Semi-conducteurs : chaîne de production, position de la Chine et des Etats-Unis, raisons de la pénurie [revue de web]

 Semi-conducteurs : chaîne de production, position de la Chine et des États-Unis, raisons de la pénurie (passages en gras rajoutés).

• La chaîne de production des "puces électroniques"
• « La production de semi-conducteurs est aujourd’hui largement dominée par les États-Unis » (source) (mais pas que), La Chine est à la traîne et devrait mettre du temps pour rattraper son retard.
• Les raisons de la pénurie de semi-conducteurs

La chaîne de production des semi-conducteurs

« Le processus de production comprend les étapes suivantes :

– La conception de l’architecture fondamentale de la puce, ou « core IP ». Elle est réalisée par un petit groupe d’entreprises, notamment Intel aux États-Unis et ARM au Royaume-Uni.

– Conception de puces spécifiques, à l’aide d’outils logiciels qui simulent la physique des circuits de la puce, appelés automatisation de la conception électronique.

– Fabrication de plaquettes à partir de silicium ultra-purifié.

– La fabrication de puces sur ces plaquettes, un processus qui nécessite un ensemble d’équipements, de produits chimiques et de gaz hautement spécialisés, collectivement appelés outils de fabrication.

– Assemblage, test et conditionnement des puces fabriquées pour éliminer les défauts et emballer les puces dans des boîtiers en plastique. Cela nécessite également un ensemble d’outils ATP spécialisés. » Semi-conducteurs : la quête de la souveraineté (1/5), Dan Wang, Revue Conflits, mai 2021

« [P]roduire les équipements et les matériaux nécessaires à la fabrication des puces. Ce panier comprend les logiciels EDA nécessaires à la conception des puces, les équipements spécialisés qui effectuent les étapes de dépôt, de lithographie, de gravure, d’implantation ionique et de contrôle des processus qui transforment une tranche de silicium en puces utilisables, ainsi que les produits chimiques spécialisés, les gaz et autres matériaux utilisés à différentes étapes du processus. (...)
L’EDA est entièrement contrôlée par trois entreprises américaines : ces logiciels doivent être des simulateurs parfaits de la physique des semi-conducteurs, sous peine de voir le produit fabriqué ne pas ressembler aux conceptions. Les biens d’équipement qui permettent de graver les puces sur les plaquettes sont l’apanage de quelques sociétés, dont les plus importantes sont Lam Research, Applied Materials et KLA-Tencor aux États-Unis, ASML aux Pays-Bas et Tokyo Electron au Japon. La machine la plus avancée d’ASML est un outil de lithographie dans l’ultraviolet extrême, d’une valeur de 200 millions de dollars, qui projette des lasers sur des gouttelettes d’étain fondu pour créer un plasma qui libère une lumière d’une longueur d’onde extraordinairement courte, l’ensemble du processus étant contrôlé par un logiciel personnalisé. Les produits chimiques et les matériaux sont fabriqués par un petit groupe d’entreprises hautement spécialisées, dont beaucoup au Japon. (...)
la fabrication de puces est complexe. La création d’un circuit intégré nécessite environ 700 étapes. Si le taux de réussite est de 99,9 % à chaque étape, seule la moitié du produit final sera utilisable. » Semi-conducteurs : la quête de la souveraineté (3/5), Dan Wang, Revue Conflits, 23 mai 2021

« Les progrès dans le domaine des puces sont progressifs, et il est impossible de sauter le pas en copiant ou en rétroconcevant un petit nombre de produits. La maîtrise d’une nouvelle étape nécessite la maîtrise de toutes les étapes précédentes, et une grande partie de cette maîtrise provient de la connaissance des processus ancrée dans l’expérience de milliers d’ingénieurs, acquise au cours de millions d’heures d’essais et d’erreurs.

L’arithmétique de la fabrication des puces est impitoyable. Les erreurs de conception ou de fabrication peuvent n’être découvertes qu’à un stade avancé du processus de fabrication, après des millions de dollars d’investissement. Chaque étape du processus de fabrication doit être réalisée à la quasi-perfection, sinon le rendement des puces utilisables sera inacceptablement faible. »Semi-conducteurs : la quête de la souveraineté (5/5), Dan Wang, Revue Conflits, 25 mai 2021

« La production de semi-conducteurs est aujourd’hui largement dominée par les États-Unis » (source) et Taïwan (mais pas que), La Chine est à la traîne et devrait mettre du temps pour rattraper son retard.

« Illustration du degré de sa dépendance à l’étranger et de son retard dans ce domaine, la Chine, premier consommateur de semi-conducteurs de la planète, en a importé pour 304 milliards de dollars en 2019, soit en valeur plus que ses importations de pétrole et plus que la totalité de ses importations en provenance de l’Union européenne, son premier partenaire commercial. » Chine-États-Unis : la guerre des semi-conducteurs ne fait que commencer, Asialyst, 16 fév 2021

 

« Loin d’être débarrassée de l’étiquette d’atelier du monde, la Chine demeure un importateur net de technologie. Jusqu’à 80 % des semi-conducteurs utilisés dans la fabrication électronique chinoise sont soit importés soit fabriqués localement par des sociétés étrangères. La trajectoire du marché mondial des semi-conducteurs révèle la fragilité du système productif chinois, à l’origine de sa volonté d’indépendance technologique. »Guerre des semi-conducteurs : la "Longue marche" de la Chine, Asialyst, 23 déc 2019

Parts de marché dans la chaîne de valeur des semi-conducteurs en fonction de l'étape de production (Gavekal via la revue Conflits)

« Les semi-conducteurs sont le principal enjeu technologique des années à venir. Ils sont indispensables au développement du numérique et de l’industrie, donc de l’économie. La Chine est en retard par rapport aux Etats-Unis et à Taïwan. Capter le marché des semi-conducteurs est donc un défi majeur pour la souveraineté des pays. (...)

Les fabricants chinois de semi-conducteurs sont également très dépendants des fournisseurs internationaux (essentiellement américains) d’équipements, de logiciels et de matériaux nécessaires à la fabrication des puces. Il n’y a aucune perspective à court terme de réduire cette dépendance. (...) Les États-Unis continuent de dominer les nœuds clés de l’industrie des semi-conducteurs. (...) Cette domination est à la base du leadership technologique et géopolitique mondial des États-Unis. »Semi-conducteurs : la quête de la souveraineté (1/5), Dan Wang, Revue Conflits, mai 2021

Dépenses en recherche & développement pour les semi-conducteurs, milliards de dollars 2018. (Gavekal via la revue Conflits)

«  les Chinois ne produisent que 16 % des produits qu’ils consomment et dépendent à 84 % du reste du monde. SMIC, le leader chinois des puces électroniques, a un retard technologique de quatre à cinq ans sur le Taïwanais TSMC. Ce retard ne va pas se rattraper du jour au lendemain. Les équipements clés pour fabriquer les semi-conducteurs ne sont pas produits par les Chinois. Notamment les équipements de gravure de très haute précision pour faire les puces électroniques les plus performantes, qui sont produits par le néerlandais ASML. Les Chinois investissent massivement, ils recrutent des ingénieurs taïwanais, sud-coréens et autres, mais ils vont connaître quelques années difficiles. »Livre : "Pandémie, le basculement du monde" d'Hubert Testard ou l'accélération des déséquilibres avec l'Asie, Asialyst, 10 Avril 2021

« (...) Taiwan, et surtout une entreprise, TSMC, ont un quasi-monopole sur les semi-conducteurs haut de gamme. (...) TSMC produit 80% des semi-conducteurs les plus sophistiqués. »L’Europe en quête de souveraineté technologique : l'exemple des semi-conducteurs [chronique, 3'], France Inter, 29 avril 2021

Les raisons de la pénurie de semi-conducteurs

« Un embargo décidé par Donald Trump sur les livraisons de semi-conducteurs à la Chine est en partie responsable d’une pénurie mondiale qui affecte l’industrie automobile. »Quand la rivalité sino-américaine met à l’arrêt des usines automobiles [audio, 2'], France Inter, 17 fév 2021

« Les semi-conducteurs se faisant rares, les produits électroniques en tout genre (smartphones, ordinateurs, tablettes, consoles, …) vont voir leur prix augmenter en 2021. Le secteur automobile n’est pas épargné. (...)

La combinaison de la tempête du coronavirus, des hausses des stocks dus à la guerre commerciale, et du changement de paradigme qu’est le télétravail provoque une pénurie de semi-conducteurs, explique Neil Mawston, directeur exécutif de la société de conseil Strategy Analytics. Tout ce qui a une puce est touché, voitures, smartphones, consoles de jeu, tablettes et ordinateurs portables. Les biens électroniques et les véhicules seront produits en moins grand nombre et seront plus chers en 2021 ». (...)
En prévision de la guerre économique entre la Chine et les Etats-Unis, le géant chinois Huawei a fait des stocks de semi-conducteurs en 2019, poussant ses concurrents à faire de même (...)
Cette guerre des semi-conducteurs a conduit à la pénurie que l’on rencontre aujourd’hui, et causé le retard de production de millions de véhicules. Une augmentation du prix des smartphones et autres objets électroniques est également à prévoir. » Le prix de l'électronique va augmenter en 2021, Confluences, 24 fév 2021

« La pénurie de semi-conducteurs est liée à une compétition pour accéder aux dernières réserves disponibles et rentables de ressources naturelles non renouvelables. (...)

Cette bataille actuelle des semi-conducteurs peut être vue comme un avant goût de ce qu’il pourrait arriver dans les années à venir: une compétition féroce sur l’approvisionnement de matières premières entre les secteurs du numérique, de l’énergie et des transports.
Ces trois secteurs sont forts demandeurs de composants sophistiqués élaborés lors de process de fabrication longs et complexes. Ainsi, une pénurie serait longue à résoudre.
D’autre part, la production de ces composants demande des minerais issus de mines dont la rentabilité ne fait que diminuer. Cela s’explique par une concentration de plus en plus faible dans leurs gisements et un besoin de plus en plus important en énergie pour « y creuser plus profond ». Cette énergie provient essentiellement de la combustion de pétrole, une ressource également de plus en plus critique. » La bataille des semi-conducteurs !, Green IT, 9 mars 2021

« Si les puces électroniques ont en effet frôlé la pénurie, c’est à cause d’un double phénomène :

un « stop and go » dans l’industrie, notamment automobile : la production s’est arrêtée à cause de la pandémie (notamment dans la province chinoise du Hubei où se trouve Wuhan) puis est repartie soudainement ; (...)
en parallèle, une forte demande de produits électroniques liée aux confinements partout dans le monde. » À Taïwan, la sécheresse menace la production de puces électroniques, Reporterre, 10 avril 2021

« Le SCMP [South China Morning Post] du 13 avril évaluait que durant les quatre premiers mois de 2021, la Chine avait importé la valeur de 93, 6 M^ds de $ de microprocesseurs, en hausse de plus de 33% par rapport à la même période de l’année 2020.

La boulimie d’importation de puces contournant les restrictions est en partie due à la constitution de stocks en prévision de pénuries à venir, dont les premiers effets ont commencé à affecter les secteurs de l’automobile, de l’électro-ménager et de l’informatique grand public. (...)

L’actuelle tension sur le marché des micro-processeurs est la conséquence d’un enchaînement néfaste, dont l’origine est l’embargo américain infligé à la Chine. Il fut suivi par la réaction de Huawei qui, en prévision d’une pénurie s’est constitué des stocks par des achats massifs. Compte tenu du faible nombre de producteurs ayant des capacités de production au dernier niveau de finesse, la stratégie du stock de Huawei a contribué à créer des tensions sur l’offre. Par-dessus ces tensions commerciales flotte, essentiellement aux États-Unis, l’angoisse d’un conflit dans le Détroit qui mettrait en difficulté le Taiwanais TSMC (58,8% des parts de marché global), un des principaux fournisseurs de la Chine et des États-Unis. » Performances, vulnérabilités, impasses et risques de sécurité. Tensions sur le marché des microprocesseurs, QuestionChine.net, 21 avril 2021

 

« La pénurie actuelle de semi-conducteurs est directement liée à une compétition entre secteurs d’activité – énergies renouvelables, numérique, véhicules électriques, etc. – pour accéder aux dernières réserves disponibles et rentables de ressources naturelles non renouvelables. » Et si la sécheresse accentuait la pénurie d'équipements numériques ?, Green IT, 27 avril 2021

« Plus que la Covid-19, c’est la crise des semi-conducteurs qui impacte le plus fortement l’industrie automobile en 2021, ralentissant la production de tous les constructeurs internationaux. Risquant en plus de perdurer encore quelques trimestres, cela met en avant le rôle vital des semi-conducteurs dans l’industrie moderne et pousse les États-Unis et l’Union Européenne à revoir leur stratégie concernant ces matériaux. » Pénurie des semi-conducteurs, vers une redistribution des cartes ?, Portail de l'IE, 11 mai 2021