El helio es un recurso finito que desempeña un papel fundamental en varias industrias, incluyendo la fabricación de semiconductores, la imagen médica, la ingeniería aeroespacial, la química y farmacéutica, la fibra óptica, la física de partículas, los globos científicos y muchas más, con alternativas limitadas o nulas en algunos casos.
Con la crisis en curso en Oriente Medio y el bloqueo del Estrecho de Ormuz paralizando una importante ruta de transporte para la energía global, las repercusiones van más allá del petróleo y el gas y se extienden al suministro mundial de helio, con un impacto posterior en industrias como la fabricación de semiconductores, que dependen críticamente del helio.
La fabricación de semiconductores depende de forma crítica del helio
Los productos semiconductores sofisticados pueden tener más de mil millones de transistores grabados en un chip de silicio del tamaño de una uña. Comprender esta complejidad requiere múltiples pasos dentro de la línea de fabricación para controlar con precisión los procesos a nivel atómico, a través de obleas que pueden alcanzar 12 pulgadas de diámetro.
Muchos productos químicos y gases son fundamentales para el proceso de fabricación de semiconductores. El helio es uno de ellos debido a sus propiedades criogénicas, excepcional conductividad térmica, inercia química, tamaño reducido y alta difusividad, sin sustitutos directos. Se utiliza en toda la línea de fabricación y es esencial para el funcionamiento de las instalaciones de fabricación. Según las previsiones de IDTechEx en su informe «Helio para semiconductores y más allá de 2025-2035: Mercado, tendencias y pronósticos», la demanda de helio para la fabricación de semiconductores se prevé que aumente más de cinco veces para 2035.
Por ejemplo, dentro de la línea de fabricación, el helio es esencial como gas portador para procesos de deposición, como diluyente en el grabado por plasma, así como para enfriar obleas y minimizar la deformación bajo tensión térmica. Es esencial para la litografía por ultravioleta extremo (EUV) en la fabricación de chips por debajo de 5 nm, crítica para aplicaciones de IA, para enfriar obleas y herramientas. Por separado, durante las operaciones de fábrica, también es un gas que se utiliza en pruebas de fugas y seguridad de tuberías y equipos, así como en atmósfera ultralimpia para procesos de fabricación.
¿Por qué es tan importante Catar en el comercio de helio?
A nivel mundial, las reservas conocidas de helio se encuentran principalmente en Catar, Estados Unidos, Argelia, Rusia, Canadá y China, siendo Catar el país el que tiene las mayores reservas (>10.000 millones de m3). Catar es uno de los principales proveedores junto con Estados Unidos y Rusia, siendo Catar el segundo mayor productor, suministrando más de un tercio del suministro mundial de helio.
La forma en que se produce el helio también importa, ya que generalmente se produce como subproducto del procesamiento de gas natural, donde el helio está presente en cantidades muy pequeñas (normalmente entre el 0,3 y el 0,5% dependiendo de la reserva). Separar el helio del gas natural requiere una serie de procesos como la separación criogénica para el rechazo de nitrógeno y helio, adsorción por membrana y oscilación de presión (PSA), y una mayor licuefacción criogénica para el transporte. Todo esto requiere mucho capital, por lo que solo tiene sentido producir helio si las instalaciones procesan grandes cantidades de gas natural. Por tanto, la instalación Ras Laffan de Qatar es tan crítica debido a su escala de operación.
Catar y Rusia también son actores importantes porque ambos se han centrado en ampliar la producción de helio y, con Ras Laffan de Catar asumiendo el golpe y el cierre, esto ya está afectando al precio y al suministro de helio. Incluso si las instalaciones se reinician ahora (aunque sea parcialmente), habrá un retraso, cuyas implicaciones se notarán en toda la cadena de valor.
¿Qué significa esto para la industria de semiconductores?
En primer lugar, en circunstancias normales, el helio es un gas que se filtra con mucha facilidad, escapando de los contenedores de helio a una tasa de ~1% diario según expertos del sector, por lo que es muy difícil almacenarlo y tener un inventario sustancial. De hecho, se utiliza para pruebas de fugas con ese propósito. Esto significa que las fábricas de semiconductores dependen de un suministro estable. Las interrupciones en el suministro pueden ralentizar la producción, y retrasos significativos pueden provocar el cierre de instalaciones en casos extremos.
Fábricas como TSMC suelen tener unos pocos meses de inventario y utilizan sistemas de reciclaje de helio, pero si las fábricas pueden resistir esta tormenta dependerá enteramente de cuánto duren las interrupciones. Si continúa durante varios meses, esto tendrá enormes implicaciones para la industria de semiconductores, especialmente con la creciente demanda de chips cada vez más sofisticados para IA y HPC que requieren nodos por debajo de 5 nm.
Además, es importante fijarse en las regiones donde se encuentran los gigantes fabricantes de semiconductores. Los países que han diversificado su abastecimiento de helio también tienen una posición más fuerte. Por ejemplo, Taiwán obtiene supuestamente ~2/3 de su helio de Catar y Estados Unidos, y el resto de otras fuentes. Por otro lado, Corea del Sur obtuvo supuestamente un ~65% de su helio de Catar en 2025, lo que deja a los fabricantes locales de semiconductores vulnerables a desafíos en la cadena de suministro. Así, actores como Samsung y SK Hynix han asegurado acuerdos de suministro a largo plazo con actores como Linde y Air Products, que obtienen una gran parte de su helio de Estados Unidos.
¿Existen formas alternativas de obtener helio?
Aunque el helio, como subproducto del gas natural, es el principal método de producción de helio, en países como Estados Unidos y Canadá existen puntos críticos geológicos donde las concentraciones de helio en reservas pueden estar presentes en concentraciones que oscilan entre el 0,3 y el 10%. Esto abre oportunidades para que actores más pequeños entren en el campo. IDTechEx informa que los sistemas de separación de bajo capex, como las tecnologías de membrana y PSA, pueden utilizarse para mejorar y purificar el helio adquirido de estas fuentes, adoptando los actores PSA, membrana o un sistema híbrido PSA + membrana según el objetivo de separación. Con los conocimientos obtenidos a través de entrevistas con desarrolladores tecnológicos clave como Generon y UGS, el informe de IDTechEx ofrece un análisis integral del mercado de estas tecnologías, con referencias de productos y estudios de caso.
Perspectivas
Si estos desafíos persisten, podríamos ver una mayor adopción de esfuerzos de conservación o reciclaje de helio en la fabricación de semiconductores. De hecho, una historia de éxito importante ha sido el uso del helio en escáneres de resonancia magnética, donde los sistemas modernos de resonancia magnética han visto mejoras tecnológicas y sistemas de circuito cerrado para recircular el helio y evitar recargas de helio.
Dicho esto, salvo la crisis actual, ha habido 4 escaseces pronunciadas de helio en los últimos 20 años aproximadamente, afectando la disponibilidad en el mercado y el precio del helio. Por ello, las industrias que dependen críticamente del helio suelen contar con medidas de contingencia, como diversas fuentes de suministro para protegerse frente a interrupciones a corto plazo. Sin embargo, la capacidad de industrias como la fabricación de semiconductores para resistir la tormenta dependerá enteramente de cuánto duren las interrupciones. La persistente volatilidad del mercado puede llevar a que las industrias diversifiquen cada vez más sus cadenas de suministro de helio para no depender significativamente de un solo país, con un enfoque más equilibrado que incluya a Catar, Rusia y Estados Unidos.
