Estudiando el espíritu del XI Congreso Nacional de la Asociación China para la Ciencia y la Tecnología (CAST).
En julio de este año, se celebraron en Beijing la Conferencia Nacional de Premios de Ciencia y Tecnología, la Asamblea General de los miembros de la Academia China de Ciencias y de la Academia China de Ingeniería, así como el XI Congreso Nacional de la Asociación China para la Ciencia y la Tecnología (CAST). El secretario general Xi Jinping asistió al evento y pronunció un importante discurso, en el que subrayó la necesidad de centrarse en áreas clave —como los «circuitos integrados y la fabricación avanzada»— y de «coordinar el impulso a la innovación original con la resolución de desafíos en tecnologías fundamentales críticas». En esta entrega, *Voice of CAST* conversa con Ye Tianchun, quien comparte su trayectoria en la exploración de tecnologías clave para los semiconductores y sus reflexiones sobre el desarrollo de la industria de los chips.
Perfil del experto.
Ye Tianchun es investigador en el Instituto de Microelectrónica de la Academia China de Ciencias (IMECAS), decano fundador de la Escuela de Circuitos Integrados de la Universidad de la Academia China de Ciencias, miembro (Fellow) del Instituto Chino de Electrónica y miembro (Fellow) del IEEE. Como figura destacada en el ámbito de la tecnología de procesos para dispositivos lógicos en circuitos integrados, ha realizado contribuciones pioneras a la innovación y el desarrollo de la tecnología de fabricación de circuitos integrados (CI) en China.
Inicios en el sector: una apuesta «a contracorriente» durante una etapa de declive; la historia de un ingeniero jefe con título de grado.
La historia comienza en otra época. A principios de la década de 1980, inspirado por científicos como Xie Xide, Ye Tianchun —quien destacaba en física— se matriculó en el programa de «Física y Dispositivos Semiconductores» de la Universidad Fudan. Por aquel entonces, se trataba de un campo muy especializado, pero a la vanguardia tecnológica.
Tras graduarse en 1986, se topó con la primera gran «congelación» —un periodo de estancamiento profundo— en la industria china de los semiconductores. En aquel momento, predominaba una filosofía que dictaba: «Es mejor comprar que fabricar, y mejor alquilar que comprar». Las líneas de producción nacionales enfrentaban una presión inmensa por parte de los productos importados, y el talento humano abandonaba el sector. Cuando se le preguntó por qué decidió unirse al Centro de Microelectrónica de la Academia China de Ciencias (CAS) en un momento tan crítico, la respuesta de Ye fue sorprendentemente sencilla: «Quería ir a donde más me necesitaban. Pregunté qué unidad era la más reciente, y me dijeron que el Centro de Microelectrónica acababa de fundarse; así que fui».
Esa decisión dio lugar a cuatro décadas de compromiso inquebrantable. Resulta aún más notable que, en una institución repleta de élites académicas de primer nivel, Ye Tianchun haya permanecido en su puesto contando únicamente con una licenciatura como su máxima titulación académica. A los 30 años se convirtió en investigador asociado; a los 32, fue ascendido a investigador —saltándose los requisitos habituales de antigüedad—; a los 36, pasó a ser subdirector de su instituto; y a los 41, alcanzó el cargo de director, desempeñándose simultáneamente como director técnico de un importante proyecto científico-tecnológico nacional. «Mi trayectoria profesional es irrepetible», comentó a sus estudiantes con una sonrisa. «Fue un fenómeno propio de un periodo histórico concreto». Durante más de una década, en la que el sector estuvo, en la práctica, «a la deriva» —una época en la que muchos de sus colegas optaron por marcharse al extranjero o cambiar de campo—, lo que le mantuvo allí no fue ningún eslogan grandilocuente, sino un sentido de la responsabilidad sencillo y arraigado: «Primero tenía que completar las tareas nacionales que tenía entre manos». Esta perseverancia, que podría parecer «tosca», le permitió acumular una experiencia práctica inestimable, sentando las bases para que pudiera dar un paso al frente y asumir responsabilidades críticas cuando la situación lo exigió.
Abrirse camino: al margen de las modas, «mapear patentes» y captar tecnologías vitales.
A partir de la década de 1990, los procesos de producción en masa de circuitos integrados en el país dependían en gran medida de la importación de paquetes tecnológicos completos, pero ya obsoletos. Para 2008, cuando se lanzó oficialmente un importante proyecto nacional, la brecha entre el sector de semiconductores de China y el estado de la tecnología a nivel mundial se medía en «generaciones»: los procesos convencionales estaban rezagados entre cuatro y cinco generaciones, y la presencia de equipos y materiales de alta gama era prácticamente inexistente. El enfoque convencional para cerrar esta brecha consistía, sencillamente, en «hacer lo mismo que hacen los demás». Ye Tianchun, sin embargo, propuso una estrategia que resultó muy controvertida en aquel momento: «I+D guiada por la propiedad intelectual».
«No basta con seguir los pasos de otros; hay que observar el camino que tienen por delante», explicó Ye. El paradigma de investigación tradicional sigue una secuencia: «realizar I+D y, posteriormente, solicitar patentes». Su equipo, no obstante, invirtió este proceso: comenzaron creando «mapas de patentes», analizando las barreras de propiedad intelectual erigidas por los gigantes de la industria global para identificar «puntos ciegos» —áreas que otros habían pasado por alto, pero que resultaban inevitables—. Al asegurarse una posición en estos espacios desde una etapa temprana, buscaron generar ventajas únicas y una capacidad de influencia estratégica para China.
Al principio, este modelo se enfrentó a un escepticismo considerable. Algunos llegaron incluso a acusar abiertamente al equipo de «producir patentes sin valor» y de «engañar al Estado». A pesar de las denuncias formales presentadas en su contra y de la falta de comprensión por parte de sus colegas, Ye Tianchun no dio un paso atrás. Hizo una promesa solemne a sus superiores, insistiendo en que su equipo concentrara sus esfuerzos principales en la ardua tarea de resolver problemas técnicos y redactar patentes.
Tras definir la trayectoria de I+D mediante la creación de un «mapa de patentes», Ye Tianchun dirigió a su equipo hacia el núcleo del desarrollo técnico. El grupo —una combinación de talentos que regresaban del extranjero y expertos formados en el propio país— aunó una mentalidad orientada a la innovación científica con una aguda perspectiva industrial. Durante innumerables días y noches, las luces de los laboratorios y las salas blancas fueron testigos de la dedicación incansable y la perseverancia de estos investigadores. El nodo de 22 a 14 nanómetros representaba un punto de inflexión técnico crítico para los transistores planares tradicionales. Los desafíos que suponían las fugas incontrolables y la degradación del rendimiento —derivados de una miniaturización extrema— habían obstaculizado durante mucho tiempo el avance de los procesos nacionales de fabricación de semiconductores. Por usar una analogía: si bien los primeros transistores eran como construir casas de una sola planta en un terreno llano, alcanzar la escala de 22 a 14 nanómetros equivalía a erigir un rascacielos tridimensional sobre una superficie que apenas representa unas milésimas del grosor de un cabello humano. El equipo de Ye se centró precisamente en el proceso fundamental de «puerta metálica con constante dieléctrica alta» (HKMG, por sus siglas en inglés). Al sustituir los materiales dieléctricos tradicionales —que, en esencia, funcionaban como «válvulas obsoletas»— por nuevos materiales de alta constante dieléctrica e integrar una estructura de puerta metálica, lograron resolver el problema crítico de las fugas en dispositivos minúsculos. Esto mejoró notablemente la estabilidad y la eficiencia energética de los transistores, cubriendo así varias carencias tecnológicas clave en las capacidades de fabricación de procesos CMOS avanzados del país.
Partiendo de esta base, Ye y su equipo siguieron avanzando hacia nodos aún más sofisticados —por debajo de los 14 nanómetros— mediante importantes logros en la tecnología FinFET (transistor de efecto de campo de aleta). A diferencia de los dispositivos planos convencionales, esta tecnología permite que los transistores se dispongan en una estructura tridimensional. Para abordar retos como la escasa mejora del rendimiento mediante tensión mecánica y la insuficiente supresión de los «efectos de canal corto», el equipo siguió la hoja de ruta establecida a partir de su análisis de patentes. Desarrollaron nuevos modelos e introdujeron innovaciones pioneras, como la ingeniería de tensión en puertas metálicas, convirtiéndose en los primeros en dominar los procesos críticos necesarios para la tecnología FinFET en nodos inferiores a los 14 nanómetros. Cada pequeño ajuste en un parámetro y cada oblea fabricada se vivían con una mezcla de intensa inquietud y grandes expectativas. Finalmente, las tecnologías clave que desarrollaron se incorporaron a los procesos estándar a nivel mundial para la fabricación de circuitos integrados avanzados, abarcando cinco generaciones tecnológicas consecutivas.
En 2016, un informe de la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI) suscitó un gran interés en el sector: en lo que respecta a la tecnología FinFET —una tecnología fundamental—, el Instituto de Microelectrónica de la Academia China de Ciencias (IMECAS) se situó en el undécimo puesto entre los 20 principales titulares de patentes a nivel mundial; no obstante, sus patentes fueron calificadas como las mejores en términos de calidad. Esto significaba que, a medida que los gigantes industriales a nivel mundial avanzaban hacia tecnologías por debajo del nodo de 14 nanómetros, probablemente necesitarían recurrir a tecnologías patentadas desarrolladas por investigadores chinos.
Exploración: «Expertos en rendición de cuentas» y «evaluación basada en el usuario».
Ye Tianchun desempeña otro papel fundamental: director técnico del «Proyecto Nacional Clave de Ciencia y Tecnología» dedicado a los «equipos de fabricación y tecnologías de procesos integrales para circuitos integrados a gran escala (VLSI)». Abarcando los periodos de los planes quinquenales 11º, 12º y 13º —un total de 14 años—, el proyecto tuvo como objetivo construir un sistema de innovación y un ecosistema industrial para la fabricación de circuitos integrados (CI) en China, partiendo de una situación de extrema debilidad. La meta era establecer una base sólida en términos de tecnología y talento, con el fin último de acabar con la dependencia total de China respecto a los equipos, materiales y procesos de fabricación de circuitos integrados importados.
En 2006, se publicó el «Plan Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico a Medio y Largo Plazo» de China, y se puso en marcha oficialmente este proyecto clave. Cuando comenzó su ejecución en 2008, China no contaba ni con equipos para la fabricación de obleas de 12 pulgadas ni con los materiales necesarios. Los procesos de producción habituales dependían de licencias importadas, y cada tecnología conllevaba un elevado «coste de acceso». «¿Qué es un «coste de acceso»?», recuerda Ye Tianchun. «Significa pagar por obtener la licencia de una tecnología que ya tiene varias generaciones de retraso. Si quieres realizar más actividades de I+D basadas en esa tecnología, debes obtener el permiso del licenciante… y pagar aún más dinero».
Al inicio del proyecto, el 90% de la financiación se destinó a empresas, en su mayoría *startups* y proyectos empresariales fundados por personas que habían regresado del extranjero. Surgió de inmediato el escepticismo: «¿Podrán estas pequeñas empresas incipientes asumir una responsabilidad tan grande?. ¿No terminarán simplemente malgastando los fondos estatales?». Ante esta presión, Ye Tianchun y el comité directivo del proyecto adoptaron un enfoque poco convencional, incluso «herético»: introdujeron conceptos de gestión propios del capital riesgo. Establecieron un «sistema de expertos designados», en el que un equipo especializado realiza un seguimiento de cada proyecto, de principio a fin. En lugar de depender de las evaluaciones anuales rutinarias, estos expertos —al igual que los gestores que supervisan carteras de inversión— ayudan activamente a las empresas a resolver desafíos prácticos relacionados con la tecnología, la gestión y la coordinación de la cadena de suministro. «Nuestro equipo central, que inicialmente contaba con 20 personas, creció hasta alcanzar entre 50 y 60 integrantes, incluidos expertos designados específicamente; se esperaba que todos estuvieran plenamente volcados en los proyectos».
Una innovación institucional aún más crucial fue el «sistema de evaluación por parte del usuario final». A diferencia de los criterios de aceptación habituales en los proyectos de investigación convencionales, este programa especial exigía que todos los equipos y materiales se integraran en líneas de producción reales y se sometieran a los rigurosos estándares de adquisición de las propias fábricas. Solo tras superar estas evaluaciones —y conseguir, posteriormente, pedidos comerciales— se consideraba que un proyecto había completado el ciclo completo, desde la investigación fundamental hasta la aplicación industrial, cumpliendo así los requisitos para su aceptación formal. «Esto provocó retrasos considerables en muchos proyectos durante sus etapas iniciales, lo que nos sometió a una presión inmensa. Pero apretamos los dientes y seguimos adelante», comenta Ye Tianchun. «Al final, prácticamente todos los proyectos que superaron esta evaluación por parte del usuario final lograron entrar en el mercado y generar un impacto real».
Contraataque: el posicionamiento estratégico de patentes da sus frutos y granjea respeto a la tecnología china.
«Las patentes no son meros ejercicios teóricos; son como encontrar oro en la arena», señala Ye Tianchun. A medida que su tecnología avanzaba, el Instituto de Microelectrónica descubrió que los productos de los principales actores internacionales del sector ya no podían eludir las patentes que ellos habían registrado.
Las pruebas eran contundentes. «Identificamos varias patentes estructurales y presentamos comparaciones fotográficas; resultaba evidente que sus diseños se basaban en nuestras estructuras patentadas». Comenzó el contraataque. El equipo emprendió acciones legales contra un líder mundial del sector. En respuesta, la empresa —siguiendo su estrategia habitual— solicitó de inmediato la anulación de dichas patentes. Sin embargo, tras cuatro años de litigios que abarcaron ocho demandas por patentes distintas en China y Estados Unidos, la empresa sufrió su primera derrota total en una disputa sobre propiedad intelectual en 30 años. La razón era sencilla: no podían eludir las patentes del Instituto.
Tras la victoria legal, se inició un largo periodo de negociaciones. El director ejecutivo de la empresa llegó incluso a intentar presentar una queja a través de canales diplomáticos, con la esperanza de conseguir un acuerdo de licencia a un precio irrisorio. Ye Tianchun, no obstante, se mantuvo firme en un principio: el valor de las tecnologías fundamentales y la propiedad intelectual de China no debía subestimarse. Como referencia, mencionó el «precio de aprendizaje» que China pagó en el pasado para adquirir la tecnología de 45 nanómetros; finalmente, ambas partes llegaron a un acuerdo de licencia de patentes valorado en varios cientos de millones de dólares estadounidenses.
«Es la primera vez que la industria china de semiconductores obtiene importantes ingresos por licencias de patentes de un gran actor global en el ámbito de la tecnología avanzada convencional», subrayó Ye Tianchun. «Esto demuestra que los investigadores chinos se han ganado un lugar indispensable entre quienes contribuyen a los procesos de fabricación de circuitos integrados (CI) más avanzados del mundo. Aunque mi país sigue estando, en gran medida, en una posición defensiva en todo el sector de los circuitos integrados, hemos logrado ocupar posiciones estratégicas clave en la primera línea, lo que nos otorga la capacidad de lanzar contraataques en áreas específicas».
Confianza: superar la mentalidad de «seguidor» para forjar un nuevo ecosistema.
Ganar la batalla legal es solo el resultado superficial; el significado más profundo reside en la recuperación de la confianza.
Ye Tianchun ha observado con agudeza que tanto el público general como algunos sectores de la propia industria siguen condicionados por una especie de «determinismo de las máquinas de litografía» o una «ansiedad por la escala nanométrica».
«Se trata de una simplificación excesiva de un problema complejo», explica. El desarrollo de circuitos integrados implica más de 40 disciplinas académicas y cerca de 200 tipos de equipos; la litografía es solo un eslabón más de la cadena. «No deberíamos centrarnos únicamente en la escala nanométrica; debemos observar el sistema en su conjunto. China posee el sistema industrial más completo y, además, cuenta con la mayor reserva de talento en ingeniería de todo el mundo».
Lo que más le preocupa es la falta de confianza derivada de la «dependencia de la trayectoria» (*path dependency*). «Si uno siente constantemente que debe superar a los demás en su propio terreno, siempre seguirá siendo un seguidor». Él aboga por una estrategia de «cambio de vía»: aprovechar el enorme mercado interno de China y su sistema industrial integral para construir un ecosistema industrial totalmente nuevo. «Esto implica pasar de una dependencia de la «gran circulación» internacional a un modelo anclado en la «gran circulación» interna, reconfigurando así la globalización».
Tras haber liderado a su equipo en la culminación de diversos proyectos de investigación científica e importantes iniciativas tecnológicas a nivel nacional, Ye Tianchun no ha bajado el ritmo. Actualmente, impulsa nuevas plataformas de procesos de fabricación —como la tecnología FD-SOI (*Fully Depleted Silicon-on-Insulator*)— con el objetivo de abrir una vía de innovación propia, distinta a la tecnología de procesos basada en silicio convencional (*bulk-silicon*) que predomina hoy en día. «No sigamos pensando en «adelantar en una curva»; eso sigue siendo la pista de otro. Necesitamos forjar nuestra propia vía».
