Semi-Conducteurs, technologies de rupture dans le Monde


Boom des semi-producteurs dans le Monde © Gerd Altmann-Pixabay.com

 

Accueil Provence 7

Semi-Conducteurs, technologies de rupture dans le Monde


 

  • Un semi-conducteur est un matériau dont la conductivité est entre celle des métaux et celle des isolants.
      1. La probabilité qu’un électron puisse contribuer à un courant électrique est faible mais suffisamment importante.
  • Le silicium est le matériau semi-conducteur le plus utilisé commercialement, du fait de ses bonnes propriétés, et de son abondance naturelle.
  • Il existe des dizaines d’autres semi-conducteurs utilisés, parmi lesquels l’arséniure de gallium, le carbure de silicium ou le germanium.
  • Avec leurs propriétés, les semi-conducteurs sont à la base du fonctionnement des composants de l’électronique moderne : diodes, transistors…
  • Les propriétés électriques du semi-conducteur lui permettent à la fois d’être conducteur (comme les métaux) et isolant. C’est en chauffant, éclairant (principe du panneau photovoltaïque) ou en soumettant à une tension électrique le matériau que celui-ci devient conducteur.
    1. Cette propriété hybride est à la base de toute l’informatique moderne et fait fonctionner tous nos appareils informatiques, notamment les objets connectés.

 

Technologies de Rupture


 

Performances sans cesse accrues des Mobiles… © Gerd Altmann – Pixabay.com

Hautes technologies © Tung Nguyen – Pixabay.com

  • Les semi-conducteurs sont au cœur des réflexions stratégiques notamment attisées par la guerre en Ukraine en 2022.
    1. Leur pénurie depuis la pandémie de Covid 19 inquiète.
    2. Leur enjeu est au centre des tensions sino-taiwanaises.
    3. Leur possession est la garantie d’une autonomie stratégique.
  • Les semi-conducteurs sont au centre de la course à la miniaturisation.
  • On attend une croissance exponentielle des besoins en puces.
    1. I.A. Intelligence artificielle.
    2. Objets connectés.
    3. Voitures autonomes…

 

Histoire – Grandes dates des semi-conducteurs


 

  • 1833. Michael Faraday remarque l’augmentation du pouvoir conducteur de certains métaux lorsque l’on augmente la température, contrairement aux métaux classiques dont la résistivité augmente avec la température.
  • 1839. Edmond Becquerel découvre l’effet photovoltaïque. Une différence de potentiel est constatée en éclairant le point de contact entre un conducteur et un électrolyte.
  • 1879. Edwin Herbert Hall découvre une différence de potentiel dans le cuivre dans la direction perpendiculaire au courant et au champ magnétique.
  • 1931. Théorie moderne des semi-conducteurs.
    1. Alan Herries Wilson décrit les semi-conducteurs comme isolant à faible bande interdite.
  • 1947. John BardeenWilliam Shockley et Walter Brattain découvrent l’effet transistor.
  • 1947. Aulnay-sous-Bois. Herbert Mataré et Heinrich Welker développent le premier transistor français réellement opérationnel en même temps et indépendamment des travaux des chercheurs américains.
  • 1951. Düsseldorf (Allemagne). Herbert Mataré fonde Intermetall, la première compagnie du Monde à mettre sur le marché des diodes et des transistors.
  • 1954. Gordon Teal de Texas Instruments produit les premiers transistors en silicium.
  • 1958. Jack Kilby de Texas Instruments réalise le premier circuit intégré.
  • 2009. Septembre. L’Union européenne lancé son programme IMPROVE (Implementing Manufacturing Science Solutions to Increase Equipment Productivity and Fab Performance).
    1. 1er projet de recherche européen visant une meilleure efficacité dans l’industrie des semi-conducteurs,
    2. Dotation de 37,7 millions d’euros.
    3. Partenariat public-privé associant des producteurs européens de semi-conducteurs à de grands instituts de recherche, universités et producteurs de logiciels (35 partenaires).
    4. Le programme d’une durée de 3,5 ans), avec 3 thèmes principaux :
      1. Mesure virtuelle (Virtual Metrology) ;
      2. Maintenance anticipée (Predictive Maintenance) ;
      3. Planification du contrôle adaptatif (Adaptive Control Planning).

 

Marchés à forte croissance de plus en plus dominé par les pays d’Asie

 

  • 1990. Les usines situées aux Etats-Unis représentent 37% des ventes mondiales.
  • 2020. Les entreprises américaines représentent 48 % des ventes mondiales de puces mais les 70 usines situées aux États-Unis ne représentent plus que 12 % de la fabrication mondiale de semi-conducteurs. .
  • 2021. 75 % de la fabrication mondiale de puces est concentrée en Asie de l’Est.
    1. Partie de presque rien en 1990, la Chine représente 12 % de la production mondiale et devrait avoir la plus grande part de la production de puces au monde d’ici 2030 avec 24 % en raison de subventions gouvernementales estimées à cent milliards de dollars.
    2. La crise de la Covid-19 met en lumière la dépendance de l’industrie européenne aux semi-conducteurs fabriqués en Asie.
  • 2022. 8 février. La Commission Européenne propose de débloquer 43 milliards d’euros afin de réduire sa dépendance envers l’Asie

 

Applications nombreuses des semi-conducteurs


 

  • L’avenir du secteur automobile est largement conditionné par les semi-conducteurs.
    1. La question des batteries est majeure avec les mutations des automobiles et les attentes liées aux batteries.
  • Le secteur aéronautique, civil et militaire, compte largement sur les produits de cette filière.
  • Le secteur de l’armement  dans son ensemble est concerné.
  • Les téléphones mobiles.

 

Pays Producteurs et leaders en Asie


 

Bras de fer Taïwan – Chine autour des semi-conducteurs © Gordon Johnson – Pixabay.com

 

  • Taïwan attise les ambitions de Pékin.
    1. L’entreprise de Taïwan TSMC est la plus grande entreprise indépendante du Monde en taille et en production.
      1. Plus de 50% du marché.
      2. 90% du marché dans les standards les plus miniaturisés.
      3. TSMC s’approvisionne significativement auprès d’entreprises européennes, notamment aux Pays-Bas.
  • Le tableau ci-dessous montre un classement mondial et il fait apparaître TSMC** en 3ème position et non en première place. L’explication est la suivante :
    1. Il est difficile d’établir un classement de TSMC par rapport à des concurrents car TSMC est un pure player tandis que des sociétés comme SamsungIntel ou Micron sont des IDM (Integrated Device Manufacturer) : ils fabriquent des composants avec leur propres usines mais peuvent aussi proposer de la sous-traitance.
    2.  D’autre part la fabrication de puces mémoires est généralement comptée à part.
  • A noter que plusieurs entreprises* retenues dans ce classement sont dites fabless (contraction des mots anglophones fabrication et less / sans usine, sans unité de fabrication), terme qui désigne une société qui conçoit ses produits et sous-traite l’intégralité de sa fabrication. Le modèle a d’abord été développé dans le secteur des semi-conducteurs puis s’est développé à tous les secteurs d’activité.

 

Rang
2021
Société Nationalité/localisation C. A
(Million
de $
USD)
2021/2020
1 Samsung Electronics Drapeau de la Corée du Sud Corée du Sud 83 085 34 %
2 Intel Corporation Drapeau des États-Unis États-Unis 75 550 -1 %
3 TSMC** Drapeau de Taïwan Taïwan 56 633 24 %
4 SK Hynix Drapeau de la Corée du Sud Corée du Sud 37 267 38 %
5 Micron Technology Drapeau des États-Unis États-Unis 30 087 30 %
6 Qualcomm* Drapeau des États-Unis États-Unis 29 136 51 %
7 Nvidia* Drapeau des États-Unis États-Unis 23 026 57 %
8 Broadcom* Drapeau des États-Unis États-Unis 20 963 18 %
9 MediaTek Drapeau de Taïwan Taïwan 17 551 60 %
10 Texas Instruments Drapeau des États-Unis États-Unis 16 904 25 %
11 AMD Drapeau des États-Unis États-Unis 16 108 65 %
12 Infineon Technologies Drapeau de l'Allemagne Allemagne 13 616 21 %
13 Apple * Drapeau des États-Unis États-Unis 13 430 17 %
14 STMicroelectronics Drapeau de la France France/Drapeau de l'Italie Italie 12 574 24 %
15 Kioxia Drapeau du Japon Japon 12 132 15 %
16 NXP Drapeau des Pays-Bas Pays-Bas 10 715 28 %
17 Analog Devices Drapeau des États-Unis États-Unis 10 079 24 %
Top 25 478 856 26 %

 

  • « Il y a 30 ans, l’Europe jouissait d’une position forte avec 40% de la production mondiale de semi-conducteurs, mais sa position actuelle se limite à 10% du marché, et surtout, à des échelles de taille bien supérieure aux standards avancés« . (Diplomatie. Dossier N°70).
  • Des fleurons tels que Nokia accompagnaient cette puissance européenne maintenant perdue.
  • L’Europe n’a pas su s’organiser pour consolider ses compétences et ses avantages concurrentiels.
  • Thierry Breton a annoncé un programme de 145 milliards d’euros sur l’horizon 2030 pour tenter de faire revenir l’Europe dans la course…

 

Entreprises de production de composants en semi-conducteurs en France


 

  • Altis Semiconductor. Corbeil-Essonnes.
  • Atmel. Saint-Quentin-en-Yvelines, Saint-Égrève.
  • Intel. Toulouse. Centre de Recherche et Développement, Paris.
  • Ipdia. Caen.
  • MHS Electronics. Nantes, ex-Atmel.
  • NXP Semiconductors. RennesSophia-Antipolis (06)Le MansCaen.
  • ON Semiconductor. Toulouse.
  • STMicroelectronics. GrenobleCrollesTours, Rousset (13)RennesParis. Entreprise franco-italienne.
  • Soitec. Bernin. Pas vraiment une entreprise de composants, elle produit le substrat en SOI permettant la fabrication de certains composants.
  • United Monolithic Semiconductor. Villebon-sur-Yvette.

 

Livres et publications liés à Semi-Conducteurs


 

2022. Oct-Nov. Diplomatie. Les grands dossiers N°70.

 

2022. Xerfi. L’industrie mondiale des semi-conducteurs. 1 760 euros H.T.

 

Articles liés à Semi-Conducteurs


 

  • Cliquer sur une image-lien pour afficher l’article correspondant.

 

 

Translate »