« Il n'y a pas de fin en vue » : tout savoir sur la grande pénurie de puces électroniques
Depuis la fin de l'année dernière, il y a eu une grave pénurie de puces électroniques, qui affecte maintenant les industries du monde entier
Quelle est la gravité de la pénurie? Jamais rien vu de tel, a tweeté Elon Musk de Tesla le mois dernier. Depuis la fin de 2020, le monde est confronté à une pénurie inattendue de micropuces - les minuscules circuits intégrés que l'on trouve aujourd'hui dans pratiquement tous les appareils fabriqués avec une batterie ou une prise - des grille-pain aux téléviseurs en passant par les airbags et les avions de chasse.
La rareté s'est d'abord manifestée dans l'électronique grand public sophistiquée : les consoles de jeux comme la PlayStation 5 et la nouvelle Xbox ont eu de gros carnets de commandes ; les prix des cartes graphiques d'ordinateur ont grimpé en flèche. Mais parce que les puces semi-conductrices sont si omniprésentes, un grand nombre d'industries ont été affectées.
L'industrie automobile a été la plus durement touchée. Les voitures modernes peuvent facilement contenir 3 000 puces, et la pénurie a ralenti les chaînes de montage de véhicules à travers le monde : la production mondiale chutera de quatre millions de voitures, soit près de 5 %, cette année.
Pourquoi cela se produit-il ?
Dans le meilleur des cas, les chaînes d'approvisionnement en puces sont difficiles à maintenir : c'est une industrie sujette aux surabondances et aux pénuries. Les usines de fabrication (fabs) de puces avancées sont parmi les installations de fabrication les plus complexes au monde, coûtant des dizaines de milliards de dollars à construire. Les lasers impriment des milliards de transistors sur de minuscules zones de plaquettes de silicium ; cela peut prendre de trois à quatre mois pour transformer une grande plaquette de silicium en un lot de puces utilisables.
Ainsi, l'industrie a tendance à osciller entre l'offre insuffisante et l'offre excédentaire, dans ce que les économistes appellent le cycle de production : comme pour les porcs reproducteurs, il y a des retards dans la production. Les producteurs investissent lorsque les prix sont élevés et constatent qu'ils se retrouvent avec trop de capacité lorsqu'ils entrent enfin en production. À l'heure actuelle, cependant, la tendance de l'industrie est à l'expansion implacable : technologies vertes, cloud computing, 5G, intelligence artificielle, crypto-monnaie, robotique – tous ces domaines de croissance consomment des puces. Et la pandémie a contribué à créer la tempête parfaite.
Quel effet a eu la pandémie ?
Il a fermé temporairement de nombreuses usines. Dans le même temps, la forte augmentation du travail à domicile et l'augmentation de la demande de divertissement à domicile ont créé une forte augmentation de la demande d'électronique. Les ventes de PC ont augmenté de 13 % l'an dernier. Rien qu'à New York, le ministère de l'Éducation a acheté 350 000 iPad. Les appels vidéo signifiaient que les centres de données avaient besoin de plus de capacité.
Et au pire de la pandémie, les achats de voitures ont chuté. Ainsi, alors que les entreprises d'électronique ont racheté toutes les capacités de production disponibles, les constructeurs automobiles ont annulé leurs commandes. Mais plus tard, lorsque les constructeurs automobiles étaient prêts à relancer la production, ils se sont retrouvés en queue de peloton : les usines de micropuces peuvent prendre jusqu'à six mois pour redémarrer la production de types spécifiques de puces.
Comment cela nous affecte-t-il ?
L'offre de voitures à vendre devrait être restreinte plus tard cette année en raison de la pénurie, a averti la semaine dernière le principal concessionnaire automobile britannique Pendragon. Avec moins de voitures à vendre, les prix augmenteront ; et les fonctionnalités électroniques haut de gamme telles que les systèmes de navigation ou les écrans supplémentaires sont supprimées afin d'étendre davantage l'offre de puces.
Dans l'électronique, les prix commerciaux de la mémoire informatique ont augmenté d'environ 30 % depuis le début de 2020, faisant grimper les coûts d'articles tels que les ordinateurs portables et les imprimantes. HP a augmenté les prix des PC grand public de 8 % et les imprimantes de plus de 20 % en un an. Les prix des téléviseurs, des smartphones et des appareils électroménagers devraient également augmenter. La pénurie de puces inquiète également les gouvernements.
Pourquoi les gouvernements sont-ils inquiets ?
Les puces sont désormais un élément si crucial dans de nombreuses technologies stratégiques – des systèmes de défense à la cybersécurité en passant par les énergies renouvelables – que leur fabrication est devenue un gros problème géopolitique : les décideurs politiques disent que les puces sont le nouveau pétrole. Ils ont été inventés aux États-Unis, et une grande partie de la conception de pointe y a toujours lieu, mais environ 80 % de la production se déroule maintenant en Asie parce que les coûts sont plus bas : principalement à Taïwan, en Corée du Sud et en Chine.
Le plus grand producteur mondial en volume est TSMC à Taïwan. Intel, basé en Californie, est le plus gros en termes de chiffre d'affaires. Avec Samsung en Corée du Sud, ces sociétés dominent les puces spécialisées haut de gamme. Mais la Chine est bien placée pour devenir le premier producteur d'ici 2030 : son dernier plan quinquennal fixe l'objectif de répondre à 70 % de ses besoins en semi-conducteurs d'ici 2025. L'Europe représente moins de 10 % de la production mondiale de puces.
Joe Biden tient une micropuce alors qu'il parle lors d'une réunion avec des membres de la Chambre et du Sénat des perturbations de la chaîne d'approvisionnement dues au coronavirus dans le bureau ovale en février 2021
SAUL LOEB/AFP via Getty Images
Que font les gouvernements à ce sujet?
Le mois dernier, le Sénat américain a adopté la Loi sur l'innovation et la concurrence, un projet de loi de 250 milliards de dollars conçu pour stimuler la production américaine de semi-conducteurs, ainsi que la recherche scientifique et d'autres technologies stratégiques.
En mars, la Commission européenne a présenté un plan ambitieux visant à porter sa part du marché mondial des semi-conducteurs à 20 % d'ici 2030, et a engagé 160 milliards de dollars de son fonds de relance Covid pour des projets technologiques. Le Royaume-Uni a longtemps eu une forte présence dans le côté de la conception de l'industrie, mais peu de producteurs ; Newport Wafer Fab, le plus grand producteur de puces du Royaume-Uni, a été racheté par Nexperia, une société chinoise.
Combien de temps durera la pénurie ?
Il n'y a pas de fin en vue. Le directeur général d'Intel, Pat Gelsinger, a déclaré qu'il pensait qu'il pourrait s'écouler deux ans avant que la production ne puisse augmenter. La pénurie se poursuivra probablement pendant quelques années, a déclaré Michael Dell, directeur général de Dell Technologies, plus tôt dans l'année. TSMC, Samsung et Intel investissent tous massivement.
Mais même si des usines de puces sont construites partout dans le monde, cela prend du temps, explique Dell. De nombreuses entreprises examinent leurs chaînes d'approvisionnement : Tesla envisage d'acheter purement et simplement une usine de puces. Les industries de haute technologie se redresseront probablement en premier, vers la fin de cette année. Les voitures et les appareils électroménagers, qui utilisent des puces moins chères et plus anciennes, prendront plus de temps : ils ne sont pas si rentables pour les fabricants, ils n'ont donc pas l'envie d'investir. Les retards de produits et les pénuries de pièces se poursuivront pendant un certain temps.
Le triomphe de la puce électronique
Une micropuce est un ensemble de quelques centaines à des dizaines de milliards de minuscules circuits sur une petite plaquette de silicium. Le silicium est un semi-conducteur - il peut soit conduire l'électricité, soit la contenir. Sur une puce, les transistors au silicium sont des commutateurs miniatures qui peuvent être activés et désactivés par des signaux électroniques. Les ordinateurs fonctionnent à l'aide de code binaire. Les transistors reflètent cela : les chiffres 1 et 0 utilisés en binaire représentent les états passant et bloqué d'un transistor. Essentiellement, le travail de la puce est de faire circuler les électrons d'une manière prescrite par le code informatique. Toutes les données sur les ordinateurs – chiffres, images, musique, images – sont stockées et traitées de cette manière.
Employés du fabricant japonais de microprocesseurs Renesas Electronics en juin 2021
KAZUHIRO NOGI/AFP via Getty Images
L'invention de ce type de transistor, aux Bell Labs du New Jersey en 1947, et sa miniaturisation croissante sont l'épine dorsale de l'électronique moderne. La loi de Moore, inventée par le pionnier des puces Gordon Moore, stipule que le nombre de transistors sur une puce double environ tous les deux ans, ce qui rend les ordinateurs toujours plus puissants.
Les puces avancées d'aujourd'hui sont d'une complexité vertigineuse : les lasers impriment des circuits de seulement 12 nanomètres de large, la longueur d'un ongle pousse en 12 secondes. Les transistors sont considérés comme les articles les plus fabriqués dans l'histoire du monde. Le nombre de puces électroniques vendues dans le monde en avril a atteint un record de près de 100 milliards.
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