MEMORABILIA

Géostratégie – Le maître des puces sera celui du monde

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ENQUÊTE. La pénurie actuelle de semi-conducteurs exacerbe la guerre technologique. États-Unis, Chine, Taïwan, Europe : état des lieux des forces en présence.

<img src="https://www.lepoint.fr/images/2021/05/14/21713357lpw-21713349-libre-jpg_7958628.jpg&quot; alt=" Contre-attaque. Washington, 12 avril. En visioconference avec les PDG de Google, Intel, Ford, General Motors, et meme le coreen Samsung, Joe Biden brandit un disque aux reflets fluorescents plus fin qu'une crepe, un << wafer >>." title=" Contre-attaque. Washington, 12 avril. En visioconference avec les PDG de Google, Intel, Ford, General Motors, et meme le coreen Samsung, Joe Biden brandit un disque aux reflets fluorescents plus fin qu'une crepe, un <
Contre-attaque. Washington, 12 avril. En visioconférence avec les PDG de Google, Intel, Ford, General Motors, et même le coréen Samsung, Joe Biden brandit un disque aux reflets fluorescents plus fin qu’une crêpe, un « wafer ».

Par Jérémy André (à Hongkong) et Guillaume Grallet Publié le 14/05/2021 LE POINT

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Mon premier est plus fin qu’un cheveu. Mon deuxième a le pouvoir de mettre à l’arrêt des chaînes de production aussi essentielles que celles d’ordinateurs, de téléphones portables, de voitures, d’appareils électroménagers et même de missiles balistiques. Mon troisième est au cœur d’une guerre technologique majeure qui oppose les deux superpuissances mondiales d’aujourd’hui : les États-Unis et la Chine. Mon tout ? Une puce électronique, composée notamment de semi-conducteurs. La crise du Covid-19 a mis un coup de projecteur sur cette industrie des composants, discrète mais si stratégique… La situation sanitaire a en effet provoqué une  pénurie de puces qui affecte aujourd’hui les capacités de production de nombreux secteurs . « Au début de l’année dernière, la réduction des commandes a perturbé le pipeline de production », explique Stephen Su, le vice-président de l’ITRI, laboratoire de recherche industrielle taïwanais. La ligne de montage de la Peugeot 308 à l’usine  Stellantis de Sochaux a, par exemple, été mise à l’arrêt pendant plusieurs jours en avril. Ce manque de composants pourrait ralentir la reprise post-Covid dans les secteurs gourmands en semi-conducteurs, et également alimenter un retour de l’inflation en raison de la hausse du prix des puces. Le retour à la normale n’est pas prévu avant mi-2022. La guerre des puces ne fait que commencer…

Marcian Hoff, l’« inspirateur » de la Silicon Valley 

Comme son nom l’indique, un semi-conducteur est l’assemblage d’un matériau qui a les caractéristiques électriques d’un isolant, mais pour lequel la probabilité qu’un électron puisse contribuer à un courant électrique, quoique faible, est suffisamment importante. En d’autres termes, un semi-conducteur est un matériau ou un corps dont la conduction électrique est entre le métal ou l’isolant. Les circuits intégrés semi-conducteurs sont notamment à l’origine des microprocesseurs et des mémoires. Tout a commencé en 1969 avec Marcian Hoff. Un an plus tôt, cet Américain, natif de Rochester, passé par l’université Stanford, a rejoint Intel, dont il devient le douzième employé, convaincu par la vision d’un des créateurs de l’entreprise, Gordon Moore. Ce dernier deviendra célèbre en donnant son nom à une loi empirique selon laquelle la densité et la puissance des microprocesseurs doublent tous les dix-huit mois. Aidé des travaux du physicien italien Federico Faggin, Hoff révolutionne l’informatique en miniaturisant dans une seule puce la puissance de calcul que permettaient jusque-là des ordinateurs occupant des salles entières. L’Intel 4004, premier microprocesseur de l’histoire, un circuit intégré de 10,62 millimètres carrés, peut opérer 92 600 opérations par seconde, soit autant que l’Eniac, l’ancêtre de l’ordinateur construit en 1945, qui représentait à lui seul 167 mètres carrés. Le nom même de Silicon Valley, forgé en 1971 par le journaliste Don Hoefler, a été inspiré par la forte concentration d’entreprises de semi-conducteurs installées dans la vallée de Santa Clara.

Les Taïwanais, seigneurs du nano 

Les puces ont un roi : le Taïwanais Morris Chang, âgé aujourd’hui de 89 ans. Né dans la province du Zhejiang, dans l’est de la Chine, ce docteur en électronique a d’abord servi un quart de siècle chez Texas Instruments, aux États-Unis. Il se concentre sur la fabrication des puces, leur design étant laissé à des entreprises clientes, majoritairement américaines. Inspiré par ce modèle, le laboratoire de recherche industrielle taïwanais ITRI achète en 1976 un groupe américain de semi-conducteurs en déclin, RCA, puis intègre Chang dans ses rangs. Devenu président de l’ITRI, il lance TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) en 1987 avec des fonds du néerlandais Philips. Trente ans plus tard, son bébé totalise plus de 50 % du marché mondial et 90 % du marché des puces les plus avancées ! Son secret ? L’entreprise réinvestit massivement ses profits dans la recherche et le développement et l’expansion de ses capacités de production – plus de 80 milliards d’euros sur les trois prochaines années. Soucieux d’optimiser ses usines, Morris Chang, désormais à la retraite, a transmis son obsession de la miniaturisation à ses disciples. Mais que se passera-t-il quand les limites de l’infiniment petit auront été atteintes ? Qu’importe ! « Les Taïwanais se positionnent fortement dans des technologies qui consistent à empiler les puces et à faire de l’intégration 3 D pour augmenter la puissance de calcul, en contournant les contraintes de la loi de Moore », prévient Pascal Viaud, PDG d’Ubik. Pour ce consultant installé à Taïwan, l’île est devenue un véritable « champion de l’industrie 4.0 ». Dans ces usines géantes, « plus on miniaturise, plus les équipements sont imposants » et « tout est automatisé, pour éviter toute imperfection ». Mais gare à la surchauffe : alors que TSMC engloutit 156 000 tonnes d’eau par jour pour mener à bien sa production, l’île a connu au début de cette année 2021 une sécheresse historique qui a forcé le pays à sacrifier l’irrigation des campagnes pour ne pas freiner la production.

R & D. Le Taïwanais Morris Chang, 89 ans, créateur de TSMC, qui totalise plus de 50 % du marché mondial et 90 % du marché des puces les plus avancées.

La Chine encaisse le choc des déboires de Huawei 

Après des décennies passées à se contenter des basses œuvres d’assemblage, Pékin a finalement gagné sa place chez les géants mondiaux de la high-tech grâce à Huawei, son champion, établi à Shenzhen, spécialisé dans la production de  smartphones haut de gamme et d’équipements de  réseaux 5 G . Mais le président Trump, lancé dans une violente guerre commerciale contre son rival asiatique, avait identifié les plus de 300 milliards d’euros d’importations de semi-conducteurs comme le talon d’Achille de la Chine. « Notre dépendance aux technologies de base est notre problème caché le plus grave », avait lui-même confié le président chinois, Xi Jinping, en 2016. En mai 2019,  les États-Unis ont ajouté Huawei à une liste noir e d’entreprises chinoises, renforcée spécifiquement pour les fabricants de puces en août 2020. Il est désormais interdit à l’équipementier américain Applied Materials, et donc à son client TSMC,  de livrer des puces de moins de 7 nanomètres à HiSilicon, la filiale de semi-conducteurs de Huawei ! Pourquoi ? Les États-Unis reprochent au fondateur de Huawei, Ren Zhengfei, ingénieur dans l’armée chinoise de 1974 à 1982, de menacer la « sécurité nationale » américaine. Pour Douglas Fuller, chercheur à l’université de la ville de Hongkong, cette hypocrite « guerre contre Huawei » visait surtout à dégommer un concurrent sérieux. « Le but originel de cette liste établie par le département du Commerce américain était de cibler des activités criminelles ou du trafic d’armes. Elle n’a pas été conçue pour s’en prendre à des entreprises commerciales légales. (…) L’intention est clairement de les chasser du marché de l’équipement des télécommunications. » Mission accomplie : un temps premier constructeur mondial de smartphones, aujourd’hui Huawei ne se trouve même plus dans le top 5. Et, un à un, les pays alliés de Washington, autrefois tentés par la  5G chinoise , se défilent. « Huawei n’est plus le bon cheval sur lequel parier », reconnaît Fuller, le groupe chinois n’ayant plus accès aux puces de dernière génération. La Chine restera longtemps incapable de les produire même si elle met le paquet pour rattraper son retard. La faillite retentissante d’un projet de fonderie à Wuhan a rappelé en 2020 qu’il ne suffira pas de faire pleuvoir les milliards, ou de recruter des Taïwanais. Avec son volontarisme, ses rêves technoscientifiques et ses entreprises biberonnées aux subventions, l’ambitieuse nouvelle superpuissance chinoise pourrait, bien sûr, encore surprendre. Mais Pékin vise une cible mouvante : « La Chine ne pourra pas rattraper son retard, sauf à prendre le contrôle de Taïwan », prédit Alicia Garcia Herrero, économiste en chef pour l’Asie chez Natixis. « Ils vont plutôt s’attaquer à des segments de marché qui étaient la chasse gardée des Européens », estime pour sa part le consultant Pascal Viaud.

Made in France. En 2014, le chercheur François Rivet présente un « wafer », galette composée de puces dessinée par le laboratoire IMS (Talence) et gravée par STMicroelectronics. Chaque millimètre carré des circuits que comporte cette galette supporte 1 milliard de transistors.

L’Europe, ses trésors cachés et son rêve de souveraineté 

Le Vieux Continent, justement… « Dans les années 1990, l’Europe assurait 40 % de la production de semi-conducteurs, aujourd’hui, c’est moins de 10 % », assure le consultant en innovation  Olivier Ezratty . Quelle dégringolade ! Les fabricants de mobiles européens comme Sagem, Alcatel ou Nokia ont peu à peu sous-traité la fabrication des puces destinées aux mobiles, qui sont les plus miniaturisées. Trente ans plus tard, la vieille Europe a encore de beaux restes, comme le néerlandais NXP, l’allemand Infineon ou encore le franco-italien STMicroelectronics, qui s’appuie sur des usines à Crolles, à Tours et à Rousset, près d’Aix-en-Provence. Mais aucun d’entre eux n’est à même aujourd’hui de graver au-dessous de 22 nanomètres… « Cela ne pose aucun problème en temps normal, poursuit Olivier Ezratty, mais aujourd’hui la chaîne d’approvisionnement a été déréglée à des fins géostratégiques. Résultat, maîtriser la production devient un enjeu de souveraineté. » D’où l’ambition de Thierry Breton, commissaire européen chargé de la politique industrielle, du marché intérieur, du numérique, de la défense et de l’espace, de doubler, d’ici à dix ans, la part de l’Europe dans la production mondiale de semi-conducteurs. Objectif : revenir dans les processeurs les plus avancés, par le biais d’une alliance européenne pour la microélectronique. L’occasion de valoriser un atout trop méconnu : des labos de recherche de classe mondiale, comme l’Institut de micro-électronique et composants (Louvain), le Fraunhofer Institute (Munich), ou encore le labo Leti du CEA de Grenoble, pionnier dans l’assemblage 3 D. Mais, pour produire des puces à 2 nanomètres, le graal de ce secteur industriel, il faudrait investir plus de 20 milliards d’euros. Pour moderniser toute la filière, l’idée serait de constituer un partenariat public-privé. Ce qui a été annoncé le 5 mai à l’occasion de la présentation de la stratégie industrielle européenne, validée par tous les États membres. Les industriels sont encore divisés. « Nous saluons la mise à jour de la stratégie industrielle pour notre secteur en Europe et il faudrait que ce soit en cohérence avec ceux qui ont investi depuis longtemps dans cette industrie, explique Jean-Marc Chéry, le numéro un de STMicroelectronics. En Europe, il y a des règles d’aides d’État stables et claires qui ont permis à des acteurs comme ST, Infineon ou Bosch de se battre dans un monde global extrêmement compétitif en ayant des stratégies ciblées de marchés. Sous l’initiative des États-Unis, des règles de limitation d’exportation habituellement réservées à des activités militaires ont été appliquées à des activités civiles parce qu’elles sont considérées comme stratégiques. Les changements brutaux, cela conduit à moins d’innovation et à des crises. » « La question sur les semi-conducteurs, c’est de savoir si l’Europe est prête à être un leader technologique ou se contente de rester dépendante du choix des autres », rappelle le commissaire européen Thierry Breton. 

Doper les puces. Jensen Huang, numéro un du champion américain de design des puces Nvidia, aimerait s’offrir les compétences du britannique ARM.

La contre-attaque américaine 

Avec ses pom-pom girls, ses concours de bonbons orchestrés par les professeurs et son nom à consonance hawaïenne, le lycée Aloha School, installé dans l’État de l’Oregon, évoque les plages de rêve du Pacifique. C’est d’ici que Jensen Huang, 58 ans, s’est décidé à se lancer dans le monde de la tech, intégrant ensuite Stanford, auquel il vient d’offrir un bâtiment à 30 millions de dollars. Cet immigré taïwanais dirige aujourd’hui, depuis Santa Clara, en Californie, Nvidia, un des fleurons américains de l’industrie des semi-conducteurs, spécialisé dans le design des puces avec des logiciels qui servent aussi bien à doper les cartes graphiques des passionnés de jeux vidéo que les ordinateurs des mineurs de bitcoins ou qui font tourner les réseaux neuronaux essentiels aux progrès de l’intelligence artificielle. Les États-Unis sont à l’origine de plus de 50 % des brevets du secteur, selon la Semiconductor Industry Association. IBM vient d’ailleurs de dévoiler le prototype d’une puce électronique gravée en 2 nanomètres. Sa promesse ? Quadrupler la durée de vie des batteries des téléphones portables, réduire l’empreinte carbone des centres de données, ou encore accélérer le temps de réaction des futurs véhicules sans chauffeur. Le talon d’Achille de l’Oncle Sam ? Les champions de la fabrication que sont Intel, AMD ou encore Micron ne « gravent pas » de puce au-dessous de 10 nanomètres. Mais Joe Biden a promis de changer cela. En visioconférence le 12 avril dernier avec les PDG de Google, Intel, Ford, General Motors, et même le coréen Samsung, Joe Biden a brandi un disque aux reflets fluorescents plus fin qu’une crêpe, un « wafer », dans le jargon. « Cette puce que j’ai ici, c’est de l’infrastructure. Regardez, nous devons construire l’infrastructure d’aujourd’hui, pas celle d’hier »,avant d’ajouter : « La Chine et le reste du monde n’ont pas attendu pour le faire, donc nous devons aussi nous y mettre. »

Corée du Sud, Samsung en embuscade 

Tandis que le monde entier a les yeux rivés sur TSMC, Taïwan et son « modèle de la fonderie » (de fabrication de puces), Samsung a opté pour la stratégie inverse, c’est-à-dire l’intégration : l’entreprise, dont le nom signifie « trois étoiles », est présente sur tous les segments, du design à l’assemblage en passant par la fabrication. Ce choix a été décidé par le charismatique Lee Kun-Hee, qui a dirigé Samsung pendant quarante-trois ans, sans changer de cap. Alors qu’il venait de prendre la tête du groupe, il avait lancé à ses lieutenants : « Changez tout, sauf votre femme et vos enfants ! » L’appel de celui qui était admirateur de l’artiste abstraite coréenne Whan-Ki Kim sonne comme une victoire posthume. « La chute de Huawei est une grande nouvelle pour Samsung », résume Douglas Fuller. D’où aussi les galanteries de Joe Biden à l’égard des Coréens. « Avec la guerre qui s’intensifie entre la Chine et les États-Unis, l’idée est de pousser Samsung à choisir le bon camp », décrypte Jong-Deok Kim, un des chercheurs de la National Research Foundation of Korea.

Les puces du futur vont vous surprendre 

Utilisées dans les voitures qui ressemblent de plus en plus à des ordinateurs avec volant, s’appuyant sur des matériaux supraconducteurs pour imaginer les ordinateurs quantiques, ou encore pariant sur l’optique pour booster l’intelligence artificielle : les puces du futur auront plusieurs visages. La Chine pourrait paradoxalement tirer profit de l’actuel boycott américain pour permettre à des start-up locales, comme Yangtze Memory, de prendre leur indépendance. « Pékin pourrait en outre s’appuyer sur des matériaux alternatifs », parie  Mathieu Duchâtel , auteur d’un rapport remarqué pour l’Institut Montaigne sur le sujet. Avec deux révolutions en vue, détaille Stephen Su, le vice-président d’ITRI : « Équiper des pièces mécaniques traditionnelles avec des capteurs » et les « matériaux composites, comme le carbure de silicium (SiC) ou le nitrure de gallium (GaN) ». Ces alliages, que maîtrisent bien la Chine mais aussi l’Europe et la France, permettent de réaliser des économies d’énergie significatives. Une option pour le projet de fonderie européenne ? « La France a la chance d’avoir des « pépites », de Kalray à Soitec en passant par SiPearl. Il faut mettre au point une puce neuromorphique, c’est-à-dire répliquant le fonctionnement du cerveau », analyse André Loesekug-Pietri, à la tête de JEDI, l’initiative européenne pour l’innovation de rupture. Trouveront-elles les fonds nécessaires ? « Il faut leur permettre de trouver les bons partenaires internationaux pour se développer et rayonner », espère le consultant Pascal Viaud. Car la taille compte dans l’infiniment petit .

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