Au cours de l’année écoulée, un effort considérable a été déployé pour construire davantage de nouvelles usines de fabrication de semi-conducteurs, notamment aux États-Unis et en Europe. Les raisons de cette tendance incluent :
- Des préoccupations géopolitiques liées aux tensions commerciales avec la Chine
- L’adoption de nouvelles législations soutenant le développement domestique du secteur des semi-conducteurs*
- Les difficultés provoquées par la pénurie de semi-conducteurs durant la crise de la COVID-19
*Parmi ces législations, citons le CHIPS Act américain de 2022, qui prévoit près de 53 milliards de dollars pour la « recherche, le développement, la fabrication et la formation dans le domaine des semi-conducteurs américains », ainsi que le Chips Act européen, qui consacre 43 milliards d’euros (environ 47 milliards de dollars) au développement de l’industrie des semi-conducteurs dans les 27 États membres, avec pour objectif affiché de doubler leur part de marché mondiale de 10 % à 20 % d’ici 2030.
Cependant, l’Occident n’est pas le seul acteur impliqué dans la renaissance du semi-conducteur. En réalité, le monde entier est engagé dans une course visant à construire de plus en plus de nouvelles usines de fabrication de semi-conducteurs pour répondre à une demande technologique croissante. Mais que savons-nous réellement de cette frénésie mondiale de construction ? Et quelles leçons pouvons-nous en tirer ?
Voici une synthèse des statistiques clés sur l’état de la construction des nouvelles usines de semi-conducteurs à l’échelle mondiale :
1. Combien d’usines de fabrication de semi-conducteurs sont en construction ?
Selon l’analyse de données de Z2Data, 73 nouvelles usines de semi-conducteurs sont actuellement en construction dans le monde. Ce total englobe à la fois des sites entièrement nouveaux et des extensions de sites existants.
L’estimation totale n’inclut pas les usines de semi-conducteurs dont la construction a été annulée ou suspendue. Elle ne tient également compte que des sites confirmés de construction.
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2. Combien de nouvelles usines contre des extensions ?
Sur les 73 usines actuellement en construction, 23 (31 %) constituent des extensions de sites existants. La plupart de ces extensions visent la production de nœuds technologiques 28nm, avec une capacité qui varie selon les sites. Quelques-unes visent cependant des technologies plus avancées, notamment :
- Propriétaire : Samsung Foundry
Lieu : Corée du Sud
Date d’achèvement : 2023 (extension)
Nœuds technologiques : 4nm
Capacité prévue : 30 000/mois - Propriétaire : Samsung Foundry
Lieu : Corée du Sud
Date d’achèvement : 2023 (extension)
Nœuds technologiques : 5nm - Propriétaire : TSMC
Lieu : États-Unis
Date d’achèvement : 2025
Nœuds technologiques : 4nm & 5nm - Propriétaire : Intel Corp.
Lieu : Irlande
Date d’achèvement : 2023 (extension)
Nœuds technologiques : 7nm
Les 50 autres usines seront des installations de fabrication de semi-conducteurs entièrement nouvelles. Vingt-et-une (42 %) seront construites aux États-Unis, l’Arizona et le Texas concentrant une part importante des nouveaux projets. Samsung Foundry se distingue particulièrement par ses investissements : ce fabricant prévoit 10 usines au Texas, dont l’achèvement est prévu entre 2023 et 2042.
3. Où ces usines sont-elles principalement construites ?
Bien que les médias se concentrent largement sur les nouvelles usines de semi-conducteurs aux États-Unis et en Europe, la dynamique mondiale ne faiblit pas. Trente-huit de ces usines sont implantées en Asie de l’Est et du Sud-Est, notamment en Chine, à Taïwan, en Corée du Sud et au Japon. Cela représente un peu plus de la moitié des projets mondiaux de nouveaux sites de fabrication.
Sur les 35 usines en construction en Occident, 27 (77 %) le sont aux États-Unis. Ce chiffre regroupe aussi bien des extensions que des sites totalement nouveaux.
4. Quels sont leurs calendriers de livraison ?
L’analyse de Z2Data porte sur les usines dont le chantier initial s’étend de 2019 à 2025. Parmi elles, 53 (76 %) devraient être achevées au cours des quatre prochaines années. Cependant, ces prévisions peuvent évoluer en fonction des réalités du terrain. Par exemple, Fab 21 de TSMC en Arizona devait initialement ouvrir en 2024, mais des difficultés à recruter du personnel qualifié (entre autres obstacles) ont repoussé l’ouverture à 2025.
5. Qui construit la majorité des nouvelles usines ?
Un large éventail d’acteurs investit dans la nouvelle génération d’usines de semi-conducteurs, mais les principaux sont Intel Corporation, Micron Technology, Samsung Foundry, Semiconductor Manufacturing International Corporation, et Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.
6. Quels sont les nœuds technologiques les plus fréquemment mis en œuvre ?
Toutes les nouvelles usines n’ont pas communiqué de précision sur les nœuds technologiques visés. Parmi celles qui l’ont fait, les nœuds les plus courants sont :
- 28nm
- 10nm
- 22nm
- 40nm
La technologie 28nm est apparue sur le marché en 2009 et s’est popularisée lorsque TSMC a lancé la première technologie « General Purpose » en 28nm en 2011. Depuis, elle s’est largement répandue dans de nombreuses applications : « processeurs centraux (CPU), processeurs graphiques (GPU), puces réseaux haut débit, smartphones, processeurs d’application (AP), tablettes, divertissement domestique, électronique grand public, automobile et Internet des objets (IoT) ». Si le 28nm n’est plus à la pointe (douze ans plus tard, l’iPhone 14 d’Apple utilise un procédé 4nm), il reste un choix populaire auprès des fabricants – et comme l’illustre la construction continue d’usines, il demeure supporté pour encore plusieurs années.
7. Où sont construites les technologies les plus avancées ?
Si l’on considère tout ce qui est inférieur ou égal à 10nm comme avancé, voici les tailles de nœuds prévues pour plusieurs usines :
- 7nm
- 5nm
- 3nm
- 2nm
- 1nm
Sans surprise, Samsung Foundry et TSMC restent en tête sur les technologies allant de 1 à 5nm, néanmoins la société japonaise Rapidus Corporation prévoit aussi des usines pour les nœuds 1nm et 2nm.
Répartition géographique de ces sites avancés :
L’Asie de l’Est continue de dominer géographiquement sur les technologies avancées, mais quatre usines aux États-Unis pourraient commencer à diversifier les origines des nouvelles technologies. Fab 21 de TSMC en Arizona sera dédié à la production 4nm et 5nm, tandis que la première usine de Samsung à Taylor, Texas, doit commencer la production de puces en 2024. (Cette usine a déjà sécurisé son premier client en 4nm.)
Intel construit également deux usines en propre aux États-Unis, l’une en Arizona et l’autre dans l’Ohio, qui se concentreront respectivement sur les puces 10nm et 7nm. Deux autres usines avancées sont en construction en Irlande et en Allemagne. Le site irlandais – extension d’une usine existante – produira du 7nm. L’usine allemande, implantée à Magdebourg, sera dédiée au 10nm.
8. Quelle sera la capacité de ces nouvelles usines ?
La plupart des usines n’ont pas encore communiqué de chiffres sur leur capacité attendue. Plusieurs groupes ont toutefois publié des estimations, avec le détail des nœuds technologiques ciblés :
- Propriétaire : Foxconn Interconnect Technology Ltd.
Lieu : Inde
Date d’achèvement : 2025
Nœuds technologiques : 28nm
Capacité prévue : 40 000/mois - Propriétaire : Foxconn Interconnect Technology Ltd.
Lieu : Malaisie
Date d’achèvement : 2025
Nœuds technologiques : 28nm & 40nm
Capacité prévue : 40 000/mois - Propriétaire : Guangzhou CanSemi Technology Inc.
Lieu : Chine
Date d’achèvement : 2025
Nœuds technologiques : 22nm & 40nm & 55nm
Capacité prévue : 120 000/mois - Propriétaire : Hua Hong Semiconductor Ltd.
Lieu : Chine
Date d’achèvement : 2026
Nœuds technologiques : 40nm & 55nm & 65nm
Capacité prévue : 83 000 - Propriétaire : Nanya Technology Corp.
Lieu : Taïwan
Date d’achèvement : 2025
Nœuds technologiques : 10nm
Capacité prévue : 45 000/mois - Propriétaire : Powerchip Semiconductor Manufacturing Corp.
Lieu : Taïwan
Date d’achèvement : 2023
Nœuds technologiques : 10nm & 50nm
Capacité prévue : 100 000/mois - Propriétaire : Samsung Foundry
Lieu : Corée du Sud
Date d’achèvement : 2023
Nœuds technologiques : 4nm
Capacité prévue : 30 000/mois - Propriétaire : Semiconductor Manufacturing International Corp.
Lieu : Chine
Date d’achèvement : 2024
Nœuds technologiques : 28nm
Capacité prévue : 100 000/mois - Propriétaire : Semiconductor Manufacturing International Corp.
Lieu : Chine
Date d’achèvement : 2024
Nœuds technologiques : 28nm
Capacité prévue : 100 000/mois - Propriétaire : Semiconductor Manufacturing International Corp.
Lieu : Chine
Date d’achèvement : 2025
Nœuds technologiques : 28nm
Capacité prévue : 100 000/mois - Propriétaire : Semiconductor Manufacturing International Corp.
Lieu : Chine
Date d’achèvement : 2025
Nœuds technologiques : 28nm
Capacité prévue : 40 000/mois - Propriétaire : TSMC
Lieu : États-Unis
Date d’achèvement : 2024
Nœuds technologiques : 4nm & 5nm
Capacité prévue : 20 000/mois - Propriétaire : TSMC
Lieu : Japon
Date d’achèvement : 2024
Nœuds technologiques : 12nm & 16nm & 22nm & 28nm
Capacité prévue : 55 000/mois - Propriétaire : Tower Semiconductor Ltd.
Lieu : Inde
Date d’achèvement : 2028
Nœuds technologiques : 65nm
Capacité prévue : 40 000/mois - Propriétaire : United Microelectronic Corp.
Lieu : Singapour
Date d’achèvement : 2024
Nœuds technologiques : 22nm & 28nm
Capacité prévue : 30 000/mois - Propriétaire : Winbond Electronics Corp.
Lieu : Taïwan
Date d’achèvement : À déterminer
Nœuds technologiques : 20nm
Capacité prévue : 10 000/mois
9. Collaborations majeures dans la technologie des usines de semi-conducteurs
Deux collaborations méritent d’être signalées pour comprendre le paysage de la fabrication de semi-conducteurs. La première concerne le partenariat entre TSMC, Robert Bosch GmbH, NXP Semiconductors et Infineon Technologies pour construire une nouvelle usine en Allemagne d’ici 2027. L’investissement prévu dépasse 10 milliards d’euros (10,97 milliards USD), avec le soutien du gouvernement allemand et de l’Union européenne. Étant donné l’orientation automobile de Bosch, NXP et Infineon, cette nouvelle usine sera probablement dédiée principalement aux produits destinés au secteur automobile.
Une autre collaboration axée sur l’automobile réunira TSMC, Denso Corp. et Sony Semiconductor Solutions Corp. L’usine sera située dans le sud du Japon et devrait produire jusqu’à 55 000 tranches de silicium par mois, pour un coût total de 8,6 milliards de dollars. Ce chiffre est en hausse par rapport à l’estimation initiale de 45 000 tranches par mois. Cet investissement supplémentaire est la conséquence directe de la grave pénurie mondiale de puces qui a touché les équipementiers automobiles et des inquiétudes concernant la montée des tensions commerciales entre la Chine et les États-Unis.
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