Sanciones silenciosas al galio dan a China ventaja en GaN sobre las armas de EE. UU.

Un desfile en Beijing y un cambio silencioso en los semiconductores

El espectáculo de un desfile militar en Beijing puede atraer la atención hacia nuevos misiles, drones y vehículos blindados. Este año, el avance de mayor importancia no ocurrió en el desfile. Apareció en un informe del Instituto de Física de la Academia China de Ciencias, que sostuvo que China ha alcanzado la madurez en la tecnología de semiconductores de nitruro de galio y la está aplicando en distintos sistemas militares a un ritmo difícil de igualar para sus rivales. El informe presenta los controles chinos a las exportaciones de insumos clave no como una medida llamativa, sino como una táctica de presión gradual que limita a los competidores mientras los programas chinos se expanden en el país.

El nitruro de galio, cuya abreviatura habitual es GaN, es el material de base de una nueva generación de electrónica militar. China produce casi todo el galio primario que se utiliza para fabricar dispositivos de GaN y ha endurecido las normas para exportar galio y germanio, el elemento relacionado. Los analistas describen el efecto como una sanción silenciosa, ya que no señala a empresas de defensa estadounidenses concretas, pero limita su acceso a materiales esenciales. Según investigadores chinos, el resultado es una brecha generacional emergente en los radares de barrido electrónico y los equipos de guerra electrónica.

En su evaluación recién publicada, el Instituto de Física subrayó la relación entre las políticas sobre materiales y el avance tecnológico.

El Instituto escribió que detrás de los avances recientes hay un hilo poco visible de desarrollo de semiconductores y añadió que la tecnología china de semiconductores basados en GaN ha alcanzado la madurez.

Esa madurez es importante porque puede traducirse directamente en radares de mayor alcance, sistemas de interferencia más resistentes, buscadores de guiado más compactos y una mejor gestión de la energía en sistemas de combate. También se convierte en una fuente de influencia. Cuando el principal proveedor de un insumo restringe el flujo, los programas que dependen de ese material se ralentizan o se encarecen.

Por qué el nitruro de galio transforma radares y misiles

El GaN pertenece a una categoría conocida como semiconductores de banda prohibida ancha. En comparación con el silicio tradicional, puede funcionar a voltajes y temperaturas más altos, manejar mucha más potencia por unidad de superficie y conmutar más rápido. Estas características lo hacen ideal para amplificadores de radiofrecuencia y electrónica de potencia. En un radar, el GaN permite que cada módulo de transmisión y recepción emita señales más potentes sin sobrecalentarse y, después, detecte rápidamente señales de retorno débiles. En un buscador de guiado, mantiene el rendimiento frente a las interferencias y cabe en un cono delantero estrecho.

Del silicio al nitruro de galio

Durante décadas, muchos radares militares dependieron del arseniuro de galio o de dispositivos de silicio de alta gama. Esos materiales demostraron su eficacia, pero el GaN amplía sus capacidades. Los ingenieros pueden construir conjuntos con más elementos en el mismo espacio y operarlos a mayor potencia, lo que amplía el alcance de detección, mejora la resistencia a las interferencias y permite utilizar varios modos a la vez. Esta tecnología también es importante para la conversión de energía en barcos y aeronaves, donde una mayor eficiencia reduce el calor y el peso, dos factores muy valiosos en las plataformas de combate.

Estados Unidos ya utiliza importantes sistemas basados en GaN, entre ellos el AN/SPY 6 de la Armada y el AN/TPS 80 G/ATOR del Cuerpo de Marines. Investigadores chinos y medios estatales afirman que China ha incorporado el GaN a la producción a gran escala para aviones de alerta temprana aerotransportada, baterías de defensa aérea y radares de combate. Si es correcto, esto apunta no solo a avances en el diseño de dispositivos, sino también a un acceso seguro al galio necesario para fabricarlos.

De las licencias a una prohibición selectiva

La primera medida de Beijing llegó en julio de 2023, cuando el Ministerio de Comercio impuso la obligación de obtener licencias para exportar galio y germanio. Oficialmente, la medida se adoptó por motivos de seguridad nacional. También llegó después de una serie de controles estadounidenses sobre chips avanzados y equipos para fabricar semiconductores destinados a China. En diciembre de 2024, China intensificó sus medidas y prohibió las exportaciones de galio, germanio y antimonio al mercado estadounidense, al tiempo que endureció la revisión de artículos relacionados. Estos minerales son fundamentales para los semiconductores, los sensores infrarrojos, la fibra óptica, las células solares, las baterías y las municiones.

Los datos comerciales y de precios muestran sus efectos. Los envíos chinos de galio cayeron después de las normas de 2023. Los precios europeos casi se duplicaron en un año, mientras los compradores buscaban suministros con urgencia. La oferta de germanio también se redujo. Los precios del antimonio se dispararon. Al mismo tiempo, China siguió siendo la principal fuente de galio primario, y los compradores estadounidenses y de países aliados continuaron dependiendo en gran medida del material chino, incluso cuando lo adquirían a través de terceros países.

En la práctica, el flujo no se detuvo de la noche a la mañana. Una revisión de los datos comerciales de 2024 muestra que las importaciones estadounidenses de germanio y galio todavía incluían material de origen chino, probablemente canalizado a través de terceros países. Los analistas señalan a Bélgica como un importante centro de reexportación de germanio. La producción secundaria de galio aumentó en lugares como Canadá y Alemania, y Japón recurrió al refinado y al reciclaje para amortiguar el impacto. El panorama es de un endurecimiento gradual, no de un corte total, con aumentos de costos y plazos de entrega más largos en toda la cadena.

Una brecha creciente en la electrónica militar

El informe de la Academia China de Ciencias, citado también por medios chinos, sostiene que esta influencia sobre los materiales se ha traducido en un despliegue más rápido de radares, buscadores y sistemas de interferencia basados en GaN en el Ejército Popular de Liberación. Los informes destacan los radares de barrido electrónico instalados en plataformas aerotransportadas de alerta temprana como el KJ 500A y los sistemas avanzados vinculados al programa J 20. Algunas publicaciones también mencionan buscadores de GaN en misiles aire-aire de largo alcance y un uso más amplio en sistemas de defensa aérea. La confirmación independiente de cada plataforma es limitada, pero la tendencia hacia una adopción más amplia del GaN parece creíble, dada la capacidad industrial de China.

El uso del GaN no es nuevo para Estados Unidos. La familia AN/SPY 6 es la pieza central de una nueva arquitectura de radar para destructores. El G/ATOR de los Marines lleva las capacidades del GaN a unidades expedicionarias. Programas de la Fuerza Aérea y el Ejército están impulsando su uso en guerra electrónica y defensa antimisiles. Según fuentes chinas, la diferencia está en el ritmo de despliegue en todas las ramas de las Fuerzas Armadas y en la presión sobre los costos provocada por la escasez de galio.

Un estudio del Centro de Estudios Estratégicos e Internacionales ha destacado la importancia del galio para la electrónica de defensa estadounidense.

El análisis señaló que los compuestos de galio son insumos clave para sistemas avanzados de defensa de Estados Unidos, como el radar AN/SPY 6 de la Armada y el radar AN/TPS 80 G/ATOR del Cuerpo de Marines, y añadió que estos materiales se utilizan cada vez más en la microelectrónica avanzada.

Esta dependencia no es exclusiva de Estados Unidos. Muchos sistemas de países aliados tienen necesidades similares. Si China puede garantizar suficiente galio para sus programas nacionales de GaN y, a la vez, elevar los costos y la incertidumbre para los compradores extranjeros, el equilibrio en la velocidad de despliegue puede inclinarse. Este es el núcleo de la afirmación sobre una brecha generacional. No se trata tanto de un dispositivo espectacular como de cuántos conjuntos, buscadores y módulos de potencia llegan a las unidades cada año.

Cómo Washington y sus aliados intentan adaptarse

Funcionarios estadounidenses y líderes de la industria trabajan en varias líneas a la vez. Una consiste en asegurar más fuentes de galio y germanio fuera de China mediante la minería, el refinado y el reciclaje. La otra busca reducir la dependencia invirtiendo en materiales de nueva generación que podrían igualar o superar al GaN en determinadas aplicaciones.

En el ámbito de los materiales, el Pentágono ha encargado a Raytheon, a través de un programa de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, desarrollar dispositivos de diamante sintético y nitruro de aluminio para electrónica de alta potencia y alta frecuencia. Estos materiales tienen bandas prohibidas más anchas que el GaN y podrían ofrecer un rendimiento aún mayor si los científicos logran resolver los desafíos de producción y ampliar su fabricación a obleas de mayor tamaño.

Colin Whelan, responsable de Tecnología Avanzada en Raytheon, dijo que el trabajo representa un avance importante en la tecnología de semiconductores y añadió que el equipo aprovecha su experiencia con materiales similares en sistemas de defensa para aplicar el diamante y el nitruro de aluminio a futuros sensores y sistemas de comunicaciones.

Los aliados también están avanzando. Australia, Japón, India, Corea del Sur y Estados Unidos coordinan su trabajo sobre minerales críticos en agrupaciones como el Quad y el Marco Económico del Indo-Pacífico. El Banco de Exportación e Importación de Estados Unidos ha puesto en marcha instrumentos de financiación para contribuir a crear centros de extracción y procesamiento en otros países, protegidos del control chino. Japón dispone de varias vías para obtener galio mediante el refinado, el reciclaje y la producción primaria vinculada al procesamiento del zinc, lo que le da una resiliencia relativamente alta. Alemania ha estudiado reanudar la producción primaria de galio, mientras que Canadá y otros países han aumentado la producción secundaria.

Aun así, el punto de partida es complicado. Una evaluación reciente del CSIS estimó que China controla la gran mayoría del suministro de galio primario. China también ha limitado las exportaciones de ciertas tecnologías de extracción que necesitan los productores competidores. Esto significa que los precios de mercado, por sí solos, quizá no basten para generar nueva capacidad con rapidez. Los responsables de políticas en Washington y las capitales aliadas estudian crear reservas, realizar compras conjuntas e invertir de forma selectiva para reducir la brecha mientras las empresas privadas amplían el reciclaje y la recuperación de materiales en las fundiciones.

El Servicio Geológico de Estados Unidos ha advertido de las consecuencias económicas. Sus estimaciones indican que un corte total podría disparar los precios del galio y reducir el producto interno bruto de Estados Unidos en más de 3.000 millones de dólares si se combina con una prohibición del germanio. Estados Unidos no mantiene reservas gubernamentales de galio. Si China pasara de una prohibición selectiva a aplicar medidas contra las reexportaciones a través de terceros países, las interrupciones podrían agravarse hasta que aumentara la capacidad de fuentes alternativas.

Lo que muestran realmente los datos de la cadena de suministro

Los datos comerciales hasta 2024 muestran un panorama matizado. Las estadísticas oficiales chinas reflejan una fuerte caída de las exportaciones de galio y germanio a Estados Unidos después de que comenzara el régimen de licencias, seguida de la ausencia de envíos directos tras la prohibición selectiva. Los datos estadounidenses siguieron registrando importaciones de origen chino. Esta diferencia se explica mejor por las reexportaciones a través de países como Bélgica en el caso del germanio y por la producción secundaria y el reprocesamiento de materia prima china en lugares como Alemania y Canadá en el caso del galio. Alemania llevaba años sin producir galio primario y, aun así, representó una parte notable de las importaciones estadounidenses, otro indicio de las reexportaciones.

La evolución de los precios confirma el endurecimiento del suministro. Los compradores europeos informaron que el precio del galio casi se duplicó durante el año posterior a los primeros controles. El suministro de germanio se volvió irregular, y algunos usuarios industriales advirtieron del riesgo de quedarse sin existencias. Los precios del antimonio subieron rápidamente tras la medida de diciembre de 2024. Estos cambios elevan los costos de los módulos de radar, los sensores infrarrojos y la fabricación de precisión, y pueden obligar a retrasar proyectos mientras los equipos de compras buscan materiales.

Las perspectivas dependen de dos variables. La primera es la intensidad con que China aplique las medidas contra las reexportaciones y los artículos auxiliares, como las resinas de extracción y los equipos de procesamiento. La segunda es la rapidez con que los productores aliados puedan adaptar las refinerías, poner en marcha nuevas líneas de recuperación en las fundiciones y ampliar el reciclaje. Hay proyectos sobre el papel y algunos ya han comenzado, pero los plazos abarcan varios ciclos presupuestarios. Hasta que esas instalaciones entren en funcionamiento, incluso cambios moderados en las licencias chinas pueden afectar los precios y los plazos.

Señales de Beijing y Washington

Beijing ha ido normalizando el uso de normas comerciales y controles a las exportaciones como instrumentos de política estatal. Ha introducido marcos formales de sanciones, ha reivindicado la propiedad estatal en sectores estratégicos de minerales y ha restringido la exportación de ciertas tecnologías de procesamiento de tierras raras. Estas medidas siguen a tácticas informales anteriores y señalan la disposición de China a utilizar mecanismos internos para influir en el suministro mundial en ámbitos donde tiene ventaja.

Washington ha respondido con controles más estrictos al acceso chino a chips avanzados y equipos, la inclusión de más entidades en listas de restricciones y un impulso a la diversificación de las cadenas de suministro. Los aliados han creado redes de alerta temprana ante interrupciones de minerales y han coordinado planes logísticos para mantener el suministro de insumos críticos durante las crisis.

Los especialistas en tecnología de defensa explican por qué todo esto importa en el campo de batalla. El GaN y otros materiales relacionados son fundamentales para los radares, las comunicaciones y la electrónica de potencia que definen el combate moderno.

El doctor Fabian Villalobos, ingeniero sénior de Rand, lo resumió así: Son vitales.

Esta afirmación ayuda a entender la urgencia de ambas partes. China se apresura a convertir su dominio de los materiales en sistemas operativos. Estados Unidos y sus socios se esfuerzan por ampliar el suministro y modernizar las plataformas con dispositivos que consumen poca energía, soportan altas temperaturas y controlan con precisión las ondas de radio. La competencia se mide menos por un anuncio aislado que por los calendarios de entrega, el número de unidades y la frecuencia con que los equipos de mantenimiento sustituyen módulos obsoletos por componentes de GaN.

Puntos clave

• Un informe de la Academia China de Ciencias afirma que la tecnología china de GaN ha alcanzado la madurez y se está aplicando en distintas plataformas militares.
• Beijing pasó de los controles mediante licencias en 2023 a prohibir en 2024 las exportaciones de galio, germanio y antimonio destinadas a Estados Unidos.
• China domina el suministro de galio primario y la producción de germanio también está concentrada, lo que provoca alzas de precios y largos plazos de entrega para los compradores.
• Sistemas de defensa estadounidenses como el AN/SPY 6 y el G/ATOR ya utilizan GaN, pero fuentes chinas afirman que su despliegue en el Ejército Popular de Liberación es más rápido y amplio.
• Los datos comerciales apuntan a que continúan las reexportaciones a través de terceros países, lo que amortigua el impacto inmediato, pero aumenta los costos y la incertidumbre.
• La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa ha encargado a Raytheon desarrollar dispositivos de diamante y nitruro de aluminio para reducir la dependencia del galio, mientras los aliados invierten en suministros ajenos a China.
• El Servicio Geológico de Estados Unidos estima que un corte total podría reducir el PIB estadounidense en unos 3.400 millones de dólares; además, Estados Unidos no cuenta con reservas de galio.
• La próxima etapa dependerá de la aplicación de las medidas chinas contra las reexportaciones y de la rapidez con que los proyectos aliados amplíen el refinado, la recuperación y el reciclaje.