En marzo de 2026, Irán atacó una instalación de gas natural licuado (GNL) en Ras Laffan, Qatar. Esto despertó una gran preocupación por la posible interrupción significativa del suministro de helio (He), un subproducto de la producción de GNL.
En la misma época, Irán bloqueó el Estrecho de Ormuz, sumiendo la logística energética en el caos. En abril de 2026, se informó de que más de 600 barcos, incluidos 325 petroleros, estaban varados cerca del estrecho; posteriormente, unos 2000 barcos estaban bloqueados en el Golfo Pérsico. Se cree que muchos de estos petroleros transportaban helio y nafta, una materia prima consumida por varios equipos de fabricación de semiconductores y también del fotopolímero.
En vista de lo anterior, un escenario donde las fábricas de semiconductores de todo el mundo se detengan por el triple impacto de "escasez de helio", "escasez de nafta" y "escasez de fotopolímeros" se ha convertido en un tema de gran preocupación. Este artículo explora las causas rastreando las cadenas de suministro de helio, nafta y fotopolímeros, y analiza las perspectivas futuras.
Panorama general de la crisis que implica la detención de fábricas de procesamiento frontal
En primer lugar, repasemos la aplicación del helio en los procesos frontales de semiconductores, y la de los componentes y materiales derivados de la nafta (Figura 1).
Figura 1: ¿En qué parte del flujo de proceso mostrado arriba se utiliza helio? ¿Y en qué parte se utilizan componentes y materiales derivados de la nafta?
En los procesos frontales, una serie de pasos, incluyendo limpieza, deposición de películas delgadas, fotolitografía, grabado en seco, limpieza e inspección, se repiten de 50 a 100 veces o incluso más sobre obleas de silicio (Si), formando simultáneamente docenas o cientos de chips. Dependiendo del chip, el número total de pasos puede superar los 1000. Esto no solo se aplica a la lógica avanzada, sino también a todos los dispositivos semiconductores, incluyendo la lógica madura, DRAM, NAND flash, energía y circuitos analógicos.
Los siguientes dos puntos son cruciales.
En primer lugar, si se interrumpe el suministro de helio, algunos procesos de deposición de películas delgadas y el grabado en seco se volverían imposibles, "fallando instantáneamente", y la fotolitografía ultravioleta extrema (EUV) también podría verse en riesgo.
En segundo lugar, todos los equipos, desde la limpieza y deposición de películas hasta la fotolitografía, el grabado en seco y la inspección, utilizan componentes de consumo derivados de la nafta, y las materias primas de productos químicos como fotopolímeros y alcohol isopropílico también derivan de la nafta.
En otras palabras, tanto el helio (He) como la nafta pueden considerarse el "talón de Aquiles" de los procesos frontales de semiconductores.
Procesos frontales dependientes del helio, especialmente el grabado en seco
La Figura 2 muestra el grado de impacto de una interrupción en el suministro de helio en varios procesos. El grabado en seco se ve más afectado, con un nivel de riesgo "extremadamente alto", lo que significa que el proceso en sí no podrá realizarse ("falla inmediata"). En segundo lugar, la Deposición Química en Fase de Vapor (CVD) de oblea única de alta precisión, la Deposición de Capa Atómica (ALD) con ventana de temperatura estrecha en los bordes, la pulverización catódica (sputtering) con control estricto de temperatura y el crecimiento epitaxial en bordes están en estado de riesgo "alto", lo que lleva a una disminución del espesor de la película, calidad de la película, tensión y cristalinidad. Por otro lado, el CVD por lotes en horno y el ALD general pueden continuar con solo pequeños ajustes de condiciones.
Figura 2: Grado de impacto de una interrupción del suministro de helio en varios procesos frontales.
Entonces, ¿por qué el grabado en seco causa una falla instantánea? La razón radica en el principio de control de temperatura de la oblea (Figura 3). En los equipos de grabado en seco, una cantidad significativa de calor se transfiere desde el plasma a la oblea. Por lo tanto, es necesario hacer circular un refrigerante (por ejemplo, a -60°C) dentro del plato electrostático (electrostatic chuck) de la mesa de la oblea para enfriarla (la temperatura de este refrigerante varía, desde por debajo de -100°C hasta por encima de +100°C, y se optimiza para cada proceso).
Figura 3. Principio del control de temperatura en un equipo de grabado en seco
Sin embargo, a nivel microscópico, el plato electrostático y la parte posterior de la oblea solo tienen un punto de contacto, por lo que solo la circulación del refrigerante no puede enfriar suficientemente la oblea. Por lo tanto, es necesario inyectar helio (He) a una presión de 1-2 kPa en el espacio entre el plato electrostático y la oblea. Dado que el helio es una molécula monoatómica ligera y se mueve extremadamente rápido, transfiere eficazmente el calor desde la oblea al plato electrostático. Posteriormente, este helio es evacuado por la bomba de vacío. En otras palabras, es de "un solo uso".
Dicho de otra manera, sin helio, el control de la temperatura de la oblea no puede lograrse y el proceso de grabado en seco en sí no puede llevarse a cabo. No solo procesos de grabado de baja temperatura, como la perforación de agujeros profundos para NAND 3D, serían imposibles, sino que tampoco podría completarse ningún proceso de grabado en seco. Esto es lo que se denomina "falla instantánea".
Componentes de equipos y fotopolímeros relacionados con la nafta
¿Y qué pasa con la nafta? Todos los consumibles de los equipos de fabricación de semiconductores utilizan componentes y materiales derivados de la nafta, incluyendo: (1) resinas de alto rendimiento; (2) cauchos y elastómeros, como juntas tóricas (O-rings); (3) materiales basados en flúor resistentes al plasma y químicos; (4) componentes de fluidos, como tuberías y válvulas; y (5) cables y materiales aislantes. Dado que los equipos de fabricación requieren un reemplazo periódico de consumibles para mantener un funcionamiento estable, el agotamiento del inventario de componentes conduce directamente a la parada del equipo y, en consecuencia, al cierre de toda la fábrica.
Otro problema grave son los fotopolímeros. El proceso de producción de un fotopolímero es: nafta → propileno → óxido de propileno (PO) → PGME → PGMEA → fotopolímero (Nota). Cinco empresas japonesas (TOK, JSR, Shin-Etsu Chemical, Fujifilm y Sumitomo Chemical) monopolizan más del 90% del mercado mundial de fotopolímeros, y estas cinco empresas adquieren casi todo su PGME y PGMEA del fabricante japonés Daicel. Si alguna parte de esta cadena de suministro se interrumpe, las fábricas de semiconductores de todo el mundo se detendrán.
Entonces, ¿por qué no se han cerrado las fábricas de semiconductores? Primero, veamos la producción de nafta. La Figura 4 muestra la producción de nafta por región. Globalmente, se producen alrededor de 1000 millones de toneladas de nafta al año, de las cuales aproximadamente el 18% (unos 180 millones de toneladas) provienen de Medio Oriente. De estos 1000 millones de toneladas de nafta, alrededor de 600 millones se utilizan como materia prima para etileno, unos 200 millones como componente para gasolina, y alrededor de 100 millones para BTX (benceno, tolueno, xilenos). Menos de 1 millón de toneladas, es decir, menos del 0.1% de la producción mundial total de nafta, se utiliza para producir materiales para semiconductores como PGME, PGMEA y fotopolímeros.
Figura 4. Producción regional y global de nafta (2025-2026) Fuente: Estimación del autor basada en capacidad global de refinación, volumen de procesamiento de crudo y rendimiento de nafta (~15-20%).
Por lo tanto, incluso si una escasez de nafta debido al bloqueo del Estrecho de Ormuz ocurriera, Daicel y los fabricantes de fotopolímeros podrían priorizar la obtención de esta pequeña cantidad de nafta para materiales de semiconductores. Dado que la proporción de nafta utilizada para fotopolímeros es extremadamente pequeña, esta estructura facilita la protección del suministro de materiales para semiconductores.
La situación del helio (He) es completamente diferente. Como se muestra en la Figura 5, la producción mundial anual de helio es de 190 millones de metros cúbicos (m³), de los cuales Estados Unidos representa el 42.6% y Qatar el 33.2%. Una interrupción en el suministro de helio de Qatar significaría perder un tercio del suministro global. Además, se estima que la industria de semiconductores consume aproximadamente entre el 21% y el 24% del helio mundial, es decir, entre 39 y 46 millones de m³ al año. El suministro anual de helio de Qatar, de 63 millones de m³, supera el consumo total anual de la industria mundial de semiconductores. Incluso una simple comparación cuantitativa revela la magnitud del impacto.
Figura 5. Producción regional y global de helio (2025). Fuente: Datos del Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) de 2026.
Sin embargo, hay tres razones por las que las fábricas de semiconductores no se han cerrado.
Primero, el "almacenamiento" (reservas) es clave; los productores de gas como Linde, Air Liquide, Air Products e Iwatani mantienen reservas de cierta cantidad de gas, lo que ayuda a absorber el impacto inicial.
Segundo, en cuanto a "inventario y reciclaje", las empresas han aumentado sus inventarios basándose en experiencias previas de escasez de helio, y TSMC y Samsung Electronics ya han implementado sistemas de recuperación de helio (aunque no en su totalidad).
Tercero, según las "reglas de suministro prioritario", el orden de prioridad es: médico → aeroespacial/defensa → industria de semiconductores → industria general → globos, siendo los globos y los productos de uso industrial general los primeros en ser reducidos.
Sin embargo, el helio (He) no se puede almacenar a largo plazo. El helio líquido debe almacenarse a temperaturas ultrafrías por debajo de -269°C, y aproximadamente el 1% del helio se pierde por evaporación cada día. Por lo tanto, sin reposición oportuna, las reservas de helio caerán por debajo del 75% en 30 días, por debajo del 50% en 70 días y por debajo del 10% en 230 días. Además, el transporte de helio líquido requiere el uso de contenedores ISO especializados, de los cuales solo hay unos cientos en el mundo.
Además, las fábricas de semiconductores solo tienen reservas de helio para unos días o semanas, mientras que las empresas de gas y los centros logísticos tienen para unas semanas o meses, lo que significa que incluso movilizando todos los recursos disponibles, el suministro podría mantenerse como máximo durante unos seis meses. En otras palabras, el daño por una interrupción en el suministro de helio es mucho mayor que la escasez de fotopolímeros derivados de nafta. La crisis actual del helio no se ha resuelto, solo se ha retrasado temporalmente.
Impacto en los semiconductores de lógica
Si la interrupción del suministro de helio (He) se prolonga demasiado, los más afectados serán los dispositivos de lógica de vanguardia. La formación de la estructura GAA (nanosheet de puerta envolvente) para procesos de 2nm (N2) involucra numerosos procesos que requieren un control preciso de la temperatura, como el crecimiento epitaxial multicapa de Si y SiGe, el grabado por plasma selectivo de la capa de sacrificio de SiGe y la deposición de capa atómica (ALD) del espaciador interno (Figura 6). Entre ellos, el grabado por plasma del SiGe es el proceso más difícil e indispensablemente requiere helio. En otras palabras, sin helio, el proceso GAA en sí tampoco puede realizarse.
Figura 6. Múltiples pasos en la formación de nanosheet GAA requieren un control preciso de la temperatura. Fuente: Adaptado y anotado por Takashi Yunogami a partir del diagrama de flujo del proceso GAA de nanosheet de IBM Research (IEDM 2019-2021), con adiciones del autor.
La Figura 7 muestra el impacto de una interrupción en el suministro de helio en los nodos de semiconductores de lógica y el tiempo previsto de parada de las fábricas. Los chips de lógica de vanguardia de próxima generación A14 y N2 producidos por compañías como TSMC, Samsung, Intel y Rapidus se verían afectados de manera "extremadamente severa", provocando el cierre de fábricas inmediatamente después de la interrupción del suministro de helio, hasta un máximo de tres meses. Los chips N3 también detendrían la producción en tres meses, y los chips N5 y N7 en seis meses.
Figura 7. Nodos de semiconductores de lógica, principales aplicaciones y tiempo previsto de parada de fábricas de semiconductores (el rosa indica fábricas de semiconductores japonesas, sus principales aplicaciones y relación con la industria automotriz).
Es especialmente notable el caso de los nodos maduros: los de 10-28nm (incluyendo la primera fábrica de TSMC en Kumamoto) dejarían de producir durante 6-12 meses, y los semiconductores automotrices, analógicos y de potencia (40nm y mayores) de compañías como Renesas y Rohm también se detendrían después de 12 meses, todo lo cual podría llevar a la "destrucción de la industria automotriz".
Esto se debe a que, incluso en nodos de proceso maduros, los estándares de certificación para semiconductores automotrices son extremadamente estrictos, y los fabricantes de automóviles no aceptarían chips fabricados sin grabado en seco con helio. En otras palabras, el problema de la interrupción del suministro de helio no constituye un riesgo solo para la tecnología de vanguardia.
Si el suministro de helio de Qatar continuara en cero, ¿cuánto tiempo podría sobrevivir la industria de semiconductores?
En los primeros 0-3 meses, la situación podría controlarse mediante inventarios, almacenamiento subterráneo, aumento de vuelos desde Estados Unidos y redistribución entre diferentes usos; aunque los precios se dispararían, las principales fábricas de semiconductores continuarían operando.
De 3 a 6 meses, comenzarían los recortes por cuotas, primero para usuarios sin contrato, pequeñas fábricas de semiconductores, instituciones de investigación, procesos back-end y productos genéricos.
En los siguientes 6 a 12 meses, las restricciones operativas parciales (incluyendo en fábricas de semiconductores avanzados) se harían realidad, imponiendo una carga especialmente pesada a países asiáticos como Corea del Sur, China y Japón, que dependen de las importaciones de helio líquido a larga distancia.
Si la escasez persiste más de un año, la industria de semiconductores se vería forzada a priorizar qué productos fabricar, a menos que aumentos de producción en países como Estados Unidos, Canadá, Argelia y Rusia puedan llenar el vacío del 33%.
Esto indica que esta crisis no llevará al cierre simultáneo de todas las fábricas de semiconductores, sino que ocurrirá silenciosamente en el siguiente orden: asignación → fuerte aumento de precios → reducción de la producción de productos antiguos de bajo margen → paradas parciales por región y empresa.
*Declaración: Este artículo fue creado por el autor original. El contenido del artículo representa su punto de vista personal. Nuestra reimpresión es solo para compartir y discutir, y no significa que estemos de acuerdo o en desacuerdo. Si tiene objeciones, contáctenos.
Este artículo proviene del WeChat público "Semiconductor Industry Vertical and Horizontal" (ID:ICViews), autor: Takashi Yunogami
