Un enjeu géostratégique :
Actualité de l’industrie micro-électronique : TSMC et ASML, mais aussi Apple !
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Article mis en ligne le 26 octobre 2021
dernière modification le 29 octobre 2021

par Laurent Bloch

 Pénurie de composants électroniques

À l’exception des élites intellectuelles, politiques et économiques françaises, tout le monde sait maintenant que l’informatique et la micro-électronique constituent non seulement la première industrie mondiale, mais aussi celle dont dépendent toutes les autres, comme l’ont récemment expliqué sur France Culture Christian Saint-Étienne et Daniel Glazman ou dans le New York Times Thomas L. Friedman, à l’occasion de la rupture récente de la chaîne d’approvisionnement qui a fermé des usines automobiles dans le monde entier et différé la livraison des radiateurs neufs de mon épouse.

Puisque c’est si important, il vaut la peine de comprendre ce qui s’y passe, et de s’abonner (c’est gratuit) au site SemiWiki, qui publie très régulièrement des articles concis et bien informés, parce que ses auteurs sont au contact permanent des acteurs du domaine. Ainsi, dès avril de cette année, ils expliquaient la pénurie de produits micro-électroniques (je n’écris plus semi-conducteurs parce que les journalistes des Échos croient qu’il s’agit d’une pénurie de silicium...) : It’s not a Semiconductor Shortage It’s Demand Delirium & Poor Planning. Au mois de juillet un nouvel article complétait ces explications, Semiconductors – Limiting Factors ; Supply Chain & Talent- Will Limit Stock Upside.

 Où en est la technologie

Chaque étape des progrès de l’industrie micro-électronique est caractérisée par son degré de miniaturisation, indiqué conventionnellement par la longueur de la grille de ses transistors. Actuellement on en est à 5nm (nanomètres). À ce jour seules deux usines produisent de tels composants électroniques, celle de TSMC à Taïwan et celle de Samsung en Corée du Sud. TSMC travaille déjà pour le 3nm et le 2nm. Comme il s’agit de longueurs, le passage du 7nm au 5nm a multiplié par 2 le nombre de transistors par cm2.

Comme nous allons le voir, le composant actuel le plus dense, conçu par Apple sur une architecture ARM, nommé M1 Max et fabriqué par TSMC, compte 57 milliards de transistors (c’est un SoC (System on a Chip) qui comporte 10 microprocesseurs sur 432 mm2).

Si TSMC et Samsung se partagent le marché des processeurs de pointe, ils utilisent pour les fabriquer des machines de photolithographie appelées scanners, pour lesquels il y a un seul producteur : le Néerlandais ASML, appuyé par l’Institut de microélectronique et composants belge IMEC. Étant donnée la finesse de dessin des circuits, ces appareils utilisent des longueurs d’onde dans l’ultra-violet extrême (EUV), et comme cela ne suffit pas ils utilisent des phénomènes de réfraction dans l’eau pour obtenir la finesse voulue : Lenses & mirrors : The complex optical systems in our machines reduce the image printed on a wafer to the nanometer level. Les optiques sont fabriquées par Zeiss.

 Comment Apple a imposé le 5 nanomètres

À l’époque de la génération 10nm (2017), ASML avait beaucoup de mal à obtenir les résultats voulus pour passer au 7 puis au 5nm, et essayait de convaincre ses clients (Intel, Samsung, TSMC, Global Foundries...) de contribuer au financement, mais personne ne voulait s’aventurer sur ce terrain très risqué, et chacun se déclarait satisfait avec le 10nm, à la rigueur 7nm.

C’est Apple, un des gros clients de TSMC, qui a exigé des composants en 5nm, et qui d’ailleurs en a financé les développements conjoints avec ASML : ASML is the key to Intel’s Resurrection Just like ASML helped TSMC beat Intel.

C’est donc grâce à Apple que TSMC et ASML ont pris un avantage décisif sur leurs concurrents : Its all about the Transistors- 57 Billion reasons why Apple/TSMC are crushing it,

Intel paie aujourd’hui le prix d’avoir confié son gouvernail à un gestionnaire : ils ont pris un retard considérable sur leurs concurrents, avec une architecture franchement obsolète qui ne survit que par la grâce d’une base considérable de logiciels existants (comme IBM, mutatis mutandis). En 2012 Intel avait investi 15% du capital d’ASML, puis avait tout revendu avec de grosses plus-values une fois les résultats atteints. Aujourd’hui Intel aurait grand besoin d’investisseurs à son secours. Peut-être ASML...

 Production de silicium et de wafers

Il n’est pas évident de le trouver, cet article un peu ancien de L’Usine nouvelle nous apprend qui produit les wafers. Et l’article adéquat de Wikipédia nous apprend comment on obtient le silicium de qualité voulue.