Un petit nombre et de plus en plus petit de puces informatiques dans le monde sont fabriquées aux États-Unis

Le décret du président Joe Biden appelant à un examen des chaînes d’approvisionnement pour les produits critiques a mis en lumière le déclin de plusieurs décennies de la capacité de fabrication de semi-conducteurs aux États-Unis. Les semi-conducteurs sont les puces logiques et de mémoire utilisées dans les ordinateurs, les téléphones, les véhicules et les appareils. La part des États-Unis dans la fabrication mondiale de semi-conducteurs n’est que de 12%, contre 37% en 1990, selon la Semiconductor Industry Association.

Il peut ne pas sembler important que 88% des puces semi-conductrices utilisées par les industries américaines, y compris les industries de l’automobile et de la défense, soient fabriquées en dehors des États-Unis.Cependant, trois problèmes font qu’ils sont rendus essentiels aux États-Unis en tant que leader mondial de l’électronique: capacité, demande mondiale élevée et investissement limité.

Capacité inférieure

La dépendance croissante des sociétés de puces américaines à l’égard de partenaires internationaux pour fabriquer les puces qu’ils conçoivent reflète la capacité réduite des États-Unis. Les sociétés américaines de semi-conducteurs détiennent 47% du marché mondial des ventes de puces, mais seulement 12% sont fabriquées aux États-Unis.

Les progrès dans la fabrication de semi-conducteurs sont basés sur le nombre de transistors, le plus petit des composants électroniques d’une puce, par millimètre carré. Les technologies et les installations de fabrication de semi-conducteurs les plus avancées, appelées fabs, sont étiquetées comme 5 nanomètres, ou millionièmes de millimètre. Le nombre fait référence au processus plutôt qu’à une fonction particulière de la puce. En général, plus le nanomètre est petit, plus il y a de transistors par millimètre carré, bien que ce soit une image compliquée avec de nombreuses variables. Les densités de transistors les plus élevées sont d’environ 100 millions par millimètre carré.

Taiwan et Samsung en Corée du Sud développent des usines de 3 nanomètres alors que les États-Unis n’ont pas encore de fab de 7 nanomètres. Intel a annoncé que sa fabrique de 7 nanomètres ne sera pas prête pour la production avant la fin de 2022 ou le début de 2023. Cela laisse les États-Unis sans les moyens de fabriquer les puces les plus avancées.

Demande mondiale élevée

Avec la pandémie, la demande de téléphones cellulaires, d’ordinateurs portables et d’autres appareils de travail à domicile et l’utilisation accrue d’Internet ont poussé les usines à augmenter le nombre de puces qu’elles livrent pour ces produits. L’industrie automobile mondiale a prédit que la demande de voitures chuterait pendant la pandémie, elle a donc réduit ses commandes de puces à semi-conducteurs utilisées dans les systèmes de sécurité, de contrôle, d’émissions et d’information du conducteur. L’industrie automobile a relancé la production mais est maintenant confrontée à une pénurie de puces semi-conductrices.

Récemment, huit gouverneurs d’État ont demandé à Biden de redoubler d’efforts «pour exhorter les entreprises de wafers et de semi-conducteurs à étendre leur capacité de production et / ou à réaffecter temporairement une partie modeste de leur production actuelle à la production de wafers de qualité automatique». Cette réallocation «modeste» ne peut se faire sans provoquer des pénuries ailleurs. Et cela ne peut pas être fait rapidement. Par exemple, le géant taïwanais des semi-conducteurs TSMC a signalé un délai de six mois entre la commande et la livraison, et la production d’une puce devrait prendre jusqu’à trois mois.

Investissement fédéral limité

Les gouvernements de Taiwan, de Corée du Sud, de Singapour et de Chine investissent chacun des dizaines de milliards de dollars chaque année dans leurs industries des semi-conducteurs et cela se voit. Ces investissements comprennent non seulement les installations elles-mêmes, mais également la R&D et le développement d’outils nécessaires pour passer à la prochaine génération d’usines. De telles incitations aux États-Unis restent minimes.

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TSMC prévoit d’investir 25 à 28 milliards de dollars cette année dans les usines et a promis d’investir 12 milliards de dollars pour une usine en Arizona. Pour mettre cela en perspective, l’usine TSMC de l’Arizona devrait commencer à traiter 20 000 wafers par mois, contre 1 000 000 de wafers dans les installations TSMC existantes à Taïwan et en Chine.

Le décret de Biden sur les chaînes d’approvisionnement est une étape importante dans la détermination des investissements nécessaires pour améliorer les perspectives de l’industrie américaine des semi-conducteurs.