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La filière micro-électronique : un enjeu stratégique
Article mis en ligne le 9 mai 2014
dernière modification le 22 mars 2017

par Laurent Bloch
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L’économie, la culture et la politique mondiale reposent sur l’Internet, qui repose sur l’informatique, déposée dans des ordinateurs et autres appareils du même acabit (smartphones, routeurs, etc.), qui fonctionnent grâce à des microprocesseurs. Il vaut donc la peine de s’intéresser à la production de ces petits appareils, qui réunissent un à trois milliards de transistors sur deux à trois centimètres carrés, de savoir qui les fabrique, où, comment.

 Fabriquer des processeurs

Wikipédia publie une liste des usines de fabrication de semi-conducteurs, cependant qu’un autre article de ce site donne un tableau des leaders du marché des semi-conducteurs. La technologie utilisée est caractérisée par la finesse du dessin, c’est-à-dire la taille d’une porte logique, et plus précisément par la longueur de la grille du transistor. Sont considérés comme modernes les processeurs dont la taille de porte est inférieure à 32 nanomètres. Tout ce qui a plus de 100 nanomètres est ancien (ce qui ne veut pas dire que cela ne sert plus, mais pas pour faire des ordinateurs). Si nous écartons de la liste de Wikipédia les usines de technologie supérieure à 100 nanomètres et les laboratoires de recherche, il reste une quarantaine d’usines de par le monde, dont une quinzaine aux États-Unis, quatre en Chine continentale mais de technologie assez ancienne (45 nm et plus), une en Corée du Sud (mais de première grandeur, Samsung, 20 nm), neuf à Taïwan, deux à Singapour, une en Allemagne à Dresde (de l’entreprise américano-singapouro-émiratie GlobalFoundries), deux en Irlande (Intel, technologie ancienne), et quatre en France (région de Grenoble), dont une de technologie moderne, qui appartiennent à l’entreprise franco-italienne STMicroelectronics. Pour information, paraît le 14 mai 2014 un communiqué qui annonce un accord entre STMicroelectronics et Samsung pour la fabrication de SoI (Systems on a Chip) en technologie 28nm.

Voici la liste des usines en technologie 32 nm ou moins :

Entreprise Site Technologie Chiffre d’affaires 2013, en milliards de dollars
Intel USA, OR, Hillsboro (3 usines) 14/22/32 nm 52,7
USA, AZ, Chandler (2 usines) 14/22/32 nm
USA, NM, Rio Rancho 32 nm
Israël, Kiryat Gat 22/45 nm
GlobalFoundries Allemagne, Dresde 28/45 nm et moins 4,5 (2012)
USA, NY, Malta 14 nm
USA, NY, Hopewell Junction (ex-IBM) 22 nm
TSMC Taïwan, Hsinchu (2 usines) 16/22/28 nm 20
Taïwan, Taïnan 16/28 nm
Taïwan, Taïchung (3 usines) 10/20/28 nm
UMC Taïwan, Taïnan 14 nm 4,1
STMicroelectronics France, Crolles 22/32 nm 8
Samsung Corée du Sud, Hwaseong 20 nm 30 (2012)
Corée du Sud, Pyeongtaek 14 nm
USA, TX, Austin 14 nm

 Avec les processeurs, fabriquer des ordinateurs

Pour fabriquer des ordinateurs susceptibles de trouver des clients, il faut se procurer des processeurs, ce pour quoi deux voies sont possibles.

La première voie est celle des ordinateurs d’architecture Intel x86, pour laquelle il n’y a que deux fournisseurs, Intel, qui fabrique dans ses usines, et AMD, dont GlobalFoundries est l’ancienne branche de fabrication, filialisée puis fusionnée avec le Singapourien Chartered Semiconductors, et enfin vendue au fonds émirati ATIC. À ce jour de 2014, l’architecture Intel x86 représente la quasi-totalité du marché mondial des ordinateurs (mais pas de celui des smarphones ou des tablettes !).

La seconde voie possible est l’achat d’une licence pour une architecture différente. En gros il y en a trois : ARM, archi-dominant sur le marché des smartphones et des tablettes, PowerPC, qui animait naguère les Macintosh, et qu’IBM essaie de relancer, et MIPS, un peu en déclin, sauf pour les matériels de réseau tels que les routeurs.

Il est à noter que l’entreprise chinoise BLX IC Design et l’Institut de technologie informatique de l’Académie des Sciences chinoise entreprennent depuis déjà plusieurs années de développer une architecture de microprocesseurs, Loongson, sur la base d’une licence MIPS. Mais pour fabriquer les processeurs, ils ne disposent pas d’une unité de fabrication de technologie 32 nm, et ils sont donc contraints de s’adresser au franco-italien STMicroelectronics. Il n’en reste pas moins que les Chinois nourissent de grandes ambitions dans ce domaine. Ils ont déjà construit des super-ordinateurs à base d’architecture Loongson multi-processeur, dont l’un a détenu le record de puissance en 2010.

 Créer l’usine qui produira les processeurs pour les ordinateurs

Pourquoi est-il si difficile de créer une usine de fabrication de micro-processeurs conformes à l’état de l’art ? D’abord parce que cela coûte très cher : compter quatre milliards d’euros ou plus. La machine au centre du processus de fabrication, nommée stepper ou scanner, coûtait de l’ordre de 22 millions d’euros la dernière fois que j’ai consulté le catalogue d’ASML, l’entreprise néerlandaise qui contrôle les deux tiers du marché mondial, tandis que le reste est partagé entre l’américain Ultratech et les japonais Nikon et Canon. On peut subodorer que l’exportation de tels matériels est soumise à des licences qui ne doivent pas être accordées à la légère.

 Prospective

À la lecture des lignes ci-dessus, Michel Volle me suggère que la prospective éclaire la stratégie : le présent étant ce qu’il est, que peut-on augurer des évolutions probables ?

Ce que j’en pense, c’est que la lourdeur de l’architecture Intel x86 la condamne. Les candidats à la succession sont les architectures RISC [1], par construction plus économiques — les processeurs chinois Loongson à base MIPS font avec 4 ou 5 W ce qu’un Intel de puissance de calcul comparable fait avec 40 W. Sur les rangs : ARM, qui tient la corde en ce moment grâce à son succès dans les smartphones, les tablettes et l’embarqué, PowerPC poussé par IBM, et MIPS, en déclin mais avec quand même deux supporters non négligeables, Cisco et la Chine, dont tous les efforts depuis une quinzaine d’années reposent sur l’architecture MIPS.

Notes :

[1RISC, pour Reduced Instruction Set Computer, par opposition à CISC, pour Complex Instruction Set Computer, désigne un type d’architecture plus sobre, plus régulière, et partant plus efficace que celle qui avait prévalu jusqu’alors, rétrospectivement baptisée CISC. À puissance de calcul comparable, les processeurs RISC sont plus petits et consomment moins d’énergie, d’où leur succès pour les smartphones et les tablettes.


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La filière micro-électronique : un enjeu stratégique
Nat - le 11 mai 2014

L’inquiétude de beaucoup quant à l’espionnage croît sans cesse donc les fondeurs capables de fournir du composant dont la conformité à des plans publiés sera vérifiable pourraient gagner une longueur d’avance sur le plan de l’attrait de l’offre. À ce titre le PC chinois et l’Oncle Sam ne sont pas aussi bien préparés que certains Européens. Saurons-nous saisir l’occasion ?



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