Cómo el cambio climático y el estrés hídrico amenazan el suministro de semiconductores

Los semiconductores constituyen la espina dorsal de todo lo que funciona con un microchip. Se les ha llamado el petróleo de este siglo y el bien intermedio más crítico para los productos de informática. Sin semiconductores, no hay electrónica.

Dada su importancia, no es de extrañar que empresas y gobiernos estén preocupados por la estabilidad de las cadenas de suministro de semiconductores. Lo sorprendente es la escasa atención que se presta a la forma en que el cambio climático podría afectar a estas cadenas de suministro a corto y medio plazo.

Las mayores inquietudes sobre la seguridad de las cadenas de suministro de semiconductores se refieren a la rivalidad geopolítica. Pero las preocupaciones con las "chip wars" han hecho que se preste poca atención a cómo el cambio climático influye en las condiciones ambientales de los centros de manufactura de semiconductores.

Las cadenas de suministro de semiconductores ya han sufrido graves choques debido a fenómenos meteorológicos extremos causados por el cambio climático.

A finales de septiembre de 2024, por ejemplo, el huracán Helene cerró la mina Spruce Pine, en Carolina del Norte, que produce aproximadamente el 70% del suministro mundial de cuarzo de alta calidad, un material clave para los crisoles usados en la fabricación de semiconductores.

Ninguna de las dos empresas mineras que extraen cuarzo de Spruce Pine ha vuelto a funcionar a pleno rendimiento. Aunque han reanudado las operaciones, llevar el cuarzo al mercado sigue siendo un reto porque es posible que algunas infraestructuras viarias y ferroviarias de la región no vuelvan a estar plenamente en funcionamiento hasta 2025.

La emergencia climática significa que fenómenos agudos, como Helene, y condiciones crónicas ya están afectando a las cadenas de suministro de semiconductores y ejercerán una presión cada vez mayor sobre su resiliencia futura. Uno de los impactos más importantes está relacionado con la disponibilidad de agua.

La producción de semiconductores depende del agua en abundancia, por lo que el estrés hídrico inducido por el cambio climático pone en riesgo la seguridad de la cadena de suministro.

Un estudio que sugiere motivos de preocupación utiliza modelos de estrés hídrico global escalados a nivel de cuencas hidrográficas individuales, combinados con datos sobre la ubicación de las plantas de fabricación de semiconductores.

A escala global, el 40% de las plantas existentes se encontrarán en cuencas hidrográficas que, según las proyecciones, experimentarán un estrés hídrico alto o extremadamente alto entre 2030 y 2040. Además, entre el 24% y el 40% de las plantas en construcción y más del 40% de las previstas se encuentran en regiones en las que se prevé un estrés hídrico alto o extremadamente alto durante el mismo periodo.

La distribución desigual de las infraestructuras críticas en las redes de producción de semiconductores significa que un estrés hídrico regional inducido por el cambio climático podría propagarse rápidamente a través de esas redes.

Las empresas individuales de manufactura de semiconductores se toman en serio los riesgos de estrés hídrico para sus operaciones. Sin embargo, la evaluación de casos individuales no tiene en cuenta los riesgos sistémicos para las redes globales de semiconductores, por lo que es esencial centrarse en el estrés hídrico en los cuellos de botella regionales y en la estructura de la red.

Puede que no todos los nodos tengan la misma importancia en una red, ya que la disrupción de un solo nodo puede desencadenar una cascada de efectos adversos en todo el sistema. La interrupción de las operaciones en la mina de Spruce Pine es un ejemplo de esta posibilidad.

Otro ejemplo notable es la Fab 15 de la Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, el único proveedor de unidades centrales de procesamiento para el iPhone de Apple. Taiwán es responsable de producir alrededor del 90% de la demanda de semiconductores avanzados, pero la isla sufre condiciones de sequía desde 2021.

Los retos técnicos para crear los semiconductores más avanzados hacen que empresas como Apple no puedan cambiar fácilmente de proveedor si surgen problemas.

Mientras tanto, las políticas de Estados Unidos y la Unión Europea no prestan suficiente atención a cómo las condiciones ambientales variables pueden afectar al futuro funcionamiento de las plantas a las que se conceden fondos públicos.

El gobierno estadounidense ha destinado decenas de miles de millones de dólares a nuevas plantas de fabricación de semiconductores en Arizona. Sin embargo, Arizona y la región del desierto del Suroeste de EE. UU. están oficialmente en sequía desde 1994.

En Grenoble (Francia), los conflictos entre los residentes y el fabricante de semiconductores STMicroelectronics por el acceso al agua de alta calidad llevan desarrollándose desde 2023.

Los avances tecnológicos en eficiencia hídrica ayudan, pero no pueden resolver totalmente el problema, ya que el agua también es necesaria para la agricultura, el uso doméstico y otras industrias. Una mayor demanda agregada de agua puede superar incluso índices muy altos de eficiencia.

La industria de semiconductores se enfrenta a dos grandes retos a la hora de abordar los riesgos de estrés hídrico. En primer lugar, centrarse demasiado en las rivalidades geopolíticas puede pasar por alto riesgos ambientales como el cambio climático.

En segundo lugar, si se consideran únicamente los riesgos de las empresas individuales, se puede pasar por alto cómo los problemas relacionados con el clima, como la escasez de agua, pueden extenderse a toda la red de producción.

Para afrontar eficazmente estos retos, las empresas y los gobiernos deben adoptar estrategias flexibles, que tengan en cuenta la manera como el cambio climático afecta a la disponibilidad de agua en diferentes regiones.

Las plantas que se encuentran actualmente en fase de planificación necesitan un examen más detallado de sus ubicaciones, especialmente en relación con las proyecciones futuras de estrés hídrico. Sin una planificación cuidadosa, los miles de millones de dólares invertidos para reforzar la cadena de suministro de semiconductores podrían crear involuntariamente vulnerabilidades a largo plazo debidas al cambio climático.

En regiones con alto riesgo de estrés hídrico, puede ser necesario reconsiderar la ubicación de las plantas, a menos que se disponga de soluciones locales eficaces para hacer frente a los problemas del agua.