[Avis d'expert] Après la pénurie de puces, vers des surcapacités de production ?

Ancien de Texas Instruments et auteur de À l’époque où les puces font leurs lois, François Francis Bus se penche sur le risque de surproduction de puces, contrecoup d'un excès d'investissements pour pallier la pénurie dont souffre l'industrie.

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[Avis d'expert] Après la pénurie de puces, vers des surcapacités de production ?
Les annonces d'investissements dans les puces se multiplient, laissant présager une surproduction dans les années qui viennent, estime François Francis Bus.

Tous les investissements prévus dans le monde pour augmenter la capacité de production de puces et résorber la pénurie vont générer une surcapacité de production.

Pour répondre à la demande, résorber les retards, refaire les stocks, il faut produire plus que ce dont on a besoin

Dans son histoire cyclique, dont les amplitudes vont en augmentant, l’industrie des puces a toujours connu des périodes de forte demande générant une pénurie lorsqu’un produit nouveau était mis sur le marché ou lorsqu’une nouvelle utilisation était lancée. C’est ce qui s’est produit lorsque le transistor au silicium a remplacé le transistor au germanium, lorsque les fabricants de circuits intégrés (les puces) ont proposé des circuits qui étaient des fonctions logiques. Une pénurie de composants a également eu lieu quand la téléphonie basée sur des centraux électromécaniques est passée à des centraux numériques.

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Pour avoir plus de chances d’être livrés, les clients peuvent être tentés de passer des commandes en double et également à d’autres fournisseurs. Lorsque les retards sont résorbés, si les demandes n’augmentent plus, il y a surcapacité.

Lorsqu’une pénurie de composants se déclare suite à une hausse de la demande qui dépasse les capacités de production, cela génère des retards de livraison. Ceci amène les clients à augmenter leur volume de commandes pour prendre en compte ces retards lorsqu’ils sont rattrapables. Pour régler le problème il faut produire plus, et pour cela il faut accroître la capacité de production. Pour avoir plus de chances d’être livrés, les clients peuvent être tentés de passer des commandes en double et également à d’autres fournisseurs. Lorsque les retards sont résorbés, si les demandes n’augmentent plus, il y a surcapacité. Surtout si les clients ayant passé des commandes en double les annulent, comme cela s’est produit lors de pénuries précédentes.

Dans le passé, toutes les solutions pour régler les pénuries de puces ont amené une surproduction

Le problème de pénurie a toujours été réglé par un important investissement dans les capacités de production, les produits nouveaux n’utilisant pas toujours les mêmes équipements que les produits précédents. Une fois les retards de livraison réglés, l’outil industriel s’est trouvé en surcapacité, générant une baisse des prix, donc une crise. La crise a été surmontée grâce à de nouveaux « produits nouveaux », mais utilisant parfois d’autres équipements de production. Le succès des nouveaux produits a généré une pénurie… réglée comme la précédente.

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La première période de pénurie dans les composants électroniques que j’ai connue commença en 1965 (je travaillais chez Texas Instruments, qui a inventé la puce) et fut suivie par une période de surcapacité. Dans l’histoire des semiconducteurs, les cas de figures sont nombreux. Il y a même eu un cas de surcapacité alors qu’il n’y a jamais eu de pénurie, lorsqu’IBM est passé de la position du « plus important acheteur de composants » à celle du « plus important fabricant de composants ». Les responsables d’IBM pensaient qu’il y avait « trop de risques à utiliser des circuits intégrés » et décidèrent de développer un système fondé sur des modules permettant une densité de composants plus grande sans prendre des risques sur la fiabilité. Ce système prit le nom de Solid Logic Technology (SLT).

En 2021, la géopolitique s’en est mêlée

Le but n’est plus simplement d’éradiquer la pénurie, mais de le faire en relocalisant les unités de production pour qu’elles se trouvent dans la même zone économique que les utilisateurs.

L’histoire ne se répète pas toujours. En 2021, les entreprises et les clients réagissent très différemment par rapport aux épisodes précédents. Le but n’est plus simplement d’éradiquer la pénurie, mais de le faire en relocalisant les unités de production pour qu’elles se trouvent dans la même zone économique que les utilisateurs. Relocalisation qui permettra d’assurer l’indépendance des approvisionnements et de conforter la position des principaux fournisseurs actuels. Chaque zone (États-Unis, Europe, Chine, Taïwan, Corée) ayant, pour des raisons diverses, un projet indépendamment de ceux des autres zones. Toutes veulent augmenter leurs capacités de production.

Une chose est sûre, il faut que la capacité mondiale de production soit supérieure à la demande de base annuelle, afin de pouvoir y donner satisfaction et résorber les retards. Par exemple remplacer les puces factices des voitures Porsche, équiper les voitures assemblées mais non livrables par manque de composants.

L’explosion des capacités de production générera-t-elle une concurrence accrue, donc une crise ?

Si cette surcapacité de production de puces est peu importante, cela ne posera pas beaucoup de problèmes. Si elle est significative, mais que la demande continue à se manifester jusqu’à épuisement des capacités qui ont permis d’absorber les retards, tous les problèmes seront réglés. Si la hausse de la demande ne suffit pas à saturer les capacités de production, il y aura surcapacité, donc augmentation de la concurrence, donc baisse des prix…

En 2022, il y aura vraisemblablement une demande soutenue, qui viendra notamment de la 5G, de l’intelligence artificielle et de l’automobile. Mais il faut aussi anticiper le fait que de nombreux produits migreront vers des finesses de gravure inférieures à 10 nm.
Les investissements annoncés sont en grande partie étalés dans le temps, ce qui devrait augmenter progressivement la capacité de production, laissant le temps de réagir en fonction de l’évolution du marché.

  • Intel prévoit 20 milliards de dollars pour construire rapidement deux nouvelles usines aux États-Unis.
  • TSMC annonce un investissement de 100 milliards de dollars, mais sur trois ans.
  • L’Europe veut doubler sa part de marché, mais en dix ans.
  • La Chine part d’une balance commerciale en déficit en ce qui concerne les puces et fait l’objet d’un embargo américain qui lui ferme l’accès aux technologies made in USA.
  • Samsung maîtrise bien la gravure en 7 nm, mais cale sur les rendements. Il a du mal à produire en masse du 5 nm EUV (par rayonnement extrême ultraviolet), ayant peu d’équipements EUV, principalement livrés au taiwanais TSMC, ce qui permet à ce dernier d’être très en avance sur la courbe d’apprentissage et de livrer Apple, Qualcomm, Intel…

La situation en 2021 est très particulière

La migration vers des finesses de gravure inférieures à 10 nm crée déjà une situation particulière en 2021. Deux capacités de production doivent être surveillées : les productions « classiques » (gravures jusqu’à 20 nm, peut-être 10 nm) et les gravures avancées, inférieures à 10 nm. Les plus importants investissements prévus portent sur cette dernière catégorie. Sur ce type de produits il y a à ce jour un quasi-monopole de TSMC, qui assure 92 % de la production de puces, Samsung ne s’en adjugeant que 8 %. Cette situation résulte de l’avance de TSMC, de très loin le plus important possesseur de machines de gravure par ultraviolet extrême (EUV), fabriquées par une seule entreprise, le néerlandais ASML. Les machines du fondeur taiwanais représenteraient 70 % du parc total.

Ce qui lui permet de produire en masse, d’acquérir de l’expérience et de réduire les coûts de revient grâce à l’avance calendaire et au volume de production. N’oublions pas que le fondateur de TSMC est Morris Chang, ancien responsable des puces chez Texas Instruments (inventeur des puces et numéro un mondial à cette époque), où il avait mis en place un programme de réduction des coûts performant. Schéma qu’il a reproduit chez TSMC, dont il a fait un leader en termes de performance technologique des puces, devant Intel, avant de prendre sa retraite en 2018.

Les produits migrant vers des finesses de gravure inférieures à 7 nm vont libérer des capacités de production pour les produits dont la fabrication utilise des finesses de gravure supérieures. Ce qui pourrait entraîner une surcapacité pour ces produits et un manque, donc une pénurie, pour ceux à gravure plus fine. TSMC tâche d’investir pour être capable de répondre à la demande et garder sa position quasi monopolistique.

Par François Francis Bus, auteur de À l’époque où les puces font leurs lois, 2020

Les avis d'experts sont publiés sous l'entière responsabilité de leurs auteurs et n'engagent en rien la rédaction de L'Usine Nouvelle.

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