Semi-conducteurs : l’Europe peut-elle regagner du terrain ?

625 mil­liards de dol­lars : c’est le poids du marché mon­di­al des com­posants élec­tron­iques en 2024. À l’occasion de la pandémie de Covid 21 et de la pénurie de puces qui en avait résulté, l’Europe redé­cou­vrait sa dépen­dance vis-à-vis de l’Asie et des États-Unis. Pour ten­ter de lim­iter cette dépen­dance, l’Union européenne annonçait en févri­er 2022 le lance­ment du CHIPS and Sci­ence Act, qui visait à stim­uler la pro­duc­tion européenne. Quelque 3 ans plus tard, com­ment se porte le secteur en Europe ? Nous faisons le point avec Sébastien Dau­vé, directeur du CEA-Leti, qui vient de lancer à Greno­ble la ligne-pilote FAMES, financée par l’Union européenne et la France.

Sébastien Dau­vé. En recul en 2023, le marché est en crois­sance depuis 2024, mais cette crois­sance cache une évo­lu­tion à deux vitesses. Le secteur des semi-con­duc­teurs matures, comme les micro­con­trôleurs, qui ont fait défaut à l’industrie et au secteur auto­mo­bile en 2022–2023, s’avère aujourd’hui sat­uré. En par­al­lèle, nous con­nais­sons une explo­sion du marché des com­posants à nœuds très avancés (moins de 5 nm), stim­ulée par une très forte demande de puces des­tinées aux data cen­ters et aux appli­ca­tions d’intelligence arti­fi­cielle : processeurs graphiques (GPU) et mémoire à large bande pas­sante (HBM). Les investisse­ments dans ces domaines défient l’entendement : le taïwanais TSMC a, par exem­ple, annon­cé inve­stir 100 mil­liards de dol­lars aux États-Unis pour les qua­tre ans à venir.

Les investisse­ments à con­sen­tir pour déploy­er de nou­veaux moyens indus­triels sont tels qu’on ne peut imag­in­er une évo­lu­tion majeure à court terme. Il reste donc aujourd’hui encore mar­qué par une très forte inter­dépen­dance au niveau mon­di­al : un com­posant peut ain­si être conçu sur un con­ti­nent et pro­duit sur un deux­ième, alors que les matières pre­mières sont fournies par un troisième. Les États-Unis, par exem­ple, excel­lent dans la con­cep­tion des cir­cuits inté­grés. Le Japon a pris la tête sur la pro­duc­tion de wafers (les galettes de semi-con­duc­teurs sur lesquelles sont imprimés les com­posants élec­tron­iques) et les gaz de process, la Chine est incon­tourn­able pour l’approvisionnement en ter­res rares. Taïwan et la Corée du Sud, par le biais des fonderies TSMC et Sam­sung, domi­nent la pro­duc­tion des puces – TSMC est même le seul à maîtris­er les nœuds les plus avancés (2 nm), très inno­vants et aujourd’hui très demandés.

L’Europe représente un peu moins de 10 % de la pro­duc­tion glob­ale de semi-con­duc­teurs, grâce à des indus­triels comme le français STMi­cro­elec­tron­ics, qui se classe autour du 10^ème rang mon­di­al. Si elle ne dis­pose pas de capac­ité de pro­duc­tion des nœuds avancés, elle est plutôt bien posi­tion­née sur la con­cep­tion et la pro­duc­tion des com­posants dits « More than Moore », con­sti­tués de cap­teurs, d’imageurs, de com­posants de puis­sance et télé­com, ou encore de micro­con­trôleurs. Cette classe trou­ve des appli­ca­tions dans divers secteurs d’activité, comme l’automobile, l’industrie, la défense ou la san­té. Le con­ti­nent dis­pose aus­si de qua­si-monopoles dans des domaines spé­ci­fiques : le néer­landais ASML est ain­si par exem­ple le seul acteur à maîtris­er la fab­ri­ca­tion des équipements de lith­o­gra­phie avancée EUV, essen­tiels aux fonderies.

L’Europe béné­fi­cie enfin d’une recherche active et d’importantes capac­ités d’innovation, notam­ment au tra­vers de ses RTO (Research and Tech­nol­o­gy Organ­i­sa­tions, par­mi lesquelles le CEA-Leti, l’Imec belge, le Fraun­hofer alle­mand, le VTT fin­landais, etc.), un mod­èle unique d’organisation, capa­ble de men­er une inno­va­tion de la recherche la plus en amont jusqu’à la pré-industrialisation.

Nous savions que cet objec­tif était très ambitieux… Je dirais qu’à court et moyen terme il s’agit plutôt de main­tenir notre place sur le marché actuel et de con­serv­er notre sou­veraineté sur les développe­ments les plus stratégiques lorsque nous en avons les moyens : notam­ment ceux qui touchent la défense, la cyber­sécu­rité mais aus­si le cal­cul quan­tique, sur lequel l’Europe avance bien. 

C’est en effet une mau­vaise nou­velle pour l’Europe, car nous auri­ons intérêt à avoir plus d’acteurs instal­lés. En microélec­tron­ique, la notion d’écosystème est très impor­tante. Nous avons la chance à Greno­ble d’avoir un écosys­tème qui atteint la taille cri­tique, réu­nis­sant toute la chaîne de valeur, de la start-up au grand groupe, et c’est précieux.

Nous devons con­tin­uer d’investir sur nos points forts, de l’innovation tech­nologique à la pro­duc­tion, mais aus­si ren­forcer les liens entre le semi-con­duc­teur et les domaines appli­cat­ifs sou­verains pour l’Europe (indus­trie, auto­mo­bile, san­té…) qui ont désor­mais pris pleine con­science de l’importance des composants.

L’Europe est égale­ment en avance sur la prise en con­sid­éra­tion des enjeux envi­ron­nemen­taux et énergé­tiques : ces deux con­traintes con­stituent des oppor­tu­nités d’innovation impor­tantes. Le CEA porte par exem­ple le pro­jet européen GENESIS, réu­nis­sant 50 parte­naires, qui vise à accélér­er l’éco-innovation sur les procédés de fab­ri­ca­tion des semi-con­duc­teurs. Nous avons aus­si l’ambition de réduire d’un fac­teur 1000 la con­som­ma­tion des com­posants d’ici 2032.

Mais surtout, il ne faut pas oubli­er que le marché de la microélec­tron­ique est par nature cyclique : ce qui est vrai aujourd’hui ne le sera pas for­cé­ment demain.

Une ten­dance forte émerge sur laque­lle l’Europe pour­rait faire val­oir ses atouts : l’edge AI, l’intelligence arti­fi­cielle gérée non pas dans des cen­tres de don­nées, mais sur des périphériques, smart­phones, objets con­nec­tés, boîtiers indus­triels… Ces appli­ca­tions embar­quées requièrent des élec­tron­iques à la fois très peu gour­man­des en énergie et capa­bles de réalis­er la phase d’inférence, voire la phase d’apprentissage, en local. Or, tra­di­tion­nelle­ment, les unités dédiées au cal­cul et celles dédiées à la mémoire sont séparées sur les puces : 80 et 90 % de l’énergie est con­som­mée dans la trans­mis­sion des don­nées entre les deux. L’edge AI néces­sit­era donc des inno­va­tions en matière d’architecture élec­tron­ique, sur lesquelles l’Europe a une place à pren­dre. Elle sera de plus très liée aux cap­teurs, qui sont une force de l’Europe.

FAMES nous per­met de con­stru­ire 2 000 m² de salles blanch­es sup­plé­men­taires et d’acquérir une cen­taine de nou­veaux équipements de type indus­triel, représen­tant un investisse­ment de 830 mil­lions d’euros, porté à la fois par la Com­mis­sion européenne et l’État français. Elle est entrée en ser­vice opéra­tionnel en ce début d’année. Nous avons par­faite­ment tenu le cal­en­dri­er prévu, qui était très ser­ré. C’est impor­tant à soulign­er : lorsqu’on con­naît l’Asie, on sait que l’exécution opéra­tionnelle y est red­outable. Preuve est faite que nous sommes capa­bles de faire aus­si bien. 

Sa pre­mière voca­tion con­sis­tera à pré­par­er les tech­nolo­gies FD-SOI pour des nœuds de 10, voire 7 nm. Cette tech­nolo­gie est aujourd’hui pro­duite par Glob­al­Foundries et STMi­cro­elec­tron­ics, respec­tive­ment en 22 et 18 nm. Le marché visé reste mod­este à l’échelle mon­di­ale, mais c’est une solu­tion par­ti­c­ulière­ment intéres­sante pour les appli­ca­tions embar­quées qui recherchent la fru­gal­ité. Mais FAMES doit aus­si nous per­me­t­tre de pré­par­er « le coup d’après » pour les indus­triels européens, en accélérant le développe­ment d’autres tech­nolo­gies jugées clés pour les 5–10 ans à venir : les mémoires embar­quées non volatiles, qui joueront un rôle essen­tiel pour les usages d’IA nomades évo­quées plus haut, les com­posants radiofréquences, qui sou­tien­dront le pas­sage aux appli­ca­tions 6G, ou encore sur l’intégration hétérogène 3D, qui exploit­era l’empilement pour inté­gr­er de nou­velles fonc­tion­nal­ités sur une seule et même puce. Il faut ajouter que nous par­ticiper­ons aux autres lignes pilotes prévues par le Chips Act.

Ces lignes pilote visent à pré­par­er à court, moyen et long terme l’avenir indus­triel de l’Europe dans le champ des semi-con­duc­teurs. On par­le par­fois de dif­fi­cultés à col­la­bor­er au niveau européen : c’est loin d’être le cas dans le domaine de la microélec­tron­ique. Nous tra­vail­lons en étroite col­lab­o­ra­tion, tirant le meilleur par­ti de nos com­plé­men­tar­ités, afin de répon­dre effi­cace­ment à l’urgence stratégique à laque­lle nous faisons face. 

Propos recueillis par Anne Orliac