(408) 844-7100 La pénurie de puces électroniques ne cesse de s'aggraver. Pourquoi ne pouvons-nous pas en fabriquer davantage ?
Bloomberg
5 mai 2021
Les pénuries de semi-conducteurs frappent de plein fouet les constructeurs automobiles et les géants de la technologie, tirant la sonnette d'alarme de Washington à Bruxelles en passant par Pékin. Cette pénurie a soulevé une question fondamentale pour les décideurs politiques, les clients et les investisseurs : Pourquoi ne pouvons-nous pas tout simplement produire plus de puces ?
La réponse est à la fois simple et compliquée. La version simple est qu'il est incroyablement difficile de fabriquer des puces, et que cela devient de plus en plus difficile.
"Ce n'est pas sorcier, c'est beaucoup plus difficile", dit l'une des blagues internes du secteur.
La réponse la plus compliquée est qu'il faut des années pour construire des installations de fabrication de semi-conducteurs et des milliards de dollars - et même dans ce cas, l'économie est si brutale que vous pouvez être perdant si votre expertise en matière de fabrication est une fraction de moins que celle de la concurrence. L'ancien patron d'Intel Corp., Craig Barrett, a qualifié les microprocesseurs de son entreprise de dispositifs les plus compliqués jamais fabriqués par l'homme.
C'est pourquoi les pays ont tant de mal à atteindre l'autosuffisance en matière de semi-conducteurs. La Chine a fait de l'indépendance en matière de puces une priorité nationale majeure dans son dernier plan quinquennal, tandis que le président américain Joe Biden s'est engagé à construire une chaîne d'approvisionnement américaine sûre en relançant la fabrication nationale. Même l'Union européenne envisage de prendre des mesures pour fabriquer ses propres puces. Mais le succès est loin d'être assuré.
La fabrication d'une puce prend généralement plus de trois mois et implique des usines géantes, des salles sans poussière, des machines de plusieurs millions de dollars, de l'étain en fusion et des lasers. L'objectif final est de transformer des plaquettes de silicium - un élément extrait du sable ordinaire - en un réseau de milliards de minuscules interrupteurs appelés transistors, qui constituent la base du circuit qui, à terme, dotera un téléphone, un ordinateur, une voiture, une machine à laver ou un satellite de capacités cruciales.
Plus de Bloomberg Big Take : Pénurie de puces oblige les constructeurs automobiles à supprimer des fonctionnalités high-tech
Les puces sont constituées d'une centaine de couches de matériaux. Celles-ci sont déposées, puis partiellement enlevées, pour former des structures tridimensionnelles complexes qui relient tous les minuscules transistors. Certaines de ces couches ne font qu'un atome d'épaisseur. Les machines fabriquées par Applied Materials Inc., Lam Research Corp. et Tokyo Electron Ltd. jonglent avec une multitude de variables, telles que la température, la pression et les champs électriques et magnétiques, pour y parvenir.
L'une des parties les plus difficiles du processus est la lithographie, qui est réalisée par des machines fabriquées par ASML Holding NV. Les appareils de cette société utilisent la lumière pour graver des motifs dans les matériaux déposés sur le silicium. Ces motifs deviennent ensuite des transistors. Tout cela se passe à une si petite échelle que le moyen actuel de le faire fonctionner est d'utiliser une lumière ultraviolette extrême, qui ne se produit habituellement de manière naturelle que dans l'espace. Pour recréer ce phénomène dans un environnement contrôlé, les machines d'ASML envoient une impulsion laser sur des gouttelettes d'étain en fusion. En se vaporisant, le métal émet la lumière EUV requise. Mais cela ne suffit pas. Des miroirs sont nécessaires pour concentrer la lumière dans une longueur d'onde plus fine.
Une économie lourde
Les usines de production de copeaux fonctionnent 24 heures sur 24, sept jours sur sept. Elles le font pour une seule raison : le coût. La construction d'une usine d'entrée de gamme produisant 50 000 plaquettes par mois coûte environ 15 milliards de dollars. La majeure partie de cette somme est consacrée à l'achat d'équipements spécialisés, un marché dont les ventes ont dépassé 60 milliards de dollars pour la première fois en 2020.
Haute Résistance
Trois entreprises - Intel, Samsung et TSMC - représentent la majeure partie de cet investissement. Leurs usines sont plus avancées et coûtent plus de 20 milliards de dollars chacune. Cette année, TSMC dépensera jusqu'à 28 milliards de dollars pour de nouvelles usines et de nouveaux équipements. Comparez cela à la tentative du gouvernement américain d'adopter un projet de loi visant à soutenir la production nationale de puces. Cette loi n'surfrirait que 50 milliards de dollars sur cinq ans.
Une fois que vous avez dépensé tout cet argent pour construire des installations gigantesques, celles-ci deviennent obsolètes en cinq ans ou moins. Pour éviter de perdre de l'argent, les fabricants de puces doivent dégager un bénéfice de 3 milliards de dollars par usine. Mais aujourd'hui, seules les plus grandes entreprises, en particulier les trois premières qui, ensemble, ont généré 188 milliards de dollars de revenus l'année dernière, peuvent se permettre de construire plusieurs usines.
Plus vous le faites, plus vous vous améliorez. Le rendement, c'est-à-dire le pourcentage de puces qui ne sont pas jetées, est la mesure clé. Toute valeur inférieure à 90 % est un problème. Mais les fabricants de puces ne dépassent ce niveau qu'en apprenant des leçons coûteuses, encore et encore, et en s'appuyant sur ces connaissances.
L'économie brutale de l'industrie signifie que moins d'entreprises peuvent se permettre de suivre le rythme. La plupart des quelque 1,4 milliard de processeurs pour smartphones livrés chaque année sont fabriqués par TSMC. Intel détient 80 % du marché des processeurs informatiques. Samsung domine le marché des puces mémoire. Pour tous les autres, y compris la Chine, il n'est pas facile de s'imposer.