Confrontés à des retards croissants et à des problèmes de chaîne d'approvisionnement, les principaux fabricants de composants ont prévenu que la pénurie mondiale de puces ne se résorbera probablement pas de sitôt, ce qui aura pour effet d'engorger toute industrie dont les produits dépendent de cartes graphiques ou de processeurs.Michael Dell, PDG et fondateur de Dell Technologies, troisième fournisseur mondial d'ordinateurs personnels, a prévenu que la pénurie de puces n'était pas près de disparaître et que sa résolution pourrait prendre plusieurs années. Sony, qui est dans le même bateau, a prévenu qu'il ne serait probablement pas en mesure de répondre à la demande pour sa console PlayStation 5 en 2022.
Pat Gelsinger, PDG d'Intel, s'attend à ce que la pénurie se prolonge jusqu'en 2023 au moins : « Nous sommes dans le pire maintenant, chaque trimestre de l'année prochaine, nous nous améliorerons progressivement, mais ils n'auront pas d'équilibre offre-demande avant 2023 ».
« Les pénuries vont se poursuivre indéfiniment » a estimé Brandon Kulik, responsable de la pratique de l'industrie des semi-conducteurs de Deloitte. « Peut-être que cela ne veut pas dire 10 ans, mais nous ne parlons certainement pas en nombre de trimestres, plutôt en nombre d'années ».
Le « retour à la normale » n'est pas évident
Comme pour de nombreux problèmes épineux, les causes de la pénurie de puces sont innombrables, et aucune d'entre elles n'a de solution miracle.
Les gens continuent d'acheter de nouveaux téléphones, tablettes et ordinateurs portables, et ils continuent d'utiliser des services lourds en réseau comme le streaming vidéo, la vidéoconférence, etc., ce qui augmente l'utilisation des centres de données. « La demande continue de croître en général sur presque tous les marchés », a déclaré Kulik.
Cet appétit s'est heurté de plein fouet à diverses pénuries d'approvisionnement. Récemment, les substrats qui composent les cartes de circuits imprimés se sont raréfiés. Comparés aux semi-conducteurs avancés, les circuits imprimés ont une marge relativement faible et sont faciles à fabriquer. La plupart des fabricants de puces ne fabriquent pas les leurs, mais sans circuits imprimés, les semi-conducteurs ne peuvent pas communiquer avec les autres puces d'un ordinateur. Les entreprises qui fabriquent les planches ne font pas beaucoup de bénéfices qu'elles peuvent réinvestir dans l'expansion de la production.
Pire encore, un incendie dans une grande usine de substrats en juillet 2020 a mis hors ligne une source importante. En conséquence, la capacité des usines de circuits imprimés devrait être à la traîne de la demande dans les années à venir. La crise est devenue si aiguë que le PDG d'Intel, Pat Gelsinger, en a parlé lors d'un appel de résultats de son entreprise.
Même les fabricants de semi-conducteurs les plus riches du monde sont submergés et ils sont loin de pouvoir répondre à la demande. Les nouvelles usines prennent des années à se construire et à être optimisées, et les entreprises hésitent à investir si elles pensent que les poussées de la demande seront temporaires. Alors que la demande est en hausse, on ne sait pas si elle persistera ou non au-delà de la pandémie. Les entreprises répugnent à investir dans une nouvelle usine s'il y a de fortes chances qu'elle ne fonctionne pas 70 % du temps. Les usines de fabrications coûtent simplement trop cher.
« Si vous les utilisez 60 ou 70 %, vous perdez probablement de l'argent », a déclaré Robert Maire, président de Semiconductor Advisors.
Les usines de pointe coûtent environ 5 à 10 milliards de dollars, soit plusieurs fois ce qu'elles coûtaient il y a une décennie ou deux. Au fur et à mesure que les techniques de fabrication ont progressé, les bâtiments eux-mêmes deviennent plus coûteux à construire et les machines qui fabriquent les puces sont devenues plus chères. Les derniers outils utilisent la lithographie ultraviolette extrême, qui est nécessaire pour produire des puces avec des caractéristiques inférieures à 7 nm, et ils se vendent plus de 120 millions de dollars.
Quelles perspectives une fois la pénurie passée ?
Alors que l'offre limitée de puces a entraîné une hausse des prix pour les consommateurs, d'autres répercussions incluent la perturbation des activités industrielles et la sécurité de la chaîne d'approvisionnement.
En réponse à cette augmentation rapide de la demande, les acteurs établis de l'industrie des semi-conducteurs ont réagi de deux manières.
Premièrement, avec une augmentation massive des dépenses d'investissement, le cas le plus évident étant celui de Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC), la plus grande fonderie au monde, qui fera passer ses dépenses d'investissement de 30 milliards de dollars en 2021 à 44 milliards de dollars cette année. Une telle augmentation ne peut être justifiée que par l'anticipation que la demande mondiale de semi-conducteurs continuera d'augmenter.
Deuxièmement, les gouvernements de plusieurs grandes économies ont mis en place d'énormes programmes de dépenses pour essayer de stimuler la production locale de puces. La Chine a commencé cette course en 2014 avec la création de deux grands fonds consécutifs pour soutenir l'innovation locale dans l'industrie des semi-conducteurs, que Pékin a identifiée comme l'une des étapes les plus importantes que la Chine doit franchir si elle veut gravir les échelons technologiques.
L'investissement chinois total dans le cadre de ce programme s'élève déjà à environ 50 milliards de dollars. Cela aura forcément un impact sur l'approvisionnement en puces à l'avenir, mais très probablement uniquement pour les semi-conducteurs moins avancés.
Avec des packages de taille similaire approuvés par les États-Unis et l'UE pour soutenir leurs propres industries des semi-conducteurs, cela peut en effet entraîner une offre excédentaire à long terme, en particulier au bas de l'industrie.
Il semble clair que la capacité de fabrication de semi-conducteurs moins avancés augmentera rapidement à partir de l'année prochaine à mesure que de nouveaux plans d'investissement seront réalisés. Même si TSMC est de plus en plus spécialisée dans la fabrication de pointe, la société allouera toujours jusqu'à 20 %, soit environ 9 milliards de dollars, de dépenses d'investissement élargies à des puces moins avancées. C'est plus que le reste de l'Asie combiné avec plus d'entreprises faisant la queue pour stimuler la production de puces.
United Microelectronics, basée à Taiwan, la troisième plus grande fonderie spécialisée dans les nœuds matures, augmentera également ses dépenses en capital de 66 % à 3 milliards de dollars en 2022. Quant à la plus grande société chinoise de semi-conducteurs, Semiconductor Manufacturing International Co. (SMIC), elle a investi en moyenne 4 ou 5 milliards de dollars sur la période 2019-2021 sur les nœuds matures, ce qui signifie que sa capacité de production augmentera rapidement, mais encore une fois uniquement pour les puces utilisées dans les appareils électroniques de tous les jours.
Un autre développement avant-gardiste en cours dans l'industrie des semi-conducteurs est l'expansion à l'étranger entreprise par les principaux fabricants de puces dans le cadre de projets ou d'acquisitions entièrement nouveaux.
Alors que la chaîne d'approvisionnement mondiale est de plus en plus ébranlée par les sanctions américaines contre les principales entreprises chinoises, de nombreuses fonderies de semi-conducteurs ont été prises entre deux feux. Après tout, la Chine représente 35 % de la demande mondiale de semi-conducteurs, même si ses entreprises ne produisent que 6 % de l'offre mondiale.
Dans un tel contexte, TSMC a annoncé son intention d'investir davantage aux États-Unis et au Japon, et potentiellement en Allemagne et en République tchèque à l'avenir. Dans le même ordre d'idées, le géant de la sous-traitance électronique Foxconn, qui emploie plus d'un million de personnes en Chine, vient d'annoncer son intention d'investir en Inde pour produire des puces.
Dans le cas spécifique de Taïwan et de TSMC, une autre raison souvent négligée pour l'expansion de la production à l'étranger est le risque sismique relativement élevé de l'île et l'offre limitée d'ingénieurs et d'électricité pour l'investissement massif que prévoient bon nombre de ses sociétés de semi-conducteurs.
Dans l'ensemble, les pénuries de puces s'atténueront légèrement en 2022 avec une production accrue en Asie, mais une vague massive de nouveaux approvisionnements sera en cours en 2023. Étant donné que l'essentiel de cette production ne concernera que les semi-conducteurs de nœuds matures, seuls les semi-conducteurs haut de gamme et les puces seront confrontés à des pénuries.
Bien sûr, un autre goulet d'étranglement potentiel pour l'ensemble de l'industrie est l'approvisionnement en terres rares vitales et autres matières premières nécessaires à la fabrication des semi-conducteurs eux-mêmes, approvisionnement qui pourrait être menacé en raison de la montée des tensions géopolitiques.
Parmi les autres incertitudes figurent le changement climatique et la nécessité d'atteindre divers objectifs d'émissions, qui affecteront également la production de semi-conducteurs, et toute pression à la hausse qui en résultera sur les prix de l'énergie.
Pourtant, l'investissement massif dans les semi-conducteurs de nœuds matures indique une bifurcation potentielle dans l'offre de semi-conducteurs, les moins avancés connaissant d'énormes augmentations de l'offre, si la géopolitique et les terres rares le permettent, tandis que les puces les plus avancées, qui sont essentielles pour les nouvelles technologies, resteront rares.
Cela signifie que le plus grand secteur de l'industrie des semi-conducteurs pourrait se retrouver en surcapacité. Au lieu de cela, les producteurs qui déplacent leurs opérations vers le haut de gamme du marché, comme TSMC, verront leurs marges augmenter à mesure que la demande continue de dépasser l'offre.
La perspective de Yuh-Jier Mii de TSMC
Yuh-Jier Mii, en charge de la R&D pour les nouvelles puces 3 nanomètres de TSMC (qui devrait entrer en production plus tard cette année), a donné son avis sur l'évolution du secteur lors d'un entretien.
Selon son opinion personnelle, qui n'est pas nécessairement celle de TSMC, il faudra deux à trois ans pour mettre en ligne de nouvelles usines pour résoudre la situation. Il accuse en partie la pandémie de COVID-19 de perturber l'économie mondiale, mais l'omniprésence croissante de l'électronique dans la vie quotidienne provoque également une augmentation de la demande de semi-conducteurs.
Il estime que l'industrie a raté des signes indiquant que la demande augmentait. Cependant, indique-t-il, le domaine a beaucoup appris de la situation et il s'attend à ce qu'il fasse mieux à l'avenir.
« À l'heure actuelle, l'industrie investit énormément de capitaux dans la construction de capacités supplémentaires pour résoudre ce problème de pénurie de puces », a déclaré Mii. « Nous avons aujourd'hui une image beaucoup plus claire de la demande future qu'il y a deux ans ».
Source : entretien avec Yuh-Jier Mii
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