Si está leyendo esto, los semiconductores y la inteligencia artificial (IA) están tomando el control

En los últimos años, la industria de los semiconductores ha experimentado un alejamiento notable de sus patrones cíclicos tradicionales, adoptando un comportamiento más estructural que desafía las alzas y bajas estrechamente ligadas a los ciclos económicos. Esta transformación puede atribuirse a una serie de factores, entre ellos la presencia cada vez mayor de la tecnología en nuestra vida diaria y el aumento de la demanda de semiconductores en diversos sectores. A diferencia de su volatilidad pasada, el mercado de semiconductores ahora muestra una resiliencia notable, impulsada por tendencias de largo plazo como la inteligencia artificial (IA), el Internet de las cosas y la computación en la nube. Este cambio refleja la capacidad de la industria para adaptarse a dinámicas de mercado en evolución, sostener una demanda constante y fomentar la innovación incluso en medio de fluctuaciones económicas.¹

A medida que seguimos avanzando en esta ola de progreso tecnológico, los semiconductores y la inteligencia artificial (IA) se encuentran al frente de esta evolución. En conjunto, impulsan mutuamente su crecimiento y nos encaminan hacia una nueva etapa de avance tecnológico. A medida que estos dos ámbitos profundizan su relación, están dando paso a una nueva ola de innovación. El futuro de la IA está anclado en la creación de nuevos chips semiconductores optimizados para IA, una dinámica que, en nuestra opinión, está bien posicionada para impulsar un crecimiento significativo en los próximos cinco años. Este blog examina la interdependencia entre los semiconductores y la IA, los avances tecnológicos que impulsan su integración y las perspectivas futuras de esta industria en expansión.

• ¿Cómo están los semiconductores detrás del éxito de ChatGPT?
• Los resultados del 1T23 de NVIDIA destacan la captación del mercado de IA y semiconductores
• ¿Está la IA acelerando el diseño y la fabricación de semiconductores?
• ¿Se proyecta que la tasa de crecimiento de las herramientas de diseño con IA supere en 3 veces las ventas de chips?
• Pausa en la industria de semiconductores: 4 categorías clave de participantes
• ¿Cómo beneficiará la Ley CHIPS de EE. UU. a los grandes productores de semiconductores?

¿Cómo están los semiconductores detrás del éxito de ChatGPT?

El aprendizaje automático y su insaciable necesidad de datos dependen en gran medida de los semiconductores para el procesamiento y el almacenamiento. La creciente complejidad y demanda de las aplicaciones de IA implican que los semiconductores, en particular las unidades de procesamiento gráfico (GPU), sean cada vez más importantes. Gracias a su capacidad para realizar múltiples tareas, las GPU son fundamentales para gestionar los enormes volúmenes de datos requeridos para el entrenamiento de modelos de IA, lo que permite que aplicaciones como ChatGPT operen de manera eficiente.

A medida que las aplicaciones se vuelven cada vez más complejas, la demanda de chips semiconductores avanzados aumentará. Esta mayor demanda representa una oportunidad significativa y prometedora para las empresas de la industria de semiconductores. Por ejemplo, las unidades de procesamiento gráfico (GPU), que son los motores potentes que impulsan a empresas como OpenAI y sus aplicaciones, incluido ChatGPT, tienen una demanda elevada. Por su capacidad para manejar múltiples tareas de forma simultánea y, más importante aún, con eficiencia, las GPU son una opción idónea para el procesamiento intensivo que requiere el aprendizaje automático. Estos motores de procesamiento administran los amplios volúmenes de datos necesarios para entrenar modelos de IA generativa que utilizan transformadores generativos preentrenados (GPT), lo que permite respuestas más rápidas y una mejor comprensión del lenguaje. En pocas palabras, los semiconductores son la estructura de soporte fundamental que asegura el funcionamiento fluido de aplicaciones de IA como ChatGPT.

Las GPU también desempeñan un papel central en un amplio espectro de aplicaciones de IA, entre ellas:

• Procesamiento de lenguaje natural: las GPU descifran las complejidades del lenguaje humano y tienen aplicación en herramientas como asistentes de voz y traducción automática.
• Reconocimiento facial: las GPU identifican a personas en imágenes y videos, una herramienta con aplicaciones en sectores que van desde la seguridad hasta el marketing.
• Vehículos autónomos: las GPU gestionan con eficacia los datos de sensores, guiando a los vehículos de forma segura por calles urbanas.

Los resultados del 1T23 de NVIDIA destacan la captación del mercado de IA y semiconductores

NVIDIA (NASDAQ: NVDA) reportó recientemente resultados sólidos, con ingresos y utilidad por acción por encima de las previsiones de los analistas. El aumento en la demanda de las GPU de NVIDIA, utilizadas ampliamente en aplicaciones de IA, está impulsando el crecimiento de la empresa. A medida que aumente la demanda de aplicaciones impulsadas por IA, también aumentará la demanda de semiconductores, y consideramos que NVIDIA está bien posicionada para beneficiarse de este crecimiento. Es un proveedor líder de GPU para aplicaciones de IA y está obteniendo beneficios de sus alianzas con empresas de IA como OpenAI y Google AI.

Crecimiento y proyección del mercado global de semiconductores

Fuente: World Semiconductor Trade Statistics y proyección de crecimiento anual de McKinsey. El desempeño pasado no garantiza resultados futuros. No pretende ser una recomendación para comprar o vender ninguno de los valores aquí mencionados, ni un llamado a la acción. Solo con fines ilustrativos. Se desconoce el crecimiento real futuro del mercado de semiconductores.

La necesidad de mayor poder de cómputo, IA y conectividad digital ha resultado en un crecimiento significativo del mercado de semiconductores. McKinsey estima que los ingresos del sector de semiconductores podrían duplicarse, de 550 mil millones de dólares en 2022 a más de 1 billón de dólares en 2030.

¿Está la IA acelerando el diseño y la fabricación de semiconductores?

La IA no solo se beneficia de la potencia de los semiconductores; también se ha convertido en una fuerza impulsora importante en la evolución de la industria de semiconductores. Gracias a su capacidad para redefinir diseños de chips, identificar defectos, optimizar procesos y predecir fallas en chips, la IA está mejorando la eficiencia y la rentabilidad dentro del sector. Y hay más en esta historia: la IA está catalizando la creación de una nueva generación de chips diseñados específicamente para los requerimientos distintivos de la IA. No se trata de chips convencionales, sino de chips desarrollados para las exigencias particulares de la IA. Pensemos en Intel (NASDAQ: INTC) y su trabajo pionero en el desarrollo de chips optimizados para IA que sobresalen en velocidad, eficiencia y gestión de energía.

La IA ya superó a los humanos en ajedrez y Go; ahora véala diseñar chips

Los chips tienen exponencialmente más configuraciones que el ajedrez o el Go²

Fuente: Deloitte Insights, adaptado de Synopsys, “What is Design Space Optimization?”, a julio de 2020.

La IA ya ha demostrado su capacidad al superar a los humanos en juegos de mesa complejos como el ajedrez y el Go, pero ahora está entrando en un campo aún más complejo: el diseño de chips. Con un número astronómico de configuraciones potenciales, muy por encima de las del ajedrez o el Go, la capacidad de optimizar e innovar en el diseño de chips podría ser una aplicación decisiva de la tecnología de IA. A medida que se profundiza la relación entre la IA y los semiconductores, ambos están abriendo el camino para una nueva ola de innovación tecnológica. El desarrollo futuro de la IA depende en gran medida de la creación de nuevos chips semiconductores diseñados específicamente para aplicaciones de IA. Consideramos que es probable que esta tendencia impulse un crecimiento significativo en los próximos cinco años.

¿Se proyecta que la tasa de crecimiento de las herramientas de diseño con IA supere en 3 veces las ventas de chips?

Tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) a 5 años para chips, herramientas EDA y herramientas avanzadas de diseño con IA (2023-2028)³

Fuentes: WSTS; Global Markets Insights; y Deloitte Global, a noviembre de 2022.

El crecimiento inminente de la IA depende en gran medida del desarrollo de chips semiconductores optimizados explícitamente para la funcionalidad de la IA. Según Deloitte, es muy plausible que este factor detone un crecimiento sustancial durante los próximos cinco años.

Pausa en la industria de semiconductores: 4 categorías clave de participantes

La industria de semiconductores se compone principalmente de cuatro categorías clave de participantes. La primera categoría comprende a los operadores de fundición, por ejemplo, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC). Se trata de empresas que llevan a cabo la producción de chips semiconductores con base en las especificaciones que les proporcionan otras compañías. Puede pensarse en ellas como fábricas que elaboran chips para distintas empresas. La segunda categoría está integrada por los fabricantes de dispositivos integrados (IDM), con empresas como Intel como ejemplo. Los IDM son particulares porque gestionan todo el ciclo de vida de un chip semiconductor dentro de sus propias instalaciones, desde el diseño inicial hasta la fase final de fabricación. La siguiente categoría incluye a las empresas que solo diseñan chips, también conocidas como empresas fabless. NVIDIA y Advanced Micro Devices (AMD) pertenecen a esta categoría. Las empresas fabless se concentran en diseñar y desarrollar chips semiconductores, pero subcontratan la fabricación a operadores de fundición, ya que no cuentan con capacidad propia de fabricación. La cuarta y última categoría incluye a fabricantes de equipo como ASML. Estas empresas son responsables de crear la maquinaria y el equipo necesarios para la fabricación de chips semiconductores. Suministran las herramientas críticas que necesitan tanto los operadores de fundición como los fabricantes de dispositivos integrados para construir los chips.

¿Cómo beneficiará la Ley CHIPS de EE. UU. a los grandes productores de semiconductores?

¿Recuerda la Ley CHIPS de EE. UU.? Dado que los semiconductores son fundamentales para la economía, Estados Unidos busca alcanzar autosuficiencia en la producción de semiconductores y reducir su dependencia de cadenas de suministro extranjeras. La pandemia de Covid-19 puso de relieve vulnerabilidades en la cadena de suministro, que con frecuencia incluye procesos en más de cinco países y múltiples envíos globales. El Departamento de Comercio informa que, en 2021, la escasez de semiconductores le costó a la economía de Estados Unidos cerca de un cuarto de billón de dólares.

Para aumentar la fabricación nacional de semiconductores, la Ley CHIPS and Science de EE. UU. canalizará 50 mil millones de dólares en inversiones hacia la industria durante cinco años, incluidos 11 mil millones de dólares para investigación y desarrollo avanzados en semiconductores, y 39 mil millones de dólares para acelerar e impulsar la producción nacional de chips (de los cuales 6 mil millones de dólares pueden cubrir préstamos directos y garantías de préstamos).

Presupuesto para ampliar la fabricación nacional (I+D avanzada en semiconductores y producción de chips)

Fuente: McKinsey⁴, a octubre de 2022.

Entre los principales beneficiarios de la Ley CHIPS de EE. UU. se encuentran los grandes productores de semiconductores del país. En lugar de intentar seleccionar ganadores individuales dentro del sector, los inversionistas pueden obtener exposición a las 25 empresas de semiconductores más grandes y líquidas listadas en EE. UU. a través del fondo cotizado en bolsa (ETF) VanEck Semiconductor ETF (SMH).

Para concluir, consideramos que los semiconductores representan una forma de invertir en el ecosistema de IA desde la perspectiva de "picks and shovels" y ofrecen una manera convincente de capitalizar el crecimiento del sector de IA, particularmente cuando el acceso directo a empresas privadas de IA es limitado para muchos inversionistas. El fondo cotizado en bolsa (ETF) VanEck Semiconductor ETF (SMH) ofrece una forma de invertir en toda la cadena de valor de la industria de semiconductores, desde el diseño y la fabricación de chips hasta la maquinaria utilizada en el proceso productivo. Dado que los semiconductores son los componentes esenciales que impulsan la innovación en IA, consideramos que están bien posicionados para ganar valor en medio del posible impacto deflacionario de la eficiencia de la IA; además, también ofrecen una oportunidad particular para participar en el impacto transformador de la IA.

¹ https://www.pimco.com/gbl/en/insights/semiconductors-a-less-cyclical-future

² https://www2.deloitte.com/us/en/insights/industry/technology/technology-media-and-telecom-predictions/2023/ai-in-chip-design.html

³ https://www2.deloitte.com/us/en/insights/industry/technology/technology-media-and-telecom-predictions/2023/ai-in-chip-design.html

⁴ https://www.mckinsey.com/industries/public-and-social-sector/our-insights/the-chips-and-science-act-heres-whats-in-it