesidad desesperada de fabricar más semiconductores internamente y la urgencia de generar más energía para respaldar esta relocalización.