Resumen generado por IA
El silicio ha sido el material fundamental en la microelectrónica durante más de 50 años, pero sus limitaciones en términos de gestión térmica, miniaturización extrema y demandas energéticas están impulsando la búsqueda de nuevos materiales. En este contexto, el tungsteno (wolframio) emerge como un elemento clave en la evolución de los microchips. Con el punto de fusión más alto entre los metales (3.422 ºC), el tungsteno se utiliza en las interconexiones internas de los chips, conocidas como vías de tungsteno, que permiten conexiones verticales entre capas, sostienen arquitecturas 3D y aportan estabilidad térmica y eléctrica en condiciones exigentes.
Este metal es especialmente valioso en sectores que requieren alta fiabilidad y resistencia térmica, como la automoción eléctrica, las energías renovables, las redes inteligentes y las telecomunicaciones 6G. En estos ámbitos, el tungsteno mejora la durabilidad y eficiencia de los dispositivos frente a las altas temperaturas y cargas eléctricas, superando las limitaciones del silicio. Además, su importancia estratégica aumenta debido a que China controla la mayor parte de su producción mundial, lo que plantea desafíos de soberanía tecnológica. Para Europa, garantizar el acceso y uso eficiente del tungsteno es crucial para fortalecer su industria de semiconductores, avanzar en la transición energética y mantener su competitividad tecnológica en el futuro.
El tungsteno emerge como material clave para superar los límites del silicio y responder a las nuevas demandas energéticas de la electrónica avanzada.
El silicio [a1] ha sido el pilar de la microelectrónica durante más de medio siglo. Sin embargo, la industria empieza a mirar más allá. La miniaturización extrema, los límites térmicos y el aumento de la demanda energética impulsan la exploración de nuevos materiales. En este escenario emerge el tungsteno, también conocido como wolframio (con símbolo químico W): el metal con el punto de fusión más alto del mundo (3.422 ºC) y un componente clave, aunque poco visible, de los chips actuales.
El tungsteno ya forma parte de los microchips que usamos cada día. Su presencia es discreta, pero esencial.
Las limitaciones del silicio: por qué la industria busca nuevos materiales
Durante décadas, el silicio ha sido el material de referencia sobre el que se ha construido toda la industria de los semiconductores. Su abundancia, coste y propiedades electrónicas han permitido una escalada tecnológica sin precedentes. Sin embargo, el contexto actual plantea exigencias que van más allá de lo que este material puede ofrecer de forma eficiente.
Uno de los principales desafíos es la gestión térmica. A medida que los dispositivos operan con mayores niveles de potencia -especialmente en electrónica de potencia y sistemas industriales- el calor generado se convierte en un factor limitante. El exceso de temperatura reduce la eficiencia, acelera el envejecimiento de los componentes y compromete la fiabilidad a largo plazo.
A esto se suma el escalado extremo de los nodos tecnológicos. La reducción continua del tamaño de los transistores, clave para mejorar el rendimiento y reducir el consumo, introduce fenómenos físicos difíciles de controlar, como las fugas eléctricas o la degradación de las interconexiones. Estos efectos ya no son marginales y obligan a replantear tanto el diseño de los chips como los materiales empleados.
Por último, la electrificación de la economía -con el crecimiento del vehículo eléctrico, las energías renovables, los centros de datos y las redes inteligentes- exige dispositivos capaces de operar de forma estable durante largos periodos, en condiciones exigentes y con altos niveles de carga eléctrica. En estos entornos, la durabilidad y la resistencia al estrés térmico y eléctrico adquieren un peso estratégico.
Como resultado, sectores como la automoción eléctrica, la energía o las telecomunicaciones están impulsando una transición hacia nuevos materiales y arquitecturas que permitan operar con mayores temperaturas, gestionar más potencia y garantizar una fiabilidad sostenida. El silicio sigue siendo fundamental, pero la industria ya trabaja activamente en su evolución y complementariedad con otros materiales avanzados.
El papel del tungsteno en la nueva arquitectura de chips
Este es uno de los aspectos menos visibles -y más determinantes- de la evolución actual de los semiconductores.
El tungsteno desempeña un papel complementario al silicio dentro del chip, especialmente en la arquitectura interna que permite conectar millones de transistores de forma fiable. Su aportación se concentra en las denominadas vías de tungsteno (tungsten vias), un elemento estructural clave en los procesos de fabricación avanzados.
Las vías de tungsteno cumplen varias funciones críticas:
- Conectan verticalmente las distintas capas del microchip, permitiendo diseños cada vez más compactos y densos.
- Sostienen arquitecturas 3D y nodos tecnológicos avanzados, donde la integración vertical resulta esencial para seguir aumentando el rendimiento.
- Aportan estabilidad térmica y eléctrica, incluso en condiciones de alta temperatura y elevada densidad de corriente.
Estas propiedades convierten al tungsteno en un material especialmente adecuado para entornos donde la fiabilidad a largo plazo es prioritaria. Frente a otros metales utilizados en interconexiones, el tungsteno mantiene un comportamiento predecible bajo estrés térmico y reduce los problemas asociados a la electromigración, uno de los grandes retos en chips de última generación.
Como consecuencia, el tungsteno se ha consolidado como un componente estructural imprescindible en chips de potencia y en nodos avanzados de fabricación. Su papel no se percibe a simple vista, pero resulta decisivo para que las arquitecturas modernas funcionen con los niveles de rendimiento, eficiencia y durabilidad que exige la industria actual.
Sectores que transforma el tungsteno (donde el silicio muestra sus límites)
El impacto del tungsteno se hace especialmente visible en aquellos sectores donde la electrónica opera cerca de sus límites físicos. Son entornos con altas temperaturas, grandes flujos de energía y exigencias de fiabilidad a largo plazo. Tres ámbitos concentran hoy gran parte de esta transformación.
Automoción eléctrica (EVs)
El vehículo eléctrico integra una cantidad creciente de electrónica de potencia. Inversores, sistemas de carga rápida y control de motores trabajan de forma continua bajo altas tensiones y con importantes cargas térmicas.
En este contexto, el tungsteno aporta una ventaja clara. Su uso en las interconexiones internas de los chips mejora la estabilidad eléctrica y térmica, reduce la degradación por estrés y contribuye a alargar la vida útil de los componentes. Este factor resulta especialmente relevante en automoción, donde la fiabilidad y la durabilidad tienen un impacto directo en la seguridad y en el coste total del vehículo.
Energía renovable y redes inteligentes
Los sistemas de generación renovable y las redes eléctricas avanzadas dependen de dispositivos electrónicos que operan de manera constante, a menudo en condiciones ambientales exigentes. Inversores solares, convertidores eólicos y equipos de gestión de red requieren una electrónica capaz de mantener un rendimiento estable durante años.
El tungsteno refuerza las interconexiones de estos chips, mejora la gestión térmica y reduce las pérdidas asociadas al funcionamiento continuo. Su contribución ayuda a aumentar la eficiencia global del sistema y a reducir los costes de mantenimiento, dos factores clave para la escalabilidad de las energías renovables.
Telecomunicaciones 6G
La próxima generación de telecomunicaciones 6G llevará la electrónica a un nuevo nivel de complejidad. Frecuencias más altas, mayor densidad de integración y una disipación térmica cada vez más exigente marcarán el diseño de los dispositivos.
En este escenario, las interconexiones basadas en tungsteno ofrecen una combinación especialmente valiosa de estabilidad eléctrica y resistencia térmica. Estas propiedades facilitan el desarrollo de chips capaces de sostener el rendimiento requerido por las futuras redes, donde la fiabilidad del material se convierte en un elemento estratégico.
Computación: más potencia, más materiales
La evolución de la computación avanza en varias direcciones al mismo tiempo. La inteligencia artificial, el edge computing y los sistemas embebidos incrementan de forma significativa la demanda de capacidad de cálculo, eficiencia energética y fiabilidad operativa. Este avance plantea retos que ya no se resuelven únicamente desde el software o los algoritmos.
A medida que crece la densidad de integración y la potencia de los dispositivos, los materiales se convierten en un factor determinante. La gestión del calor, la estabilidad eléctrica y la durabilidad de los componentes pasan a ser elementos críticos para sostener el rendimiento en escenarios de uso intensivo y continuo.
En este contexto, el tungsteno desempeña un papel discreto pero esencial. Su uso en interconexiones y estructuras internas permite que los chips de alta potencia operen de forma estable en condiciones exigentes, donde otros materiales muestran mayores limitaciones. Esta contribución resulta especialmente relevante en aplicaciones de computación avanzada, donde la fiabilidad del hardware condiciona directamente el valor generado por el software.
La trayectoria del sector apunta a una conclusión clara: el futuro de los semiconductores se apoya en una combinación de arquitectura, diseño y materiales avanzados. El silicio sigue siendo la base, pero la capacidad de la computación para seguir escalando depende cada vez más de materiales capaces de acompañar ese salto tecnológico.
Soberanía tecnológica y materiales críticos: una cuestión estratégica
El debate sobre los semiconductores suele centrarse en fábricas, nodos tecnológicos o capacidad de diseño. Sin embargo, la base material de estos dispositivos adquiere un peso cada vez más relevante en la estrategia industrial y geopolítica.
El tungsteno es un ejemplo ilustrativo. Se trata de un material crítico para la fabricación de chips avanzados, con aplicaciones clave en electrónica de potencia, computación y telecomunicaciones. Al mismo tiempo, su cadena de suministro está altamente concentrada a nivel global. China controla aproximadamente el 80–85% de la producción mundial de tungsteno, lo que introduce riesgos de dependencia estratégica y vulnerabilidad geopolítica. A medida que crece su relevancia en chips avanzados, la seguridad del suministro de tungsteno se convierte en un factor clave de resiliencia industrial y soberanía tecnológica.
Para Europa, avanzar en soberanía tecnológica implica mirar más allá del diseño de chips y abordar de forma integral toda la cadena de valor: desde el acceso a materias primas críticas hasta los procesos de fabricación, encapsulado y reciclaje. Iniciativas como el European Chips Act apuntan en esta dirección, pero el reto va más allá de aumentar la capacidad productiva. Exige una visión industrial coordinada, que integre materiales avanzados, I+D, industria y políticas públicas.
Esta idea conecta directamente con la reflexión de María Marced, referente internacional del sector, quien subraya que la industria de los chips está viviendo una transformación profunda y que Europa aún tiene margen para posicionarse, siempre que actúe con rapidez y ambición estratégica. En su intervención del Future Trends Forum sobre Semiconductores, Marced insiste en la importancia de reforzar el ecosistema industrial europeo, reducir dependencias críticas y entender los semiconductores como un activo estructural para la competitividad del continente.
En este contexto, materiales como el tungsteno dejan de ser un detalle técnico para convertirse en un factor estratégico. Su disponibilidad, procesamiento y uso eficiente condicionan la capacidad de Europa para sostener su transición energética, su reindustrialización y su liderazgo tecnológico a largo plazo.
El futuro de los semiconductores se juega tanto en los laboratorios y las fábricas como en las decisiones sobre cadenas de suministro, cooperación internacional y autonomía industrial. Comprender el papel de los materiales es un primer paso imprescindible para abordar este desafío con una mirada sistémica y de largo plazo.
[a1]link al artículo del silicio
Expresidente de TSMC Europa
