La fabrication de semi-conducteurs fait un retour en force en Amérique du Nord

Par Mark Miller

Les semi-conducteurs, ces minuscules puces de silicium qui se retrouvent dans presque tout, des téléphones intelligents aux avions de chasse, ont été inventés aux États-Unis en 1961. Pourtant, une fiche d’information de la Maison Blanche indique que la part mondiale des semi-conducteurs fabriqués aux États-Unis est passée de 37 % en 1990 à seulement 12 % en 2022.

L’arrivée de la COVID-19 a mis en lumière ce déclin. La pandémie a fait naître le besoin de dispositifs et de technologies pour nous aider à rester en sécurité et à demeurer productifs. Le problème était – et est toujours – qu’il n’y avait pas assez de puces pour répondre à la demande. C’est pourquoi les gouvernements, les universités et les industries en Amérique du Nord collaborent pour relever ce défi et ramener la fabrication des semi-conducteurs à son point de départ.

Travail d’équipe

Le Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors (CHIPS) and Science Act of 2022 prévoit près de 53 milliards de dollars pour soutenir la recherche, le développement et la production de semi-conducteurs aux États-Unis. Il a été promulgué en août 2022 par le président Biden et constitue un catalyseur pour la participation et la coopération des principaux acteurs de l’industrie. Le gouvernement canadien apporte également sa contribution. Il a annoncé le défi Approvisionnement en semi-conducteurs pour des investissements ciblés de plus de 110 millions de dollars qui s’appuient sur les atouts du pays en matière d’offre et de développement de semi-conducteurs.

Aux États-Unis, le secteur privé réalise des investissements importants. Samsung prévoit la création d’une usine de semi-conducteurs d’une valeur de 17 milliards de dollars près d’Austin, au Texas, et Intel s’engage à verser 20 milliards de dollars pour construire deux usines de fabrication de puces en Arizona, selon le rapport « Samsung plans to build a $17 billion chip plant in Texas » de CNBC. Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSMC), le plus grand fabricant de semi-conducteurs au monde, est également en train de construire en Arizona deux installations de fabrication, ou fab, pour un coût estimé à 40 milliards de dollars. Micron prévoit la construction, dans l’État de New York, de la plus grande usine de fabrication de l’histoire des États-Unis. La société agrandit également son siège social de Boise, dans l’Idaho, pour le comparer à la taille du Pentagone, selon l’article « Micron files plan for Boise expansion » de BoiseDev.

La collaboration entre les secteurs universitaires et industriels est également un facteur clé. La Semiconductor Research Corporation (SRC), un consortium d’entreprises technologiques, d’universités et d’agences gouvernementales, a annoncé le le Joint University Microelectronics Program 2.0. (JUMP 2.0). Elle soutiendra la recherche pour réaliser des percées dans le domaine de la microélectronique et du développement des semi-conducteurs Intel collabore avec l’université d’État de l’Arizona pour offrir une formation pratique sur les métiers reliés aux semi-conducteurs et Micron a annoncé la création du Northeast University Semiconductor Network, un partenariat axé sur la prochaine génération de main-d’œuvre américaine dans le domaine des semi-conducteurs.

Selon Intel, les puces sont les produits les plus complexes au monde, nécessitant 1200 outils qui coûtent des millions de dollars et 1500 pièces d’équipement afin de les produire.

Propreté essentielle

Si ces efforts contribueront à relancer la fabrication de puces, il s’agit d’une démarche coûteuse et risquée. Une publication d’Intel intitulée « What does it take to build a fab » affirme que les puces sont les produits les plus complexes au monde, dont la production nécessite 1200 outils d’une valeur de plusieurs millions de dollars et 1500 pièces d’équipement.

Le processus de fabrication illustre à quel point la fabrication de puces peut être complexe et délicate. Elle doit être réalisée dans des salles blanches, où les plaquettes sont transformées en puces finales. Tout au long du processus, les puces naissantes sont confrontées à toute une série d’ennemis. La poussière, les particules et la contamination humaine peuvent causer de graves dommages. Les décharges électrostatiques peuvent entraîner des défauts en attirant des particules à la surface des plaquettes. L’humidité peut entraîner une évaporation prématurée des solvants. Chacune de ces conditions peut entraîner la perte d’une partie des milliards dépensés.

Alimenter l’avenir

Compte tenu des coûts et des risques, quel est le retour sur investissement? Il est certain que la fabrication de puces semble rentable. Selon la Semiconductor Industry Association (SIA), les ventes ont atteint 574,1 milliards de dollars en 2022, soit le chiffre d’affaires annuel le plus élevé jamais enregistré. Les États-Unis et le Canada cherchent à ramener une partie de cet argent en Amérique du Nord afin de créer des emplois et d’assurer la prospérité économique.

Mais l’enjeu est plus important. Fabriqués à partir de silicium, le deuxième élément le plus abondant sur Terre, les semi-conducteurs sont presque aussi omniprésents que leur ingrédient essentiel. Ils alimentent nos téléviseurs, nos ordinateurs, nos équipements médicaux, nos automobiles et bien d’autres choses encore. Ils nous relient et nous aident à collaborer et à innover. Investir dans leur avenir, en Amérique du Nord ou ailleurs dans le monde, c’est investir dans le nôtre.

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Mark Miller est un rédacteur de Thermo Fisher Scientific.