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Nous sommes au cœur de ce que certains experts appellent désormais la décennie du semi-conducteur.
À la suite de la pandémie de COVID-19, les consommateurs comme les entreprises mesurent plus que jamais l’importance de la technologie. Des voitures et smartphones aux ordinateurs et appareils électroménagers, la technologie joue un rôle essentiel dans tous les aspects de la vie moderne, et ce rôle ne fait que croître.
Il n’est donc pas étonnant que l’industrie des semi-conducteurs devrait connaître une forte croissance au cours de la prochaine décennie. Après avoir atteint un chiffre d’affaires record de 570 milliards de dollars en 2022, le secteur devrait afficher un taux de croissance annuel moyen (CAGR) d’environ 8 % sur le reste de la décennie, le plaçant ainsi en position de devenir une industrie à mille milliards de dollars à l’horizon 2030.
Poussée occidentale : expansion du paysage des semi-conducteurs
Pendant des années, la majorité du secteur – y compris la fabrication, l’assemblage de circuits intégrés (IC) et l’encapsulation – était concentrée en Asie de l’Est, avec des pays comme Taïwan, la Corée du Sud, la Chine et le Japon jouant un rôle particulièrement important dans la production et la fabrication de semi-conducteurs. Toutefois, au cours des deux dernières années, les pays occidentaux ont pris des mesures offensives pour renforcer leur participation dans ce domaine, les gouvernements des États-Unis et de l’Union européenne ayant adopté des ensembles législatifs ambitieux assortis de subventions généreuses pour attirer les plus grands fabricants de puces au monde sur leur territoire.
Le CHIPS and Science Act, pari américain à 54 milliards de dollars visant à accroître leur part de marché des semi-conducteurs et à garantir que la prochaine génération d’emplois industriels lucratifs ne soit pas délocalisée en Chine, produit déjà ses effets : 21 nouvelles usines de semi-conducteurs sont en construction aux États-Unis, tandis que 6 autres sites connaissent d’importants travaux d’extension. Il est cependant notable que seules trois de ces usines sont confirmées pour produire des semi-conducteurs avec des nodes de 10 nanomètres ou moins – seuil souvent considéré comme la référence pour les puces avancées ou « leading-edge ». (Plusieurs usines américaines en projet n’ont pas encore communiqué leurs nodes technologiques.)
Malgré cette nouvelle ère occidentale de subventions exceptionnelles, l’équilibre du pouvoir pour les usines les plus avancées du monde reste solidement ancré en Asie de l’Est. Plusieurs des pays les plus avancés de la région accueillent toujours des fonderies de pointe exploitées par Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), Samsung, Micron Technology et d’autres acteurs majeurs. Leurs concurrents émergents en Occident ont donc encore beaucoup de retard à rattraper au sommet de la fabrication de semi-conducteurs. La cartographie des usines leading-edge annoncées ou en cours de construction reflète un point d’ancrage géographique qui n’a pas encore évolué de manière significative par rapport au cluster historique.
Où construit-on donc les usines les plus avancées ? Détails :
Japon : nombre d’usines avancées de semi-conducteurs : 4
Hiroshima Fab
Propriétaire : Micron Technology
Localisation : Préfecture d’Hiroshima
Début des travaux : 2022
Début de la production : 2025
Nœud technologique : 10nm
IIM-1 Fab
Propriétaire : Rapidus Corporation
Localisation : Hokkaidō
Début des travaux : 2023
Début de la production : 2027
Nœud technologique : 2nm
IIM-2 Fab
Propriétaire : Rapidus Corporation
Localisation : Hokkaidō
Début des travaux : 2025
Début de la production : 2027
Nœud technologique : 1nm
Fab-23 Phase 3
Propriétaire : Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC)
Localisation : Kumamoto (projet)
Début des travaux : inconnu
Début de la production : inconnu
Nœud technologique : 2nm
Alors que les efforts des pays occidentaux pour stimuler leur chaîne d’approvisionnement nationale de semi-conducteurs retiennent l’essentiel de l’attention, certains pays d’Asie de l’Est déploient des efforts plus discrets mais tout aussi ambitieux. Le Japon en est un exemple marquant. Le symbole de la nouvelle ambition japonaise est la Rapidus Corporation, fondée à Tokyo il y a moins de deux ans, en août 2022.
Lancée avec environ 50 millions de dollars de fonds initiaux rassemblés auprès de grandes entreprises japonaises telles que Sony et Toyota, la Rapidus Corporation vise à relancer le secteur du semi-conducteur au Japon. Le pays détenait jusqu’à 50 % du marché mondial dans les années 1980 ; le gouvernement comme les grands groupes japonais sont désormais résolus à redonner au Japon cette aura industrielle exceptionnelle.
Les ambitions de Rapidus pour le développement du semi-conducteur
Dans cette optique, Rapidus prévoit de terminer la construction de son site IIM-1 d’ici 2025, avec pour objectif de produire en masse des wafers 2nm dès 2027. Ce calendrier fulgurant pour une entreprise aussi jeune suscite le scepticisme de professionnels du secteur, Reuters estimant que les ambitions de la société « font l’objet de doutes parmi les acteurs du secteur, qui s’interrogent sur sa capacité à atteindre la production de masse et à attirer suffisamment de clients ». Le CEO Atsuyoshi Koike a répondu à ces doutes dans une déclaration en automne dernier : « Nous mènerons à terme cette usine à une vitesse inédite, comme le laisse entendre notre nom, Rapidus. »
En plus de l’essor accéléré de Rapidus, le pays a accordé plusieurs milliards de dollars d’incitations à Micron Technology et TSMC pour soutenir leurs usines respectives à Hiroshima et à Kumamoto. Tandis que TSMC est sur le point d’achever la première phase de Fab-23, la phase 2 devrait lancer la production de masse d’ici 2027, et la phase 3 n’a pas encore été officiellement annoncée.
Taïwan : nombre d’usines avancées de semi-conducteurs : 4
Fab 22
Propriétaire : TSMC
Localisation : Kaohsiung
Début des travaux : 2023
Début de la production : 2025
Nœud technologique : 2nm
Fab 20
Propriétaire : TSMC
Localisation : Baoshan
Début des travaux : 2022
Début de la production : 2025
Nœud technologique : 2nm
Taichung Fab
Propriétaire : TSMC
Localisation : Taichung
Début des travaux : 2024
Début de la production : 2027
Nœud technologique : 1,4nm
New Tapai Fab
Propriétaire : Nanya Technology
Localisation : New Tapai
Début des travaux : 2022
Début de la production : 2026
Nœud technologique : 10nm
Sans surprise, la nouvelle génération d’usines avancées à Taïwan est largement dominée par TSMC, la fonderie phare du pays qui fabrique plus de la moitié des semi-conducteurs mondiaux. Les deux prochaines usines de TSMC à entrer en production, Fab 20 et Fab 22, seront basées sur le node N2, la technologie de rupture qui exploite la lithographie ultraviolet extrême (EUV) et les transistors GAAFET (gate-all-around field-effect transistors).
TSMC et la course au lancement de la technologie 2nm
Ces deux usines ne représentent pas seulement un effort pour accroître la capacité de production et répondre à la demande croissante. Elles sont au centre d’une compétition féroce visant à devenir la première fonderie à lancer la technologie décisive des 2nm. Des concurrents comme Intel et Samsung, dont les parts de marché restent bien inférieures à celles de TSMC, voient ce saut générationnel vers le node 2nm comme une occasion unique de rattraper leur rival et de disputer certains de ses principaux clients.
Toutefois, les premiers indicateurs penchent clairement en faveur de TSMC, qui aurait déjà présenté sa technologie N2 à des clients stratégiques comme Apple et Nvidia.
États-Unis : nombre d’usines avancées de semi-conducteurs : 3
Fab 52 et 62
Propriétaire : Intel
Localisation : Arizona
Début des travaux : 2022
Début de la production : 2024
Nœud technologique : 7nm
Ohio Fab
Propriétaire : Intel
Localisation : Ohio
Début des travaux : 2022
Début de la production : 2026
Nœud technologique : 10nm
Fab 21
Propriétaire : TSMC
Localisation : Arizona (extension d’une usine existante)
Début des travaux : 2023
Début de la production : 2026
Nœud technologique : 3nm
Au cœur du « Silicon Desert » de l'Arizona, sur l’emblématique campus Ocotillo à Chandler, le fabricant américain Intel progresse vers l’achèvement d’un projet de 20 milliards de dollars visant à ériger deux nouvelles usines exploitant des nodes de 7nm. La société a également démarré le chantier d’un nouveau « megasite » dans l’Ohio en 2022, la production étant planifiée dans ces installations d’ici deux ans.
Les derniers développements liés au CHIPS and Science Act semblent placer Intel en position favorable pour devenir le principal bénéficiaire de cette législation historique. Le 20 mars, l’administration Biden a annoncé un accord préliminaire pour un financement direct de 8,5 milliards de dollars au profit de la société, ainsi que 11 milliards supplémentaires sous forme de prêts. Un communiqué officiel de la Maison-Blanche met en avant les chantiers d’Intel en Arizona et dans l’Ohio, indiquant que cet investissement « soutiendra la construction et l’extension des installations Intel » tout en créant « près de 30 000 emplois directs et des dizaines de milliers d’emplois indirects ». Le CEO, Pat Gelsinger, a salué ce moment, le qualifiant de « moment décisif pour les États-Unis et pour Intel dans notre mission de stimuler le prochain chapitre de l’innovation américaine dans les semi-conducteurs ».
Corée du Sud : nombre d’usines avancées de semi-conducteurs : 1
Pyeongtaek Fab
Propriétaire : Samsung
Localisation : Pyeongtaek (extension d’une usine existante)
Début des travaux : 2020
Début de la production : 2024
Nœud technologique : 4/5nm
Samsung, géant sud-coréen de l’électronique, conserve son statut de premier fabricant mondial de mémoires. Lors du quatrième trimestre 2023, l’entreprise a capté près de 46 % de part de marché sur la DRAM, renforçant son emprise sur ces modules stratégiques et consolidant sa position de leader sur la technologie mémoire.
Le site géant de Pyeongtaek, qui s’étend sur près de trois millions de mètres carrés au sud de Séoul, incarne la vision de Samsung pour la décennie à venir. La société y développe ses lignes de production depuis au moins 2020, année de lancement de l’usine P3. Cette dernière a démarré la production de masse de mémoire NAND flash en 2022, tandis que la nouvelle phase est consacrée à la DRAM et aux lignes fonderie. Selon divers rapports, ces travaux ont cependant pris du retard, la finalisation étant désormais prévue en fin d’année.
En plus des extensions sur le site P3, Samsung développe également une quatrième usine, baptisée P4, dotée d’une salle blanche dédiée à la sous-traitance en semi-conducteurs. Les travaux sur une cinquième usine, P5, viennent d’être suspendus.
Le combat pour la technologie de pointe en semi-conducteurs s’intensifie
Savoir où et par qui sont bâties les installations de fabrication les plus avancées permet de mieux appréhender les évolutions, dynamiques et changements de paradigme dans un secteur aussi concurrentiel que mouvant. La photographie actuelle des projets d’usines avancées en cours ou à venir offre plusieurs récits remarquables, notamment les premiers résultats de l’ambitieuse relocalisation de la chaîne d’approvisionnement américaine et les grandes ambitions de l’étoile montante japonaise, Rapidus Corporation. Même si l’analyse des sites produisant à 10nm ou moins ne reflète pas la totalité du marché mondial – la Chine construisant beaucoup d’usines à des niveaux technologiques inférieurs –, elle donne un aperçu fidèle de la frontière technologique. Et si le flux sans précédent de financements publics internationaux en est un indicateur, cette frontière constitue une ressource précieuse et farouchement convoitée.
