OPINION. Les confinements entraînés par la pandémie du Covid-19 avaient provoqué une pénurie de semi-conducteurs, obligeant les pays consommateurs à chercher des solutions stratégiques. La guerre en Ukraine et les sanctions imposées à la Russie vont encore accentué le problème. Par Mariem Brahim, enseignante-chercheuse à Brest Business School, et Charaf Louhmadi, ingénieur-économètre chez Natixis.
L'industrie des semi-conducteurs est au centre des enjeux géopolitiques et économiques mondiaux. L'invasion russe en Ukraine a évidemment de lourds impacts sur un secteur d'ores et déjà sous tension. La Chine, Taïwan et les Etats-Unis jouent également un rôle central dans la géopolitique des puces.
Qu'est-ce qu'un semi-conducteur ? Quelle est son utilité ?
Un semi-conducteur est un matériau doté d'une propriété : la conductivité électrique. Ce transistor microscopique est présent, à travers des puces électroniques, dans la quasi-totalité des nouvelles technologies de notre quotidien : véhicules, électroménager, ordinateurs, téléphones portables...
Le semi-conducteur, qui prend généralement la forme de couches extrêmement fines et empilées, dispose d'un rôle hybride en termes de conductivité électrique, d'où l'usage du préfixe « semi ». Il peut être conducteur ou isolant. Cette binarité, liée à sa surchauffe ou à son exposition à une tension électrique, est fondamentale en informatique et rend ce matériau indispensable. Les matières premières constituantes d'un semi-conducteur sont tout d'abord le silicium, le plus utilisé, ainsi que l'arséniure de gallium ou encore le germanium.
Un marché à plusieurs centaines de milliards de dollars
Selon l'International Data Corporation, le marché mondial des semi-conducteurs pesait 442 milliards de dollars en 2020 avec une croissance potentielle attendue pour 2021 de l'ordre de 8%.
La fabrication des semi-conducteurs se fait via des procédés de production complexes et sophistiqués, généralement en salle blanche où opérateurs et ingénieurs, vêtus de combinaisons appropriées, sont comparés parfois à des astronautes.
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La demande mondiale dépend d'une offre réduite. Elle est portée par une poignée d'entreprises, qui détiennent ce savoir-faire. Le mastodonte taïwanais TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) est leader, produisant à lui seul plus de 50% des semi-conducteurs à l'échelle mondiale. En 2019, les cinq premiers pays producteurs de semi-conducteurs étaient dans l'ordre Taiwan, la Corée du Sud, le Japon, la Chine et les Etats-Unis. En Europe, les deux premiers producteurs de semi-conducteurs sont l'Allemand Infineon et le Franco-italien STMicroelectronics. Mais l'Europe n'arrive qu'en 6e position avec moins de 10% de la production mondiale. Ce différentiel technologique génère une dépendance du Vieux continent par rapport à l'Asie. Par ailleurs, la Chine accuse elle-même un retard de quelques années sur Taiwan.
Les processus de production des semi-conducteurs étant extrêmement coûteux, des investissements colossaux ont été annoncés par les protagonistes mondiaux de ce marché à l'horizon 2030 ; près de 450 milliards de dollars pour les entreprises coréennes, 100 milliards de dollars pour TSMC sur les trois prochaines années et 20 milliards pour le géant américain Intel.
Une course technologique de taille
Les géants mondiaux du semi-conducteur se sont lancés dans une course technologique visant à réduire au maximum la finesse des puces. C'est un enjeu énergétique central car cela permet, à surface égale, d'avoir des circuits plus puissants et dégageant moins de chaleur.
A noter que TSMC détient déjà plus de 85% de la production mondiale des semi-conducteurs de taille inférieure à 7 nanomètres (nm). En outre, l'entreprise taïwanaise annonce la fabrication en 2022 de puces dont la finesse variera entre 3 nm et 4 nm et travaille sur la mise en place de semi-conducteurs inférieurs à 2 nm. Outre-Atlantique, l'Américain Intel affirme une mise en production en 2023 de ses premières puces gravées en 7 nm. Le leader coréen Samsung est également en capacité de produire des semi-conducteurs de 7 nm.
La pénurie des semi-conducteurs et ses impacts
Tous les experts s'accordent aujourd'hui pour acter une pénurie généralisée des semi-conducteurs. Celle-ci s'explique d'une part par la situation pandémique qui a provoqué des problèmes logistiques. D'où le ralentissement de nouvelles chaînes de production que de lourds investissements avaient permis d'établir. S'en est suivie une baisse de l'offre, suite à la chute de la production dans les fonderies. D'autre part, la demande en outils numériques a bondi significativement pour alimenter les dernières cartes graphiques, processeurs et autres consoles. Le déploiement progressif de la 5G, l'extension du télétravail et de l'école à distance ont entraîné une hausse des ventes d'ordinateurs. La demande est également stimulée par le secteur de l'intelligence artificielle et automobile. Enfin, le rebond économique chinois, dont les semi-conducteurs représentaient le premier budget d'importation en 2020 devant le pétrole, a accentué cette demande mondiale.
Cette pénurie, qui semble durer comme l'indique Pat Gelsinger, le patron d'Intel, est multisectorielle et impacte fortement l'économie mondiale, en raison du caractère central que revêt aujourd'hui la numérisation. La pénurie entraîne systématiquement des retards de production. Très dépendant des semi-conducteurs, le secteur automobile est particulièrement touché. Ainsi l'IHS Markit prévoit-il pour 2021 une chute de l'ordre de 12% de la production mondiale de véhicules. A noter que les constructeurs en Europe, d'ores et déjà fragilisés avant et durant la pandémie, sont fortement impactés. PSA-Chrysler, Renault ou encore Volkswagen ont annoncé des pertes de production significatives en 2021.
La dépendance européenne vis-à-vis de l'Asie génère un impact direct et accentue le phénomène de pénurie au sein du Vieux continent, dans la mesure où nombre de pays d'Asie du Sud-Est assemblent et produisent en masse des puces de performance moyenne et à faible coût à destination de l'Europe. Or, ces pays (Vietnam, Philippines, Malaise...) ont subi des restrictions drastiques du fait de la pandémie, ce qui a entraîné l'allongement des durées de production et par ricochet des retards de livraison.
Un secteur lui aussi touché par l'inflation
Par ailleurs, l'inflation se généralise et atteint des niveaux record inédits depuis plusieurs décennies. Elle touche également l'industrie du semi-conducteur. La pénurie provoque naturellement l'augmentation des prix. S'ajoutent à cela les coûts grandissants des matières premières nécessaires aux procédés de production. Ceux du fret, compte tenu de la crise sanitaire, ont aussi augmenté significativement, ce qui a impacté le prix de vente des puces. Les fabricants de semi-conducteurs répercutent naturellement cette inflation auprès de leurs clients. TSMC annonce ainsi une hausse entre 10% et 20% de ses prix. Face à cela, des entreprises commencent à se constituer des stocks de micropuces, à l'image du Chinois Huawei.
Géopolitique des puces
La Chine est le premier consommateur mondial de semi-conducteurs, si bien que les puces électroniques représentent le maillon faible de son commerce extérieur, d'où de sensibles corrections de sa balance commerciale. En 2018, les importations chinoises de circuits électroniques s'élevaient à 312 milliards de dollars versus des exportations d'à peine 84,6 milliards de dollars. En outre, la fonderie nationale chinoise SMIC (Semiconductor manufacturing international corporation) peine à rivaliser avec ses concurrents taiwanais et américains en termes de miniaturisation des semi-conducteurs. Rappelons que la course à la réduction des tailles des puces représente le cœur des enjeux stratégiques des fonderies. Car il s'agit de réduire la consommation, d'améliorer la puissance de calcul et de limiter l'effet de joule.
Ce retard technologique risque d'aggraver la situation géopolitique déjà très tendue entre la Chine et Taïwan. Le président chinois Xi Jinping n'a jamais caché sa volonté d'annexer l'île voisine quitte à envisager l'option militaire. L'empire du Milieu adopte une position dangereusement nuancée et ambiguë sur la situation critique en Ukraine. En 2021, plusieurs centaines d'avions militaires chinois ont ainsi pénétré l'espace aérien de défense taïwanais. De fait, Philip Davidson, chef du commandement du Pacifique des États-Unis estime qu'une invasion est inéluctable et qu'il serait extrêmement difficile pour les pays occidentaux de l'empêcher. L'annexion de Taiwan revêt donc des intérêts stratégiques et économiques pour l'empire du Milieu. Elle lui permettrait d'une part une hausse de la capacité de production des semi-conducteurs jusqu'à atteindre 40% du marché mondial. D'autre part, elle épongerait le retard technologique chinois par rapport à son île voisine, dont TSMC est un des fleurons industriels. Ce leader mondial incontesté produit en effet les puces les plus petites du monde et se hisse parmi les premières capitalisations mondiales. In fine, la Chine avec cette annexion pourrait résoudre son problème de dépendance relatif à ses exportations de semi-conducteurs.
Afin de parer aux conséquences économiques et politiques désastreuses (dépendance économique, sanctions politiques...) qu'entraînerait l'annexion de Taïwan, les Etats-Unis et l'Europe ont acté la mise en place d'investissements record de plusieurs centaines de milliards de dollars alloués aux semi-conducteurs. Avec l'entreprise Tata, l'Inde se lance à son tour dans la course aux semi-conducteurs. Elle espère se frayer un chemin dans un marché oligopolistique quasi bipolaire où rivalisent là encore les Etats-Unis et la Chine.
Le secteur des semi-conducteurs face aux défis écologiques
Les processus de fabrication des semi-conducteurs sont très consommateurs en eau. TSMC utiliserait près de 150.000 tonnes d'eau par jour dans ses procédés de production. De fait, la sécheresse qui a frappé Taiwan en 2021 risque de ralentir la production et de prolonger le phénomène de pénurie des semi-conducteurs. De plus, la production du silicium, matière première essentielle aux types les plus répandus des semi-conducteurs, utilise des énergies fossiles riches en carbone. Enfin, non seulement l'utilisation de produits toxiques est abondante dans les fonderies mais le caractère énergivore des procédés de production est aussi très problématique. C'est pourquoi les Etats-Unis et l'Europe, qui ont investi de manière conséquente dans l'industrie de la puce, doivent évaluer au mieux les enjeux écologiques qui en découlent.
L'industrie des semi-conducteurs au centre des intérêts européens ?
La dépendance asiatique de l'Europe inquiète car seuls 8% des semi-conducteurs mondiaux y sont produits. A ce jour, aucune fonderie européenne ne produit des semi-conducteurs de taille inférieure à 22 nm. Une prise de conscience a donc amené les instances européennes à mettre en place le plan European Chips Act. Le commissaire européen Thierry Breton a priorisé le sujet et ne cesse de rappeler qu'une souveraineté européenne en la matière est vitale. Cet European Chips Act prévoit donc des investissements de 30 milliards d'euros à l'horizon 2030, dont 6 milliards d'euros au niveau de la France. Il inclura entre autres la création d'usines supplémentaires sur le continent. L'ambition de ce plan est d'atteindre 20% de la production mondiale.
Pour contrer l'influence chinoise et asiatique, l'Europe s'est engagée dans deux actions. La première consiste à promulguer des lois « souverainistes » visant à favoriser les fonderies européennes au détriment des producteurs asiatiques. Berlin a durci le ton face à la gourmandise économique asiatique en bloquant début février la vente d'un des rares fabricants européens de plaquette de silicium Siltronic à une entreprise taïwanaise, en l'occurrence GlobalWafers. Cela montre la volonté protectionniste des dirigeants européens en matière de production de puces électroniques. La seconde prend la forme d'un rapprochement stratégique avec les Etats-Unis, dont un des leaders sur le marché des semi-conducteurs, en l'occurrence Intel, a annoncé investir 93 milliards de dollars en Europe sur 10 ans, avec notamment la construction de trois usines, probablement en Allemagne. Autrement dit, les fleurons européens comme ST Microelectronics, Infineon ou Kalray peuvent espérer le développement de leurs activités.
Guerre en Ukraine : quel impact sur les semi-conducteurs ?
Compte tenu de ce contexte somme toute peu favorable à l'industrie des semi-conducteurs, l'invasion de l'Ukraine par la Russie menace nécessairement d'accroître la pénurie mondiale de puces dans la mesure où l'Ukraine fournit la quasi-totalité du Néon utilisé dans la fabrication de semi-conducteurs. Il permet notamment de faire fonctionner les lasers qui gravent les puces. Or, selon un rapport de la firme Techcet, l'Ukraine en fournirait plus de 90%. Quant à la Russie, elle détient également d'importantes réserves de palladium, un métal (devenu) précieux qui entre dans la fabrication de certains composants électroniques. Or, la Russie aurait jusqu'à présent fourni 35% des besoins américains.
Depuis le début de la guerre, des sanctions internationales se sont donc multipliées pour faire plier la Russie. L'administration américaine a annoncé dès jeudi que seraient gelées plus de la moitié des importations de haute technologie de la Russie, ce qui est censé mettre à mal sa capacité à diversifier son économie et à soutenir son armée. Ces interdictions, a-t-elle déclaré, visent à étouffer les livraisons à la défense et à d'autres acheteurs des secteurs de la haute technologie aérospatiale et maritime, mais pas à bloquer les livraisons d'électronique grand public. Ne produisant pas d'électronique grand public et de puces en grande quantité, la Russie est de plus très dépendante de ses importations en semi-conducteurs haut de gamme.
L'industrie mondiale des puces informatiques a donc commencé à suspendre ses ventes à la Russie. Basé à Santa Clara, en Californie, Intel a déclaré qu'en « se conformant à toutes les réglementations et sanctions applicables à l'exportation », il contrôlerait ses exportations vers la Russie. Du côté de Malte, le fabricant de puces GlobalFoundries a déclaré pouvoir examiner et bloquer légalement des ventes destinées à la Russie même si Karmi Leiman, son responsable du commerce mondial, a pris soin de préciser que la société ne tient pas compte de la taille des ventes aux acheteurs russes. Il est vrai que son système interne était en fait déjà entré en fonction à l'encontre de Huawei, le géant chinois de la technologie, au nom des sanctions que les Etats-Unis exercent depuis plusieurs années.
Même s'il en étudie la conformité en termes de droit, le géant Taiwan Semiconductor Manufacturing Company a suivi le mouvement à l'encontre des tiers connus pour fournir des produits à la Russie. Cette participation aux sanctions est particulièrement préjudiciable pour la Russie car TSMC n'y expédie plus du tout des semi-conducteurs Elbrus qu'elle utilise dans la conception de ses propres composants. Le gouvernement russe avait ainsi encouragé les grandes entreprises nationales et les banques à les utiliser dans leurs ordinateurs. Différents services russes, tant militaires que de sécurité, utilisent de plus ces puces dans certaines applications informatiques. C'est ainsi que les drones russes abattus au-dessus de l'Ukraine contenaient nombre d'éléments provenant de l'étranger.
