Cadena de suministro en guerra: materiales críticos y la lucha por la soberanía microelectrónica

Por Benjamin Cook *

NOTA: El surgimiento de Ucrania como centro de innovación en defensa trae consigo tanto oportunidades como urgencia. El país tiene el potencial de suministrar materias primas críticas y, finalmente, servir como socio amigable para las cadenas de suministro de microelectrónica aliadas. Pero también debe enfrentar la misma dura realidad que enfrentan las naciones occidentales: construir sistemas avanzados sin aportes chinos es casi imposible. Las placas de circuito impreso, los motores e incluso los componentes básicos a menudo dependen de materiales o refinamiento de origen chino. A medida que Ucrania construye su base industrial de defensa, debe adoptar una estrategia en tierra, cerca de la costa y en la costa amiga, no solo para servir a los socios sino también para salvaguardar su propio suministro. El almacenamiento estratégico de materiales vulnerables como bario, estaño, niobio y tantalio será esencial. Este documento trata sobre los Estados Unidos. No Ucrania. Pero fue la vulnerabilidad de Ucrania lo que me hizo pensar en ello. Además, es importante tener en cuenta mientras lee esto cómo la política actual de EE. UU. es completamente contraria a sus propios intereses a largo plazo con respecto a los insumos minerales.

La fabricación de componentes microelectrónicos sustenta todo, desde los sistemas de defensa nacional hasta la electrónica de consumo. La guerra moderna, la aceleración de la IA, la industria aeroespacial, las telecomunicaciones y la infraestructura de datos dependen de un suministro estable y seguro de microelectrónica clave. En el corazón de este sistema se encuentra una cadena de suministro compleja y distribuida globalmente, cada vez más vulnerable a la disrupción geopolítica, especialmente debido a la dependencia excesiva de China para materiales críticos y procesamiento de valor agregado.

Para reducir la dependencia estratégica y desarrollar resiliencia, es esencial identificar qué materiales se requieren, dónde se originan y cómo se pueden realinear las cadenas de suministro hacia socios onshore, nearshore y friendlyshore. Esto no es simplemente una cuestión de minería; También incluye la capacidad de refinación, la pureza del procesamiento y la infraestructura para convertir los insumos en bruto en forma utilizable.

Los componentes microelectrónicos se dividen en cinco categorías principales: componentes activos como transistores y circuitos integrados; componentes pasivos como condensadores y resistencias; dispositivos electromecánicos o MEMS, incluidos giroscopios y sensores de presión; componentes de gestión de la temporización y la potencia, como osciladores y reguladores de voltaje; y elementos de embalaje como soldaduras y uniones de alambre. Cada uno de estos componentes se basa en una combinación única de materias primas, muchas de las cuales no están ampliamente disponibles en los Estados Unidos y deben obtenerse internacionalmente.

Los semiconductores requieren elementos como silicio, germanio, galio, arsénico e indio. Las capas conductoras se basan en cobre, aluminio, tungsteno, cobalto, níquel, oro y plata. Los materiales aislantes y dieléctricos se extraen del dióxido de silicio, el óxido de hafnio y el titanato de bario. El dopaje crítico y las características de rendimiento especializadas también dependen del boro, el fósforo y el antimonio. Menos visibles pero igualmente importantes son los metales de nicho como el tantalio, el niobio, el manganeso y el estaño. Cualquier interrupción en la disponibilidad o el procesamiento de estos materiales crea riesgos en cascada para sectores industriales enteros.

Estados Unidos tiene acceso minero parcial a muchos insumos críticos. El silicio, el cobre, el oro, la plata, el zinc, el hierro, el plomo, el litio, el manganeso, el germanio, el galio y el indio se extraen en el país hasta cierto punto. El tungsteno, el boro, el antimonio y el cromo también son accesibles, aunque con limitaciones de escala. Pero cuatro materiales críticos permanecen esencialmente fuera del alcance sin importaciones: bario, estaño, niobio y tantalio. Estos elementos no se extraen a escala en los EE. UU. o carecen por completo de capacidad de refinación.

Para cerrar esta brecha de vulnerabilidad, el enfoque debe centrarse en las fuentes nearshore y friendshore. Canadá es un eje en esta estrategia. Proporciona niobio, tantalio, cobalto, litio y metales refinados, incluidos el níquel y el oro. México agrega insumos clave como antimonio, plata, zinc y hierro, y tiene proyectos de litio incipientes en marcha. Australia es líder mundial en litio, manganeso y tierras raras, mientras que Brasil domina la producción de niobio y tantalio. Perú y Sudáfrica ofrecen zinc, estaño, plata y manganeso. Alemania y Estonia contribuyen con su experiencia en refinación de tierras raras, tantalio y cobre. Japón y Corea del Sur aportan procesamiento de metales de alta pureza y refinación de precisión a la red de alianzas.

A pesar de estas opciones, el bario sigue siendo una vulnerabilidad singular. China controla la gran mayoría de la producción de barita, la principal fuente de bario. No existe una alternativa no china a gran escala. El estaño también es una preocupación, con solo una producción menor de Perú e Indonesia y un atractivo comercial limitado para las refinerías occidentales. La refinación de niobio y tantalio sigue concentrada en Brasil y Canadá, sin capacidad en Estados Unidos.

La capacidad de refinación, no solo la minería, es el punto de apoyo. Incluso cuando las naciones aliadas extraen las materias primas, el procesamiento de valor agregado regresa con frecuencia a China debido a su escala industrial y políticas ambientales permisivas. Esto es particularmente cierto para el galio, el indio, el germanio y los elementos de tierras raras. La política de Estados Unidos debe centrarse en reconstruir la infraestructura de refinación a nivel nacional y en los países alineados, incluidos Canadá, Australia y Japón. Las instalaciones críticas como el Proyecto Hermosa en Arizona y MP Materials en California deben acelerarse a través de permisos e inversiones.

Sin esto, Estados Unidos sigue expuesto. Las plataformas de defensa, los sistemas espaciales, los sensores avanzados y el hardware de IA no pueden funcionar sin un acceso confiable a materiales estratégicos purificados y procesados. En un escenario de guerra o de crisis de oferta global, las dependencias actuales podrían convertirse en cuellos de botella fatales.

Para romper esta dependencia, se recomiendan varias acciones. En primer lugar, Estados Unidos debe diversificar agresivamente la refinación a través de acuerdos bilaterales y multilaterales dirigidos al tantalio, el niobio, el estaño y especialmente el bario. En segundo lugar, la inversión nacional en el procesamiento de galio, indio, germanio y litio debe ampliarse y acelerarse. En tercer lugar, los sitios clave de refinación en los EE. UU. y Canadá deben priorizarse para los permisos ambientales y de construcción. En cuarto lugar, el bario y el estaño deben agregarse al Arsenal de Defensa Nacional, tratados como materiales estratégicos a la par con el petróleo o las municiones. Por último, Estados Unidos debería liderar la formación de una alianza de procesamiento de metales tecnológicos con Canadá y Australia, respaldada por incentivos y acuerdos de compra seguros.

Con una estrategia unificada que abarque la minería nacional, el abastecimiento aliado y la refinación no china, Estados Unidos puede pasar de la dependencia a la resiliencia. El dominio de China no es inquebrantable. Solo un material, el bario, no tiene un sustituto escalable fuera de China. Todos los demás materiales críticos pueden extraerse, refinarse o procesarse a través de asociaciones, inversiones en infraestructura y políticas decisivas. El costo de la inacción se mide no solo en dólares sino en vulnerabilidad. El camino a seguir es complejo, pero está al alcance.

1. La fabricación de componentes microelectrónicos es fundamental para la seguridad nacional, las economías modernas y el liderazgo tecnológico. Este informe identifica los elementos críticos involucrados, los tipos de componentes que respaldan y evalúa la viabilidad geográfica de obtener materias primas y procesos de refinamiento de valor agregado de socios costeros, cercanos y amigos.

2. Componentes microelectrónicos esenciales

2.1 Componentes activos

● Transistores (BJT, MOSFET, FinFET, GAAFET)

● Diodos (Zener, Schottky, LED, fotodiodo)

● Circuitos integrados (MCU, CPU, ASIC, DSP, amplificadores operacionales)

2.2 Componentes pasivos

● Resistencias (carbono, NiCr, nitruro de tantalio)

● Condensadores (cerámicos, tántalo, electrolíticos de aluminio, titanato de bario)

● Inductores (ferrita, núcleo de hierro, alambre enrollado)

2.3 Electromecánica / MEMS

● Acelerómetros

● Giroscopios

● Micrófonos

● Sensores de presión

2.4 Gestión de la temporización y la energía

● Osciladores de cristal

● Relojes MEMS

● Reguladores de voltaje (convertidores LDO, DC-DC)

● Bucles de bloqueo de fase (PLL)

2.5 Empaquetado e interconexiones

● Soldadura (Sn, Ag, Pb)

● Enlaces de alambre (Au, Al)

● Matrices de cuadrícula de bolas (BGA)

3. Requisitos elementales

Semiconductores

● Silicio (Si)

● Germanio (Ge)

● Galio (Ga)

● Arsénico (As)

● Indio (In)

● Fósforo (P)

● Boro (B)

● Antimonio (Sb)

Conductores

● Cobre (Cu)

● Aluminio (Al)

● Tungsteno (W)

● Cobalto (Co)

● Níquel (Ni)

● Oro (Au)

● Plata (Ag)

Aisladores / Dieléctricos

● Dióxido de silicio (SiO2)

● Nitruro de silicio (Si3N4)

● Óxido de hafnio (HfO2)

● Titanato de bario (BaTiO3)

Otros elementos críticos

● Tantalio (Ta)

● Niobio (Nb)

● Hierro (Fe)

● Zinc (Zn)

● Cromo (Cr)

● Manganeso (Mn)

● Estaño (Sn)

● Plomo (Pb)

● Litio (Li)

4. Acceso de EE. UU. a la minería de materias primas (en tierra)

● Sí: Si, Cu, Au, Ag, Zn, Fe, Pb, Li, Mn, Ge, Ga, In (limited), W, B, Sb, Cr.

● No: Ba, Sn, Nb, Ta (potencial doméstico limitado).

5. Fuentes mineras cercanas a la costa y a la costa amiga.

● Canadá: Ni, Co, Nb, Ta, Li, Ag, Au, Zn, Fe

● México: Sb, Ag, Zn, Pb, Au, Fe

● Australia: Li, REEs, Ta, Ti, Mn

● Brasil (¿amigo?): Nb, Ta

● Perú: Ag, Zn, Sn

● Sudáfrica (¿amigo?): Cr, Mn

● Alemania/Estonia: REE menor y procesamiento de metales

6. Capacidad de refinación y procesamiento de valor agregado (ex-China)

6.1 Las mejores opciones de refinación fuera de China

● Canadá: procesador nearshore líder (Ni, Co, Li, Nb, Ga)

● Australia – Escalado de REE y refinación de litio (Lynas, Iluka)

● Japón/Corea del Sur: procesamiento de alta pureza (Ga, In, REE, metales para baterías)

● Alemania/Estonia – Cobre, REEs, PGM, refinado de tantalio

● Estados Unidos – Reconstrucción de la capacidad en virtud de la Ley DPA/CHIPS (REE, Li, Cu)

6.2 Brechas estratégicas

● Bario: depende de la barita de origen chino.

● Estaño: fuentes limitadas; producción de aliados menores (Perú, Indonesia).

● Niobio y tantalio: no hay refinación actual en los EE. UU.; dependiente de Brasil y Canadá.

7. Recomendaciones

● Diversificar la refinación: Priorizar los acuerdos de refinación aliados para Ta, Nb, Sn y Ba.

● Inversión nacional: Expandir la refinación de EE. UU. para In, Ga, Ge, Li.

● Permisos de vía rápida: acelerar los sitios de procesamiento nacionales y canadienses (por ejemplo, Hermosa, MP Materials).

● Almacenamiento estratégico: El bario y el estaño deben agregarse a las reservas de defensa.

● Alianzas público-privadas: Incentivar las redes de procesamiento de metales tecnológicos de EE. UU., Canadá y Australia.

Onshore (Estados Unidos)

● Cromo (Cr): Estados Unidos tiene una minería de cromo limitada; sin embargo, se están realizando esfuerzos para identificar fuentes nacionales.

● Manganeso (Mn): El proyecto Hermosa en Arizona, operado por South32, es una importante iniciativa minera de zinc-manganeso acelerada bajo la iniciativa de permisos federales FAST-41.

● Hierro (Fe): El mineral de hierro se extrae en varios estados, incluidos Minnesota y Michigan, lo que contribuye a la producción nacional de acero.

● Zinc (Zn): La mina Red Dog en Alaska es uno de los mayores productores de zinc del mundo. Asociación Nacional de Minería

● Oro (Au): Nevada alberga algunas de las minas de oro más productivas de los EE. UU., como Carlin Trend.

● Litio (Li): La mina Silver Peak de Albemarle en Nevada es el único sitio activo de producción de litio en los EE. UU., con planes de expansión en marcha.

● Estaño (Sn): Estados Unidos carece actualmente de operaciones mineras significativas de estaño.

● Plata (Ag): La plata se produce como subproducto en varias minas de EE. UU., incluidas las de Nevada y Alaska.

● Plomo (Pb): El plomo se produce principalmente en Missouri, siendo Viburnum Trend un distrito minero notable.

Nearshore (Canadá)

● Cromo (Cr): La región del Anillo de Fuego en Ontario es conocida por sus depósitos de cromita, aunque el desarrollo ha enfrentado retrasos.

● Manganeso (Mn): Canadá tiene recursos de manganeso, pero la producción actual es limitada.

● Bario (Ba): La barita, una fuente de bario, se produce en Canadá y admite diversas aplicaciones industriales.

● Niobio (Nb): La mina Niobec en Quebec es uno de los principales productores mundiales de niobio.

● Hierro (Fe): Canadá es un importante productor de mineral de hierro, con operaciones significativas en Quebec y Terranova y Labrador.

● Zinc (Zn): Canadá se encuentra entre los principales productores mundiales de zinc, con minas activas en varias provincias.

● Oro (Au): Canadá es un productor líder de oro, con importantes operaciones mineras en Ontario, Quebec y Columbia Británica.

● Litio (Li): Canadá alberga varios proyectos de litio, particularmente en Quebec y Ontario, con el objetivo de respaldar las cadenas de suministro de baterías.

● Estaño (Sn): La producción de estaño en Canadá es mínima, con operaciones mineras activas limitadas.

● Plata (Ag): La plata se produce en todo Canadá, a menudo como subproducto de otras actividades mineras.

● Plomo (Pb): La producción de plomo ocurre en Canadá, comúnmente asociada con las operaciones mineras de zinc.

Nearshore (México)

● Cromo (Cr): La minería de cromo en México es limitada, sin que se haya reportado una producción significativa.

● Manganeso (Mn): México tiene depósitos de manganeso, pero los niveles de producción actuales son modestos.

● Bario (Ba): México produce barita, apoyando tanto el uso interno como las exportaciones.

● Niobio (Nb): No hay una producción notable de niobio en México.

● Hierro (Fe): México es un importante productor de mineral de hierro, con importantes operaciones mineras en estados como Michoacán y Colima.

● Zinc (Zn): México se encuentra entre los principales productores de zinc del mundo, con amplias actividades mineras.

● Oro (Au): México es un productor líder de oro, con numerosas minas activas en todo el país.

● Litio (Li): México ha identificado recursos de litio, particularmente en Sonora, con proyectos de desarrollo en curso.

● Estaño (Sn): La producción de estaño en México es mínima, con una actividad minera limitada.

● Plata (Ag): México es el mayor productor de plata del mundo, con una rica historia de minería de plata.

● Plomo (Pb): El plomo se produce en México, a menudo junto con la minería de zinc y plata.

Friendlyshore (naciones aliadas)

● Cromo (Cr): Sudáfrica y Kazajstán son los principales productores de cromo y abastecen a los mercados mundiales.

● Manganeso (Mn): Australia y Sudáfrica son los principales productores de manganeso, esencial para las industrias del acero y las baterías.

● Bario (Ba): China es el mayor productor de barita, aunque se están realizando esfuerzos en otros países para diversificar el suministro.

● Niobio (Nb): Brasil domina la producción de niobio, siendo las minas de Araxá y Catalão fuentes importantes.

● Hierro (Fe): Australia es uno de los principales exportadores de mineral de hierro, con extensas operaciones mineras en la región de Pilbara.

● Zinc (Zn): Perú y Australia son los principales productores de zinc, contribuyendo significativamente a la oferta mundial.

● Oro (Au): Australia, Canadá y Sudáfrica se encuentran entre los principales productores de oro del mundo.

● Litio (Li): Australia y Chile son productores clave de litio que abastecen al creciente mercado de baterías.

● Estaño (Sn): Indonesia y Perú son importantes productores de estaño, con industrias mineras activas.

● Plata (Ag): Perú y Australia son los principales productores de plata, apoyando diversas demandas industriales y de inversión.

● Plomo (Pb): Australia y China son los principales productores de plomo, con importantes operaciones mineras.

* Benjamin Cook continúa viajando, a menudo vive y trabaja en Ucrania, una conexión que abarca más de 14 años. Tiene una maestría en Seguridad Internacional y Estudios de Conflictos de la Universidad de la Ciudad de Dublín y ha consultado con periodistas y profesionales de inteligencia sobre IA en drones, tecnología militar de EE. UU. e inteligencia de fuente abierta (OSINT) relacionada con la guerra en Ucrania. Es cofundador de la organización sin fines de lucro UAO, que trabaja en el sur de Ucrania. Puedes encontrar al Sr. Cook entre Odesa, Ucrania; Charleston, Carolina del Sur; y Tucson, Arizona.