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The race to replace silicon

19 slides · 30 min · 2026-06-27 language
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The race to replace siliconMade for Freddy Vega, by Hanademi
La carrera por reemplazar elsilicioMade for Freddy Vega, by Hanademi
China turned the gallium tap and pricesexplodedMade for Freddy Vega, by HanademiSources: GalliumPrice.com. (2026). Gallium price history. GalliumPrice.com.UnitUSD per kgWestern import$2,100China domestic$3056.9x
Western buyers paid near $2,100 a kilo by early 2026 while China's home market held around $300. China's domestic price stayed in a $230-380 band; the Western spike is the cost of depending on a supply one country controls.
China cerró el grifo del galio y los preciosestallaronMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: GalliumPrice.com. (2026). Gallium price history. GalliumPrice.com.UnidadUSD por kgImportación occidental$2.100Interno en China$3056,9x
Los compradores occidentales pagaban cerca de 2.100 dólares por kilo a inicios de 2026, mientras el mercado interno chino rondaba los 300. El precio interno chino se mantuvo en una banda de 230-380 dólares; el salto occidental es el coste de depender de un suministro que un solo país controla.
One country refines the metals inside everychipMade for Freddy Vega, by HanademiSources: U.S. Geological Survey. (2026). Mineral commodity summaries 2026: Gallium. USGS; Materials Dispatch. (2026).Germanium supply concentration. Materials Dispatch.UnitShare of world supply99%Gallium85%Germanium59%Indium
China refines about 99% of raw gallium, 85% of germanium and 59% of refined indium. These are the elements that make compound and high-speed chips work, and they flow almost entirely through one country.
Un solo país refina los metales dentro decada chipMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: U.S. Geological Survey. (2026). Mineral commodity summaries 2026: Gallium. USGS; Materials Dispatch.(2026). Germanium supply concentration. Materials Dispatch.UnidadCuota del suministro mundial99 %Galio85 %Germanio59 %Indio
China refina cerca del 99% del galio bruto, el 85% del germanio y el 59% del indio refinado. Estos son los elementos que hacen funcionar los chips compuestos y de alta velocidad, y fluyen casi por completo a través de un solo país.
A full Chinese export ban could erase $3.4billion from U.S. GDP.Semiconductor makers would absorb more than 40% of that loss, the USGS estimates.Sources: U.S. Geological Survey. (2024). Bans on gallium and germanium exports could cost the U.S. billions. USGS.
A full Chinese export ban could erase $3.4 billion from U.S. GDP. Semiconductor makers would absorb more than 40% of that loss, the USGS estimates.
Una prohibición total china a laexportación podría borrar 3.400millones del PIB de EE. UU.Los fabricantes de chips absorberían más del 40% de esa pérdida, según estima el USGS.Fuentes: U.S. Geological Survey. (2024). Bans on gallium and germanium exports could cost the U.S. billions. USGS.
Una prohibición total china a la exportación podría borrar 3.400 millones del PIB de EE. UU. Los fabricantes de chips absorberían más del 40% de esa pérdida, según estima el USGS.
Chip density soared, then slammed intophysicsMade for Freddy Vega, by HanademiSources: Transistors per square millimeter by year. (n.d.). GitHub Gist; IBM. (2026). IBM debuts world's first sub-1nanometer chip technology. IBM Newsroom.UnitMillion transistors per mm20102030201020112015201720182019Peak densityPhysics wall(0.7 nm nodedebut)
Leading chips jumped from about 4.9 million to roughly 36 million transistors per square millimeter. By 2026 IBM debuted a 0.7-nanometer node, pushing features toward atomic dimensions where quantum effects mount. Figures come from one compiled dataset.
La densidad de chips se disparó y chocó conla físicaMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: Transistors per square millimeter by year. (n.d.). GitHub Gist; IBM. (2026). IBM debuts world's firstsub-1 nanometer chip technology. IBM Newsroom.UnidadMillones de transistores por mm20102030201020112015201720182019DensidadmáximaMuro físico(debut nodo0,7 nm)
Los chips punteros saltaron de unos 4,9 millones a cerca de 36 millones de transistores por milímetro cuadrado. Para 2026 IBM presentó un nodo de 0,7 nanómetros, acercando los detalles a dimensiones atómicas donde crecen los efectos cuánticos. Las cifras provienen de un solo conjunto de datos.
The same quantum tunneling thatleaks transistors also moves protonsthat mutate DNA.A 2022 study put the tautomer probability at 1.73 x 10^-4, hinting tunneling drives moregenetic mutation than once thought.Sources: Slocombe, L., et al. (2022). An open quantum systems approach to proton tunnelling in DNA. Communications Physics.
The same quantum tunneling that leaks transistors also moves protons that mutate DNA. A 2022 study put the tautomer probability at 1.73 x 10^-4, hinting tunneling drives more genetic mutation than once thought.
El mismo efecto túnel cuántico que fugatransistores también mueve protonesque mutan el ADN.Un estudio de 2022 fijó la probabilidad de tautómero en 1,73 x 10^-4, sugiriendo que eltúnel causa más mutaciones genéticas de lo pensado.Fuentes: Slocombe, L., et al. (2022). An open quantum systems approach to proton tunnelling in DNA. Communications Physics.
El mismo efecto túnel cuántico que fuga transistores también mueve protones que mutan el ADN. Un estudio de 2022 fijó la probabilidad de tautómero en 1,73 x 10^-4, sugiriendo que el túnel causa más mutaciones genéticas de lo pensado.
2D transistors work where silicon springsa leakMade for Freddy Vega, by HanademiSources: Wu, F., et al. (2022). Vertical MoS2 transistors with sub-1-nm gate lengths. Nature; TechXplore. (2026). Ultra-thin MoS2transistors integrated on a chip. Nature Electronics.UnitNanometersSilicon oxide floor1.2MoS2 2D channel0.33.5x
Silicon dioxide stops insulating below 1.2 nm, yet a MoS2 channel works at 0.34 nm, one atom thin. An atom-thin channel gives the gate such tight control that electrons cannot sneak past. A working chip already integrates more than 1,400 MoS2 transistors.
Los transistores 2D funcionan donde elsilicio se fugaMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: Wu, F., et al. (2022). Vertical MoS2 transistors with sub-1-nm gate lengths. Nature; TechXplore. (2026). Ultra-thin MoS2transistors integrated on a chip. Nature Electronics.UnidadNanómetrosLímite del óxido de silicio1,2Canal 2D de MoS20,33,5x
El dióxido de silicio deja de aislar por debajo de 1,2 nm, pero un canal de MoS2 funciona a 0,34 nm, del grosor de un átomo. Un canal de un átomo de grosor da a la puerta un control tan firme que los electrones no pueden escabullirse. Un chip funcional ya integra más de 1.400 transistores de MoS2.
Silicon fights back, as IBM'snanosheet promises 70% lessenergy than the 2nm node.IBM's stacked nanosheet transistor also targets 50% higher speed, extending silicon'slead even as rivals emerge.Sources: IBM Research. (2026). What is a nanostack? IBM.
Silicon fights back, as IBM's nanosheet promises 70% less energy than the 2nm node. IBM's stacked nanosheet transistor also targets 50% higher speed, extending silicon's lead even as rivals emerge.
El silicio contraataca: la nanolámina deIBM promete un 70% menos de energíaque el nodo de 2nm.El transistor de nanoláminas apiladas de IBM también busca un 50% más de velocidad,prolongando la ventaja del silicio aun cuando surgen rivales.Fuentes: IBM Research. (2026). What is a nanostack? IBM.
El silicio contraataca: la nanolámina de IBM promete un 70% menos de energía que el nodo de 2nm. El transistor de nanoláminas apiladas de IBM también busca un 50% más de velocidad, prolongando la ventaja del silicio aun cuando surgen rivales.
Electrons fly faster in compound chips thanin siliconMade for Freddy Vega, by HanademiSources: University of Colorado Boulder. (n.d.). Silicon and GaAs properties sheet; Ioffe Institute. (n.d.). Electricalproperties of InP; McGhan, H. (n.d.). The rise and fall of gallium arsenide, 1972-1992.Hanademi analysis: GaAs 8800 / Si 1400 [mobility-race] = 6.3x faster, yet <1% IC share [gaas-failed].UnitElectron mobility (cm2/Vs)Silicon1,400InP5,400GaAs8,800
Gallium arsenide moves electrons about 6.3x faster than silicon, and InGaAs about 3x faster. Speed alone never wins: GaAs was predicted to replace silicon, yet by 1992 it held under 1% of the integrated-circuit market.
Los electrones vuelan más rápido en chipscompuestos que en silicioMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: University of Colorado Boulder. (n.d.). Silicon and GaAs properties sheet; Ioffe Institute. (n.d.). Electricalproperties of InP; McGhan, H. (n.d.). The rise and fall of gallium arsenide, 1972-1992.Análisis de Hanademi: GaAs 8800 / Si 1400 [mobility-race] = 6,3x más rápido, pero <1% de cuota [gaas-failed].UnidadMovilidad electrónica (cm2/Vs)Silicio1.400InP5.400GaAs8.800
El arseniuro de galio mueve electrones unas 6,3 veces más rápido que el silicio, y el InGaAs unas 3 veces más. La velocidad por sí sola nunca gana: se predijo que el GaAs reemplazaría al silicio, pero en 1992 tenía menos del 1% del mercado de circuitos integrados.
The fastest transistors need exoticmaterials, not siliconMade for Freddy Vega, by HanademiSources: IOPscience. (2019). Record III-V transistor cutoff and oscillation frequencies; Georgia Tech. (2014).Silicon-germanium chip sets new speed record.UnitCutoff frequency (GHz)820III-V798SiGe cryogenic417SiGe room temp
A III-V transistor hits 820 GHz; silicon-germanium reaches 798 GHz only at 4 Kelvin and 417 GHz at room temperature. Silicon-germanium can nearly match III-V speed, but only when frozen to cryogenic temperatures few products can use.
Los transistores más rápidos necesitanmateriales exóticos, no silicioMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: IOPscience. (2019). Record III-V transistor cutoff and oscillation frequencies; Georgia Tech. (2014).Silicon-germanium chip sets new speed record.UnidadFrecuencia de corte (GHz)820III-V798SiGe criogénico417SiGe a temp. ambiente
Un transistor III-V alcanza 820 GHz; el silicio-germanio llega a 798 GHz solo a 4 kelvin y a 417 GHz a temperatura ambiente. El silicio-germanio casi iguala la velocidad III-V, pero solo congelado a temperaturas criogénicas que pocos productos pueden usar.
The gallium-nitride power market is set tomultiply sixfoldMade for Freddy Vega, by HanademiSources: Semiconductor Insight. (2025). GaN power semiconductor devices market 2025-2032.UnitUSD$0$1,000M$2,000M202420252032$371M$2,225M
GaN power devices are projected to leap from $371M in 2024 to about $2.2B by 2032. GaN replaces silicon in fast chargers and data centers; the 2032 figure is a projection, shown dashed.
El mercado de potencia de nitruro de galiose multiplicará por seisMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: Semiconductor Insight. (2025). GaN power semiconductor devices market 2025-2032.UnidadUSD$0$1.000 M$2.000 M202420252032$371 M$2.225 M
Los dispositivos de potencia de GaN saltarían de 371 M$ en 2024 a unos 2.200 M$ para 2032. El GaN reemplaza al silicio en cargadores rápidos y centros de datos; la cifra de 2032 es una proyección, mostrada punteada.
Silicon carbide is taking over the electriccarMade for Freddy Vega, by HanademiSources: IDTechEx. (2024). The emerging adoption and future trends of SiC and GaN in EVs. IDTechEx; ABNewswire. (2026).Global automotive power inverter market: SiC commands 55%. myMotherLode.Sources use different measurement bases; read the comparison directionally, not as one exact scale.UnitSiC market shareBEV inverters (2023)28%Auto power inverters (2026)55%
SiC inverters made up 28% of the BEV market in 2023 and now command over half of automotive power inverters. SiC is displacing silicon at the heart of the electric drivetrain. The 55% figure is an early, low-confidence industry estimate.
El carburo de silicio se apodera del cocheeléctricoMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: IDTechEx. (2024). The emerging adoption and future trends of SiC and GaN in EVs. IDTechEx; ABNewswire.(2026). Global automotive power inverter market: SiC commands 55%. myMotherLode.Las fuentes usan bases de medición distintas; lea la comparación como tendencia, no como una escala exacta.UnidadCuota de mercado de SiCInversores BEV (2023)28 %Inversores de potencia auto (2026)55 %
Los inversores de SiC eran el 28% del mercado BEV en 2023 y hoy dominan más de la mitad de los inversores de potencia para automóviles. El SiC desplaza al silicio en el corazón del tren motriz eléctrico. La cifra del 55% es una estimación industrial temprana y de baja confianza.
STMicroelectronics revenue peaked in2023 then fell sharplyMade for Freddy Vega, by HanademiSources: U.S. Securities and Exchange Commission. (n.d.). STMicroelectronics N.V. [XBRL]. SEC EDGAR.UnitRevenue$0$5B$10B$15B$17.3B20172019202120232025
STMicro peaked at $17.3B in 2023, then fell to $11.8B by 2025 — a 32% decline in two years. STMicroelectronics, a major SiC and broad-line chip maker, saw revenue contract sharply after its 2023 record, illustrating the cooling in compound-semiconductor demand.
Los ingresos de STMicroelectronicsalcanzaron su pico en 2023 y luego cayeronMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: U.S. Securities and Exchange Commission. (n.d.). STMicroelectronics N.V. [XBRL]. SEC EDGAR.UnidadIngresos$0$5 mil M$10 mil M$15 mil M$17,3 mil M20172019202120232025
STMicro alcanzó 17.300 M$ en 2023 y cayó a 11.800 M$ en 2025, un descenso del 32 % en dos años. STMicroelectronics, fabricante líder de chips SiC y de amplia gama, sufrió una fuerte contracción de ingresos tras su récord de 2023, ilustrando el enfriamiento en la demanda de semiconductores compuestos.
New-material wafers still cost about 100xmoreMade for Freddy Vega, by HanademiSources: Emergen Research. (2025). Silicon carbide power semiconductor market: wafer economics.UnitUSD per 150mm waferSilicon wafer$7.5SiC wafer$650
A 150mm silicon carbide wafer runs $500-800 versus $5-10 for silicon, roughly 100 times more. That cost gap is the catch that slows every switch away from silicon, even when the new material performs better.
Las obleas de nuevos materiales aúncuestan unas 100 veces másMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: Emergen Research. (2025). Silicon carbide power semiconductor market: wafer economics.UnidadUSD por oblea de 150mmOblea de silicio$7,5Oblea de SiC$650
Una oblea de carburo de silicio de 150mm cuesta 500-800 dólares frente a 5-10 del silicio, unas 100 veces más. Esa brecha de coste es el obstáculo que frena cada cambio fuera del silicio, aun cuando el nuevo material rinde mejor.
Every cutting-edge chip waits on onecompany's machinesMade for Freddy Vega, by HanademiSources: EUVL Workshop. (2023). EUV system shipment history; Tech Market Briefs. (2026). ASML EUV shipments; MITTechnology Review. (2026). The $400 million machine powering the future of chipmaking.UnitEUV machines shipped020402019202020212022202320252648
ASML's EUV shipments peaked at 54 in 2022 and eased to 48 by 2025, a chokepoint for the whole industry. ASML holds a near-total EUV share (estimates range 94-100%, contested). Each high-NA machine costs about $400M and weighs 180 tons; Intel reserved ASML's entire 2024 high-NA output at roughly $370M each.
Cada chip de vanguardia espera por lasmáquinas de una sola empresaMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: EUVL Workshop. (2023). EUV system shipment history; Tech Market Briefs. (2026). ASML EUV shipments; MITTechnology Review. (2026). The $400 million machine powering the future of chipmaking.UnidadMáquinas EUV enviadas020402019202020212022202320252648
Los envíos EUV de ASML llegaron a 54 en 2022 y bajaron a 48 en 2025, un cuello de botella para toda la industria. ASML tiene una cuota EUV casi total (estimaciones de 94-100%, en disputa). Cada máquina high-NA cuesta unos 400 M$ y pesa 180 toneladas; Intel reservó toda la producción high-NA de 2024 a unos 370 M$ cada una.
Rivals are printing chips without ASML'slightMade for Freddy Vega, by HanademiSources: Canon Inc. (2024). Canon delivers FPA-1200NZ2C nanoimprint lithography system; imec. (n.d.). 18nm-pitch line/spacepatterning with high-chi DSA; NIST. (2025). CHIPS R&D letter of intent with xLight.Sources use different measurement bases; read the comparison directionally, not as one exact scale.UnitNanometers18Directed self-assembly14Canon nanoimprint
Canon's nanoimprint prints 14nm features at a tenth the power, and directed self-assembly patterns 18nm pitch. The U.S. also backs xLight's $150M free-electron-laser as a domestic EUV light source. Canon's figure is a feature size; DSA's is a line/space pitch.
Los rivales imprimen chips sin la luz deASMLMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: Canon Inc. (2024). Canon delivers FPA-1200NZ2C nanoimprint lithography system; imec. (n.d.). 18nm-pitch line/spacepatterning with high-chi DSA; NIST. (2025). CHIPS R&D letter of intent with xLight.Las fuentes usan bases de medición distintas; lea la comparación como tendencia, no como una escala exacta.UnidadNanómetros18Autoensamblaje dirigido14Nanoimpresión Canon
La nanoimpresión de Canon imprime detalles de 14nm con un décimo de la energía, y el autoensamblaje dirigido traza un paso de 18nm. EE. UU. también respalda el láser de electrones libres de xLight (150 M$) como fuente de luz EUV nacional. La cifra de Canon es un tamaño de detalle; la de DSA es un paso de línea/espacio.
America's EUV bet costs less than half ofone ASML machineMade for Freddy Vega, by HanademiSources: NIST. (2025). CHIPS R&D letter of intent with xLight; MIT Technology Review. (2026). The $400 million machine powering the future ofchipmaking.Hanademi analysis: xLight $150M [xlight-fel] / ASML high-NA $400M [asml-machine-cost] = 0.375 => 38% of one machine.UnitUSDxLight FEL program$150MOne ASML high-NA machine$400M
The entire $150M xLight program is just 38% of a single $400M tool it must out-compete. One company holds the only key to the frontier, and the homegrown alternative is funded at a fraction of one machine.
La apuesta EUV de EE. UU. cuesta menos dela mitad de una máquina de ASMLMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: NIST. (2025). CHIPS R&D letter of intent with xLight; MIT Technology Review. (2026). The $400 million machine powering the future ofchipmaking.Análisis de Hanademi: xLight 150 M$ [xlight-fel] / EUV alta-NA 400 M$ [asml-machine-cost] = 0,375 => 38% de una máquina.UnidadUSDPrograma FEL xLight$150 MUna máquina ASML high-NA$400 M
Todo el programa xLight de 150 M$ es apenas el 38% de una sola herramienta de 400 M$ a la que debe superar. Una sola empresa tiene la única llave de la frontera, y la alternativa nacional se financia con una fracción de una máquina.
Nations are pouring fortunes into chipindependenceMade for Freddy Vega, by HanademiSources: GDEF. (2026). Industrial policy and the semiconductor sovereignty subsidy race; GrantSonar. (2026). CHIPS Act funding amount 2026;Science. (2018). Beyond silicon: $1.5 billion U.S. program.UnitUSDUnited States$52.7BEU$43BJapan$26BSouth Korea$260B
South Korea's roughly $260B in tax breaks dwarfs the U.S. CHIPS Act's $52.7B. DARPA adds $1.5B over five years for beyond-silicon research. Figures are approximate, converted from local currencies.
Las naciones vuelcan fortunas en laindependencia de chipsMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: GDEF. (2026). Industrial policy and the semiconductor sovereignty subsidy race; GrantSonar. (2026). CHIPS Act funding amount 2026;Science. (2018). Beyond silicon: $1.5 billion U.S. program.UnidadUSDEstados Unidos$52,7 mil MUE$43 mil MJapón$26 mil MCorea del Sur$260 mil M
Los unos 260.000 M$ en incentivos de Corea del Sur empequeñecen los 52.700 M$ de la ley CHIPS de EE. UU. DARPA suma 1.500 M$ en cinco años para investigación más allá del silicio. Las cifras son aproximadas, convertidas de monedas locales.
South Korea out-invests the world inresearchMade for Freddy Vega, by HanademiSources: World Bank. (n.d.). Research and development expenditure (% of GDP) [GB.XPD.RSDV.GD.ZS]. World Bank Open Data.UnitR&D as % of GDP0%2%4%2010201220142016201820202022KoreaUnitedStatesChina
Korea spends about 4.9% of GDP on R&D, above the U.S. at 3.4%, while China climbs from 1.7% to 2.6%. Research intensity is where the next substrate gets funded; Korea's lead pairs with its $260B subsidy pledge.
Corea del Sur invierte en investigación másque el mundoMade for Freddy Vega, by HanademiFuentes: World Bank. (n.d.). Research and development expenditure (% of GDP) [GB.XPD.RSDV.GD.ZS]. World Bank Open Data.UnidadI+D como % del PIB0 %2 %4 %2010201220142016201820202022CoreaEstadosUnidosChina
Corea gasta cerca del 4,9% del PIB en I+D, por encima del 3,4% de EE. UU., mientras China sube del 1,7% al 2,6%. La intensidad de investigación es donde se financia el próximo sustrato; el liderazgo coreano acompaña su promesa de subsidios de 260.000 M$.
America aims to make 20% of theworld's leading-edge logic chips by2030, up from zero.CHIPS spending targets a leap from 0% in 2022; whoever breaks the machine monopolywill own the next substrate.Sources: U.S. GAO. (2025). Semiconductors: Information on projects funded to strengthen U.S. supply chain (GAO-26-107882).
America aims to make 20% of the world's leading-edge logic chips by 2030, up from zero. CHIPS spending targets a leap from 0% in 2022; whoever breaks the machine monopoly will own the next substrate.
EE. UU. busca fabricar el 20% de loschips lógicos de vanguardia para 2030,partiendo de cero.El gasto de la ley CHIPS apunta a un salto desde el 0% de 2022; quien rompa elmonopolio de máquinas será dueño del próximo sustrato.Fuentes: U.S. GAO. (2025). Semiconductors: Information on projects funded to strengthen U.S. supply chain (GAO-26-107882).
EE. UU. busca fabricar el 20% de los chips lógicos de vanguardia para 2030, partiendo de cero. El gasto de la ley CHIPS apunta a un salto desde el 0% de 2022; quien rompa el monopolio de máquinas será dueño del próximo sustrato.

The research behind this deck

Western buyers paid near $2,100 a kilo by early 2026 while China's home market held around $300. China refines about 99% of raw gallium, 85% of germanium and 59% of refined indium.

Key findings

The argument

This research is published in English and Spanish. Ver en español

La investigación detrás de esta presentación

Los compradores occidentales pagaban cerca de 2.100 dólares por kilo a inicios de 2026, mientras el mercado interno chino rondaba los 300. China refina cerca del 99% del galio bruto, el 85% del germanio y el 59% del indio refinado.

Hallazgos clave

El argumento

Esta investigación se publica en inglés y español. Read in English