Apucecalypse : voilà comment la pénurie de puces informatiques pourrait bientôt vous affecter

Atlantico.fr : Que ce soit pour la construction d’iPhone, de cartes graphiques ou de voitures, les puces électroniques sont essentielles mais ont souvent manqué ces derniers mois. Cette pénurie peut-elle durer dans le temps ? Est-ce uniquement la faute de la crise sanitaire ? 

Jean-Pierre Corniou : On a souvent tendance en manipulant quotidiennement notre smartphone, en toutes circonstances, pour des usages multiples à oublier qu’il s’agit d’un des ordinateurs les plus sophistiqués mis à disposition de l’homme, et pour quelques centaines d’euros. Cette puissante machine doit sa performance à la mise en œuvre d’une série de composants animés par le cœur du système, le microprocesseur. Le microprocesseur a fait naître une industrie complexe, interdépendante et dont la cohésion assure la performance technologique et industrielle.

L’industrie informatique qui a commencé son essor après la seconde guerre mondiale avec des ordinateurs à tubes à vide, coûteux et fragiles, a connu une accélération constante avec la mise au point des transistors, puis des circuits intégrés, à partir de 1963, enfin des microprocesseurs, inventés par Intel en 1971, dont le premier modèle, la 4004, rassemblait 2 300 transistors. En étant capable d’ajouter des millions de composants sur un composant de quelques centimètres carrés, l’industrie des microprocesseurs s’est engagée dans une amélioration constante de ses performances à coût constant. Aujourd’hui un microprocesseur rassemble plusieurs milliards de transistors. Cette révolution unique, formalisée dans la loi de Moore, doublement de la puissance de calcul tous les deux ans, a permis une démocratisation de l’informatique qui n’était pas concevable il y a cinquante ans. Le microprocesseur, ou chip en anglais, est vraiment le moteur de la révolution informatique, puis de son extension à l’ensemble des machines et applications grand public et professionnelles depuis le développement des smartphones au début des années 2000. Les semi-conducteurs représentent en 2020 un marché mondial de l’ordre de 500 milliards $.

Les microprocesseurs sont en effet aujourd’hui intégrés dans tous les appareils électroniques, comme les téléphones portables, les ordinateurs ou les téléviseurs, mais aussi dans toutes les machines industrielles, comme les machines-outils, ou les appareils grand public. Ils ont conquis le traitement de l’image, l’électroménager et maintenant l’automobile. Dans une voiture moderne, on va trouver plus d’une centaine de microprocesseurs. De fait, la demande de microprocesseurs ne cesse d’augmenter avec le développement des usages et l’attente de performances sans cesse grandissantes. Miniaturisation, baisse de la consommation électrique, amélioration de la capacité de communication font des microprocesseurs le cœur universel et banalisé de notre société moderne. Dans une tendance de long terme à la hausse, le coronavirus a simultanément conduit à baisser la production de microprocesseurs et a accéléré la demande d’appareils électroniques et d’outils de communication avec le lancement commercial de la 5G.  Les flux commerciaux ont aussi été perturbés par les sanctions économiques des Etats-Unis contre la Chine.

Car le processus de fabrication de ces outils est complexe et coûteux. Cette industrie est en fait composée de deux branches majeures distinctes : ceux qui conçoivent l’architecture des processeurs, comme le britannique ARM, Nvidia, Qualcomm ou désormais Apple et ceux qui les fabriquent, que l’on appelle les fondeurs. Un troisième groupe d’industriels assemblent, et contrôlent les processeurs. Les concepteurs s’appuient sur des technologies de software de design des applications, nommées EDA (Electronic Design Applications). Intel reste leader de ce marché avec 65 milliards $ de chiffre d’affaires.  L’activité de fonderie des microprocesseurs est dominée par deux firmes asiatiques, le taïwanais TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co), qui détient 50% du marché mondial, avec 36 milliards$ de revenus et Samsung Electronics. Samsung Electronics maîtrise toute la chaine, et le groupe Samsung est son premier client. La position de TSMC est donc unique et incontournable. C’est une firme convoitée, notamment par les Etats-Unis qui a obtenu qu’elle installe une usine sur son territoire avec un investissement de 12 milliards $ en Arizona.

Une usine de microprocesseurs est un ensemble ultra-précis et complexe, capable de graver des composants au-dessous de 10 nanomètres (nm), et dont l’investissement atteint 10 milliards $. TSMC vient d’investir 25 milliards $ pour fabriquer des puces de 5 nm. Samsung engage 20 milliards $ pour sa prochaine usine, disponible en 2022, pour la prochaine génération de puces gravées à 3 nm. Samsung a annoncé un plan de 116 milliards $ pour devenir leader mondial en dix ans. Or les machines les plus avancées ont besoin de processeurs de 7 nanomètres, et au-dessous, notamment pour la 5G ou l’intelligence artificielle. Ceci constitue l’enjeu stratégique majeur de l’économie mondiale. Les technologies antérieures, de 28 à 350 nm, restent compétitives pour les usages les moins pointus notamment en automobile, en robotique dans les machines industrielles.

Comment le manque de puces peut-il affecter l’industrie ? Quels sont les produits du marché qui seront impactés par ce problème d'approvisionnement ?

La production de microprocesseurs dépend d’un nombre réduit d’acteurs qui constituent un goulot d’étranglement non contournable car il n’y a pas à court terme de solutions alternatives. Toute rupture d’approvisionnement en microprocesseurs, mais aussi de mémoires, a des conséquences en chaîne sur l’industrie. Tous les secteurs sont donc aujourd’hui dépendants des livraisons de l’industrie des microprocesseurs. Les délais de livraison sont passé de quelques semaines à plusieurs mois. Des lignes de montage automobiles ont été arrêtées, Qualcomm, qui alimente l’industrie mondiale des téléphones mobiles a baissé sa production avec des conséquences sur la production par Apple des iPhone 12, General Motors annonce des réductions de production de véhicules. Ce sont donc des réactions en chaîne qui perturbent toute l’industrie à un moment crucial de sortie de la crise sanitaire qui devrait permettre une relance dans le courant de l’année 2021.

Les industriels européens peuvent-ils réagir à cela en créant leur propre chaîne d’approvisionnement ?

Comme dans beaucoup de secteurs liés à la révolution numérique, l’Europe n’a pas su, ou voulu, se doter de son industrie propre et a préféré acheter aux États-Unis et en Asie les composants dont elle avait besoin pour son industrie. L’Europe n’a pas de fondeur et très peu de fabricants de microprocesseurs, qui sont spécialisés comme Infineon, allemand, NXP, hollandais, et STMicrolectronics, franco-italien. Ces trois industriels cumulent un chiffre d’affaires de 26 milliards $ soit la moitié de Samsung Electronics. Il parait improbable de rattraper ce retard technologique et de trouver les ressources pour être compétitif dans la production de masse. De fait la demande de l’Europe est faible. 6% des ventes de TSMC se font en Europe contre 60% aux Etats-Unis.

Toutefois, ASML le leader mondial des machines lithographiques indispensable à la fabrication des puces est une firme européenne de taille mondiale. C’est une société hollandaise, issue de Philips, créée en 1984 à Eindhoven, aux Pays-Bas, et devenue indépendante en 1995. Elle emploie 25 000 personnes dans le monde. Chacune de ses machines de dernière génération (Extreme ultraviolet lithograph ou EUV) est facturée près de 200 millions $, c’est-à-dire le prix catalogue de deux Airbus A320. Personne ne sait aujourd’hui concurrencer ASML, mais il est clair que l’ambition de la Chine, qui importe 80% de ses processeurs, est de se doter d’une industrie complète de microprocesseurs indépendante des technologies occidentales, ce qui lui prendra au moins une décennie. Le paradoxe de la révolution électronique est que la Chine a accumulé du retard dans la conception et la fonderie, n’ayant que quelques industriels dans ces domaines (HiSilicon, filiale de Huawei, pour la conception, SMIC pour la fonderie) qui sont de petite taille par rapport à leurs compétiteurs. Mais elle est décidée à y jeter toutes ses forces économiques et technologiques, et elle en a les moyens.

L’Europe se retrouve impuissante face à la compétition frontale entre la Chine et les Etats-Unis dans un domaine stratégique.