El cobre resistente a la oxidación podría ser la clave para frenar la escasez de chips que golpea la industria

Un grupo de investigadores ha publicado un paper en la revista científica Nature donde afirman haber desarrollado un proceso novedoso para elaborar cobre resistente a la oxidación. 

Este descubrimiento permitiría utilizar este material para sustituir al oro en la fabricación de chips, lo que reduciría ostensiblemente su precio y, por consecuencia, también el de los componentes. 

En concreto, los autores afirman haber conseguido desarrollar un método para fabricar películas delgadas de cobre monocristalino atómicamente planas, lo que ofrece resistencia semipermanente a dicho proceso de deterioro. 

Esta investigación, liderada por científicos de la Universidad Nacional de Pusan y de la Universidad Sungkyunkwan, ambas de Corea del Sur, junto a otros de la Universidad Estatal de Mississippi en Estados Unidos, podría suponer un antes y un después en la fabricación de estos elementos. 

El oro es un "material imprescindible" para fabricar chips

Martín Piqueras, profesor de OBS Business School y experto en estrategia digital en Gartner, explica a D+I que los chips están fabricados "con una variedad de materiales" entre los que prima el silicio. A él se suman otros que garantizan las conexiones con las placas que los albergan. 

Entre ellos, el paper destaca el cobre, un elemento que se usa de forma universal en la electrónica debido a su excelente conductividad eléctrica, tanto en el cableado como en las placas de los circuitos. 

Sin embargo, la corrosión en la superficie puede provocar una mayor resistencia eléctrica y limitar su vida útil en algunos casos, por lo que se suele recurrir al oro en zonas clave como en los cables de unión que se usan para conectar una matriz de silicio a los pines que forman las conexiones externas. 

Piqueras señala que esta es "una práctica muy común" porque dicho elemento "tiene propiedades estables a lo largo del tiempo", ya que no se oxida, y "es muy dúctil", es decir, permite hacer filamentos muy finos. 

"Podríamos decir que el oro es un material imprescindible para la fabricación de chips hoy día", precisa. 

Reducción de consumo eléctrico, de costes y más vida útil

Así, si se consigue materializar el reemplazo de este componente por cobre resistente a la oxidación en los dispositivos semiconductores, tal y como apunta la investigación, esto podría derivar en una serie de mejoras importantes. 

Por un lado, según Se-Young Jeong, el profesor que dirigió al equipo de la Universidad de Pusan, la sustitución podría suponer una reducción de costes importante en la industria electrónica debido a la diferencia de precios entre ambos.

Los datos recopilados por dicho estudio señalan que el cobre supera los 10.000 dólares por cada tonelada métrica, mientras que el oro alcanza los 62 millones de dólares. 

A ello se sumarían un menor gasto eléctrico y el alargamiento de la vida útil de los dispositivos con nanocircuitos.

No obstante, el profesor de OBS Business School precisa que, para que esto se produjese, también se debería mantener o incrementar la producción de silicio, un material "escaso y complejo de producir".

A la par, apunta que, de momento, estas suposiciones están en un plano teórico hasta que se consiga reproducir de forma comercial este cobre resistente a la oxidación, algo para lo que aún no hay fecha porque los autores no han precisado si tienen previsto distribuir su hallazgo. 

"Todos los materiales son limitados, finitos y escasos"

Tampoco cabe olvidar que esta solución se enmarca en un contexto en el que empiezan a ser preocupantes los problemas que rodean a la producción del cobre en sí, ya que, según un estudio de Rystad Energy, se espera que la demanda mundial de este elemento supere a la de la oferta en seis millones de toneladas para 2030. 

La misma fuente cree que la demanda anual de dicho material habrá aumentado un 16% para finales de la década hasta sumar 25,5 millones de toneladas. A la par, los pronósticos apuntan que los suministros disminuirán un 12% frente a los de 2021 hasta las 19,1 millones de toneladas. 

La entidad precisa que será necesaria una inversión significativa en la minería del cobre para evitar el déficit. 

Así, la diferencia entre la oferta y la demanda se traducirá en una presión alcista sobre los precios del cobre, lo que atenuará levemente la ventaja de reemplazar al oro. 

Piqueras señala que, aunque parezca "difícil de creer", todos los materiales que se emplean para fabricar productos son "limitados, finitos y, por tanto, escasos". "Al ritmo de demanda y fabricación actuales, incluso materiales muy abundantes como el aluminio tienen fecha de fin de existencias", afirma. 

El experto apunta que, por ello, es imprescindible buscar alternativas como el reciclaje, la reducción del uso o el reemplazo por otras tecnologías que permitan impedir un nuevo encarecimiento de los costes 

En este sentido, señala que, actualmente, existen otras opciones como el uso del grafeno para sustituir al oro u otros como los óxidos de diselenuro de hafnio y diselenuro de circonio para sustituir al silicio, e incluso el plástico, pero precisa que todos ellos se encuentran en "fases experimentales".

Así, afirma que "sería más probable" acabar con la escasez con otros paradigmas de consumo y producción, por ejemplo, "fabricando chips que se puedan usar en múltiples dispositivos a la vez". 

Y es que las demoras en la oferta de este tipo de elementos siguen siendo un problema clave en la industria que se ha visto agravado por acontecimientos como la guerra entre Rusia y Ucrania o la inflación, más allá de la pandemia que la originó. 

Piqueras explica que es difícil predecir una fecha de vuelta a la normalidad, pero que, aún resolviéndose todos los problemas internacionales, aún se tardaría "entre 12 y 18 meses para alcanzar una relativa normalidad".