La investigación liderada por la Universidad de Sheffield ofrece una fotografía detallada sobre cómo la localización de la producción influye en la huella ambiental de los chips. El equipo, dirigido por el profesor Lenny Koh y en colaboración con Cardiff University, modeló cerca de 80 escenarios de cadena de suministro en 11 países, proyectando resultados hasta 2030, 2040 y 2050. El foco del estudio fueron los compuestos InGaN y InGaP, materiales esenciales para la próxima generación de electrónica y aplicaciones de IA.
Los hallazgos muestran que fabricar en regiones con redes eléctricas menos intensivas en carbono produce reducciones significativas en categorías ambientales como calentamiento global, ecotoxicidad marina y agotamiento de recursos hídricos. Actualmente la mayoría de la producción está concentrada en Taiwán, Corea del Sur y China; el estudio propone que el reshoring hacia el reino unido y los Estados Unidos puede ofrecer los mayores beneficios de sostenibilidad, siempre acompañado de innovación en procesos industriales.
Por qué la localización determina gran parte del impacto
La investigación resalta que la mezcla energética de cada país es un factor determinante: donde la electricidad proviene de fuentes menos contaminantes, la fabricación de semiconductores genera menos emisiones. En términos técnicos, la intensidad energética —es decir, la energía necesaria por unidad de producción— actúa como multiplicador del impacto. Según los modelos, desplazar la manufactura de InGaN y InGaP al Reino Unido podría reducir impactos en torno al ~70% y ~66% respectivamente entre 2040 y 2050, comparado con escenarios centrados en redes más carbonizadas.
Procesos críticos y cuellos de botella técnicos
Aunque una red eléctrica más limpia atenúa buena parte del problema, el estudio identifica pasos concretos en la cadena de valor que seguirán siendo desafiantes. Etapas como la epitaxia y la fabricación de sustratos consumen gran cantidad de energía y requieren químicos complejos. El trabajo advierte que, sin mejoras tecnológicas y gestión de materiales, estos procesos se convertirán en los principales focos de contaminación incluso en escenarios de electricidad descarbonizada.
Epitaxia y sustratos: por qué importan
La epitaxia —crecimiento controlado de cristales sobre un sustrato— y la producción de sustratos implican fases intensivas en energía y manejo de sustancias peligrosas. El estudio calcula que la epitaxia de InGaN necesita aproximadamente un 80% más de energía que la de InGaP, además de generar mayores flujos de residuos tóxicos. Estas diferencias muestran que no basta con cambiar el lugar de fabricación: hace falta inversión dirigida a procesos más limpios y a la gestión segura de químicos.
Diferencias entre materiales y sus consecuencias
Los resultados revelan que cada compuesto exige estrategias distintas: InGaN plantea retos energéticos y de toxicidad superiores a InGaP, por lo que las mejoras de sostenibilidad deben ser específicas. El informe sugiere priorizar investigación en reducción de consumo energético durante epitaxia, sustitución de reactivos peligrosos y optimización del uso de agua para minimizar el agotamiento hídrico y la ecotoxicidad asociada.
Recomendaciones para la industria y las políticas públicas
Los autores proponen una hoja de ruta pragmática: combinar reshoring estratégico hacia regiones con electricidad más limpia, como el Reino Unido y los Estados Unidos, con inversión en innovación para procesos críticos. Además, promueven prácticas de economía circular —reciclado de materiales, manejo seguro de químicos y colaboración entre proveedores— y la alineación entre fabricantes, proveedores de energía y reguladores para acelerar la descarbonización sin sacrificar la resiliencia de la cadena de suministro.
En resumen, el estudio publicado en Nature Scientific Reports con el título Geo-spatial prospective life cycle sustainability of InGaN and InGaP compound semiconductors plantea que la sostenibilidad del sector no depende únicamente de tecnologías limpias, sino de decisiones estratégicas sobre dónde y cómo se fabrican los semiconductores. Adoptar esas decisiones puede reducir emisiones y contaminación, al tiempo que garantiza el abastecimiento de materiales clave para la electrónica y la IA.
