Mersen, un groupe français de 6 450 salariés dans le monde, dont 1 350 en France, n'est pas vraiment identifié comme un acteur de l’industrie des semi-conducteurs. Pourtant, ses pièces et matériaux en graphite se retrouvent dans toute la chaine de valeur de cette industrie, depuis le tirage de lingots de silicium jusqu’à la fabrication de puces, en passant par les équipements de production. Deux moteurs tirent sa croissance dans cette activité : le boom de la demande de puces classiques en silicium et l’essor de la nouvelle filière de composants électroniques de puissance en carbure de silicium, notamment pour le véhicule électrique.
La direction s’attend à ce que chiffre d’affaires de cette activité atteigne 85 millions d’euros en 2021, en bond de 19 % (en valeur médiane) par rapport à 2020. La part dans le chiffre d’affaires total de l’entreprise reste encore modeste : moins de 10 %. Mais le plan de développement prévoit une accélération tirée à la fois par la croissance du marché des composants en carbure de silicium et la diversification dans la production de plaquettes de carbure de silicium pour Soitec.
Wolfspeed, plus gros client
«La croissance est tellement énorme qu’elle commence à devenir de plus en plus visible au niveau du groupe, confie à L’Usine Nouvelle Luc Themelin, le directeur général. Jusqu’ici, nos fournitures à la production de lingots de silicium et carbure de silicium constituaient le gros de notre chiffre d’affaires dans les semi-conducteurs, et le client Wolfspeed formait notre plus gros pourvoyeur de revenu dans le carbure de silicium. Parmi d’autres clients dans l’ensemble de la chaine de valeur des semi-conducteurs, nous comptons Samsung, SK hynix, SK Siltron, GlobalWafers, SiChrystal, GTAT, Applied Materials, SICC ou encore STMicroelectronics.»
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Selon le cabinet Yole Développement, le marché mondial des composants en carbure de silicium devrait passer d’un peu plus de 700 millions de dollars en 2020 à plus de 4 milliards de dollars en 2026, dont plus de 60 % dans l’automobile. L’électrification des véhicules en constitue le principal moteur, car cette technologie offre, par rapport au silicium classique, l’avantage de réduire les pertes, les dissipations thermiques, le poids et l’encombrement, ce qui se traduit par un allongement de l’autonomie de la voiture (en moyenne de 6 % selon Bosch).
Un nouveau substrat de carbure de silicium
Mersen ne va plus se contenter de fournir ses matériaux et pièces en graphite aux fabricants de substrats de carbure de silicium comme Wolfspeed, SiCrystal ou GTAT. Il veut devenir lui-même fournisseur de plaquettes de carbure de silicium. C’est l’objet du partenariat stratégique noué avec Soitec, spécialiste français de substrats électroniques à hautes performances. «Nous collaborons sur le sujet depuis un an, explique Luc Themelin. Nous voulons créer un nouveau substrat qui utilise moins le carbure de silicium monocristallin, afin de réduire les pertes de matériau et les coûts, et d’améliorer les rendements de production. Le produit est déjà au stade de la qualification, ce qui devrait prendre un délai de deux ans l’automobile.»
Le nouveau substrat, baptisé SmartSiC, superpose une fine couche de carbure de silicium monocristallin sur une couche de carbure de silicium polycristallin, moins noble et moins cher que le carbure de silicium monocristallin des substrats traditionnels massifs utilisés aujourd’hui. Soitec compte exploiter sa technologie de scalpel électronique SmartCut pour découper la fine couche de carbure de silicium monocristallin et la coller sur la plaquette de carbure de silicium polycristallin. Et c’est Mersen qui est chargé de fabriquer et fournir la plaquette de carbure de silicium polycristallin qui sert de support.
Déploiement dans l'auto en 2024
«Les plaquettes de carbure de silicium polycristallin seront fabriquées par un procédé de déposition chimique en phase vapeur sur un support en graphite, explique Luc Themelin. Ensuite, la plaquette de carbure de silicium est décollée de son support en graphite puis usinée. Le vrai substrat, qui servira à fabriquer les composants, est le SmartSiC. Il sera fourni par Soitec à des clients comme Wolfspeed, STMicroelectronics ou Bosch. L’industrie automobile pourrait commencer à déployer la technologie dans le véhicule électrique en 2024.»
Grâce à ces développements, Mersen espère atteindre, pour son activité dédiée aux semi-conducteurs, un chiffre d’affaires de 140 à 170 millions d’euros en 2025, et 230 à 280 millions d’euros en 2030. Ce qui représenterait un doublement d’ici 2025 et un triplement d’ici 2030.
Une nouvelle ligne de production à créer
Pour accompagner cette croissance, Mersen prévoit d’investir entre 8 et 12 millions d’euros chaque année, sans compter l’effort dédié au partenariat avec Soitec. «A ce stade, nous ne savons pas ce que sera le marché des véhicules électriques et comment la technologie SmartSiC de Soitec va être accueillie sur le marché, précise Luc Themelin. L’année prochaine, nous saurons mieux évaluer cette opportunité, et nous fixerons alors non plan d’investissement dédié à cette nouvelle activité. Avec les moyens dont nous disposons à notre usine à Gennevilliers (Hauts-de-Seine), nous sommes en mesure de répondre à la demande de Soitec jusqu’en 2025. Si la technologie SmartSiC s’avère un succès, nous aurons alors à investir dans une ligne de production dédiée.»
