Pourquoi le monde manque de puces informatiques et pourquoi c’est important

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1. Pourquoi y a-t-il pénurie de puces?

Une grande partie, mais pas la totalité, des perturbations peut être liée à la pandémie. Voici quelques facteurs:

* L’ère du séjour à la maison causée par le coronavirus a poussé la demande au-delà des niveaux projetés par les fabricants de puces. Les verrouillages ont stimulé la croissance des ventes d’ordinateurs portables à son plus haut niveau en une décennie. Le matériel de réseautage domestique, les webcams et les moniteurs ont été récupérés lorsque le travail de bureau a quitté le bureau, et les Chromebooks lorsque l’école a quitté l’école. Les ventes d’appareils électroménagers ont également bondi, des téléviseurs aux purificateurs d’air, qui sont désormais tous dotés de puces personnalisées.

* Les incertitudes causées par la pandémie ont entraîné de fortes fluctuations des commandes. Les constructeurs automobiles qui ont considérablement réduit leurs effectifs au début de l’épidémie ont sous-estimé la rapidité avec laquelle les ventes rebondiraient. Ils se sont précipités à la fin de l’année dernière pour renouveler les commandes, pour se faire refuser parce que les fabricants de puces sont obligés de fournir des géants des smartphones comme Apple Inc.

* Stockage: les dirigeants de TSMC ont déclaré lors de récents appels sur les résultats que les clients avaient accumulé plus de stocks que d’habitude comme couverture. Les fabricants de PC ont commencé à mettre en garde contre une offre serrée de semi-conducteurs au début de 2020. Puis, au milieu de l’année, Huawei Technologies Co. – un important fabricant de smartphones et d’équipements de réseau – a commencé à accumuler des composants pour assurer sa survie face aux sanctions américaines qui menaçaient de l’interrompre. de ses principaux fournisseurs. D’autres entreprises chinoises ont emboîté le pas et les importations de chips du pays ont grimpé à près de 380 milliards de dollars en 2020, soit près d’un cinquième des importations totales du pays pour l’année.

* Catastrophes: une vague de froid en février au Texas a conduit à des pannes de courant qui ont fermé les usines de semi-conducteurs regroupées autour d’Austin; c’était fin mars avant que Samsung ne revienne à la production normale. Une usine au Japon dirigée par Renesas Electronics Corp., l’un des principaux fournisseurs de puces automobiles, a été endommagée par un incendie le 19 mars, perturbant la production pendant des semaines. Et Taïwan a lancé une alerte rouge alors qu’il subit la pire sécheresse depuis des décennies, augmentant la perspective que la fabrication de semi-conducteurs pourrait être affectée si les pluies de mousson n’arrivent pas comme d’habitude à la fin du mois de mai.

Certaines entreprises se font écraser. Les pénuries de puces devraient anéantir 61 milliards de dollars de ventes pour les seuls constructeurs automobiles cette année et retarder la production d’un million de véhicules au cours du trimestre de mars. Non seulement les voitures, mais peut-être un large éventail de produits lourds, des téléphones aux consoles de jeux, pourraient connaître des pénuries ou des hausses de prix. NXP Semiconductors NV et Infineon Technologies AG ont toutes deux indiqué que les contraintes d’approvisionnement s’étaient propagées. Samsung a déclaré en mars qu’il s’attend à ce que le «grave déséquilibre» pose un problème à son activité cette année.

3. Qui sont les grands acteurs?

Les puces logiques avancées font la une des journaux en tant que pièces de silicium les plus coûteuses et les plus complexes qui donnent aux ordinateurs et aux smartphones leur intelligence. Lorsque vous entendez parler des puces Apple, Qualcomm ou Nvidia, ces sociétés ne sont en fait que les concepteurs des semi-conducteurs, qui sont fabriqués dans des usines appelées fonderies.

* TSMC est le chef de file de l’industrie en termes de capacités de production et tout le monde a désormais le chemin jusqu’à sa porte pour obtenir les meilleures puces fabriquées dans ses installations de Taiwan. La part de la société sur le marché mondial de la fonderie est plus importante que ses trois prochains concurrents réunis.

* Samsung, dans l’ensemble un plus gros fabricant de puces en raison de sa domination dans les puces de mémoire, tente de se renforcer sur cette mine d’or et améliore sa technologie de production pour être largement considérée comme la meilleure option derrière TSMC. Des sociétés telles que Qualcomm Inc. et Nvidia Corp. se sont de plus en plus tournées vers Samsung.

* Intel Corp., le dernier champion américain dans le domaine, a toujours plus de revenus que tout autre fabricant de puces, mais son marché est fortement concentré dans les processeurs informatiques. Les retards de production l’ont rendu vulnérable aux concepteurs concurrents qui prennent des parts en utilisant TSMC. À la fin du mois de mars, la société a dévoilé une offre ambitieuse pour retrouver son avance dans la fabrication en dépensant des milliards de dollars pour construire de nouvelles usines et pénétrer dans le secteur de la fonderie.

* TSMC et Samsung font face à des concurrents plus petits, notamment Globalfoundries Inc., la société chinoise Semiconductor Manufacturing International Corp. (SMIC) et la société taïwanaise United Microelectronics Corp. Mais ces rivaux ont au moins deux à trois générations de retard sur la technologie de TSMC. Des noms célèbres tels que Texas Instruments Inc., International Business Machines Corp. et Motorola ont abandonné ou renoncé à essayer de suivre la fabrication la plus avancée.

4. Que se passe-t-il dans cette course?

Les deux géants asiatiques dépensent beaucoup pour consolider leur domination: TSMC a augmenté ses dépenses d’investissement prévues pour 2021 à 28 milliards de dollars contre un record de 17 milliards de dollars un an auparavant, tandis que Samsung consacre environ 116 milliards de dollars à un projet d’une décennie. son rival taïwanais. Mais la Chine s’efforce de rattraper son retard. Il vise depuis des années à réduire sa dépendance aux États-Unis. technologie, en particulier dans les puces. Les efforts de l’administration Trump pour freiner les géants technologiques chinois – en interdisant l’accès de Huawei aux puces et en décourageant les investissements américains dans des acteurs comme SMIC et Xiaomi Corp. – ont cristallisé ces craintes. Mais le pays a encore un long chemin à parcourir. Par exemple, dans le secteur automobile, la Chine a développé un grand nombre de sociétés de conception de puces ces dernières années, mais elles ne sont toujours pas en mesure de fabriquer les puces avancées nécessaires aux voitures d’aujourd’hui. En mars, la Chine s’est à nouveau engagée à augmenter ses dépenses et à stimuler la recherche sur les puces de pointe dans le cadre de son nouveau plan économique quinquennal. Bien que les détails n’apparaissent pas avant des mois, le SMIC a déjà annoncé des plans pour une usine de 2,35 milliards de dollars avec un financement du gouvernement de Shenzhen. Son objectif est de commencer la production d’ici 2022 et de produire à terme 40000 wafers de 12 pouces par mois. (En 2019, TSMC a expédié environ 10 millions de tranches avancées de 12 pouces.)

Compte tenu de la difficulté de développer des capacités sophistiquées de fabrication de puces, les gouvernements offrent des incitatifs à quiconque veut construire ou agrandir des installations de pointe dans leur arrière-cour. Le président Joe Biden a ordonné en février un examen de la chaîne d’approvisionnement à l’échelle du gouvernement pour les produits critiques, y compris les puces. Son administration, qui élabore un plan à plus long terme pour l’approvisionnement en puces, jouera un rôle clé dans la formulation d’incitations fiscales pour une usine TSMC proposée de 12 milliards de dollars en Arizona et une usine de 17 milliards de dollars que Samsung envisage, peut-être au Texas. Et l’Union européenne envisage de construire une usine de semi-conducteurs de pointe en Europe avec l’assistance potentielle de TSMC et de Samsung, dans le cadre d’un objectif de doubler la production de puces à 20% du marché mondial d’ici 2030.

6. Pourquoi est-il si difficile de rivaliser sur les puces?

La fabrication de puces est une activité à fort volume qui demande une précision incroyable, tout en faisant d’énormes paris à long terme dans un domaine soumis à des changements rapides. Les puces sont fabriquées dans des usines qui coûtent des milliards à construire et à équiper. Ils doivent fonctionner sans relâche 24h / 24 et 7j / 7 pour récupérer leur investissement. Mais ce n’est pas que ça. Le rendement, ou la quantité de bonnes puces par lot, détermine le succès ou l’échec. Il faut des années de savoir-faire et d’expérience pour obtenir un rendement de 90% du processus photolithographique complexe utilisé pour fabriquer des puces. Imaginez que Ford Motor Co. soit heureux de jeter une voiture sur 10. Mais les fabricants de puces, qui fabriquent des millions de puces dans un processus qui prend trois à quatre mois, réussissent s’ils atteignent cette marque. Une fonderie engloutit d’énormes quantités d’eau et d’électricité et est vulnérable aux plus infimes perturbations (que ce soit des particules de poussière ou des tremblements de terre lointains).

7. À qui profite la guerre des puces?

Même de petites améliorations dans les semi-conducteurs peuvent générer des économies substantielles d’énergie et de coût lorsqu’elles sont multipliées sur toute la gamme de quelque chose comme Amazon Web Services Inc. Alors que les réseaux mobiles 5G prolifèrent et font augmenter la demande de streaming vidéo et de jeux gourmands en données et que de plus en plus de personnes travaillent à domicile , le besoin de silicium plus récent et plus économe en énergie ne fera qu’augmenter. Une façon de mesurer la sophistication d’une puce est ce que l’on appelle les largeurs de ligne, ou la distance entre les circuits. La norme actuelle en matière de puces avancées est de 5 nanomètres, ou milliardièmes de mètre, soit environ un cent millième de la largeur d’une mèche de cheveux. TSMC et Samsung travaillent sur une production de masse de 3 nm d’ici 2022. La montée en puissance de l’intelligence artificielle est une autre force qui pousse les fabricants de puces à innover: l’IA repose sur un traitement massif de données. Des conceptions plus efficaces ou plus économes en énergie deviennent également une considération critique étant donné que le soi-disant Internet des objets – un univers d’appareils intelligents ou connectés, des téléphones les plus robustes aux interrupteurs et réfrigérateurs les plus courants – devrait augmenter l’utilisation de puces de façon exponentielle dans les années à venir.

8. Comment Taiwan s’intègre-t-il dans tout cela?

La démocratie insulaire est devenue une cheville ouvrière de l’industrie grâce à TSMC et à tout un écosystème orienté vers l’électronique haut de gamme. Les constructeurs automobiles américains, européens et japonais font pression sur leurs gouvernements pour qu’ils les aident à surmonter la crise des puces, et Taïwan et TSMC sont invités à intervenir. Ces appels illustrent comment les compétences de TSMC en matière de fabrication de puces ont conféré à Taiwan une influence politique et économique dans un monde où la technologie est s’est enrôlé dans la rivalité de grande puissance entre les États-Unis et la Chine – une impasse peu susceptible de s’atténuer sous l’administration Biden.

(Mises à jour dans la section 1 avec Renesas fire)

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