Semi-conducteurs : le Chips Act européen peut-il changer la donne ?

Depuis les pénu­ries de la crise sani­taire du Covid-19, la forte cen­tra­li­sa­tion de la pro­duc­tion à Taï­wan et la guerre tech­no­lo­gique sino-amé­ri­caine autour de l’in­tel­li­gence arti­fi­cielle, les semi-conduc­teurs occupent une place sin­gu­lière dans les poli­tiques indus­trielles. Pré­sents dans les smart­phones, les centres de don­nées, les véhi­cules, les équi­pe­ments médi­caux ou les sys­tèmes de défense, ils concentrent une part crois­sante des inves­tis­se­ments tech­no­lo­giques et des stra­té­gies de sou­ve­rai­ne­té¹.

Dans ce pay­sage domi­né par quelques acteurs capables de pro­duire les puces les plus avan­cées, l’Eu­rope appa­raît dans une pos­ture bien spé­ci­fique. Le conti­nent dis­pose d’en­tre­prises de pre­mier plan dans cer­tains seg­ments de la chaîne de valeur, à com­men­cer par ASML dans la litho­gra­phie EUV, mais demeure absent de la fabri­ca­tion des nœuds les plus avan­cés, aujourd’­hui domi­née par TSMC et Sam­sung². Cette situa­tion a conduit l’U­nion euro­péenne à adop­ter le Chips Act, dont l’am­bi­tion est de ren­for­cer les capa­ci­tés indus­trielles du conti­nent et de réduire cer­taines dépen­dances stra­té­giques³. Tou­te­fois, l’en­jeu ne se résume pas à la construc­tion de nou­velles usines ou à la maî­trise des pro­cé­dés de fabri­ca­tion les plus miniaturisés.

Une par­tie des tra­vaux menés aujourd’­hui dans l’in­dus­trie et la recherche porte sur d’autres tra­jec­toires tech­no­lo­giques, notam­ment autour des chi­plets, de l’in­té­gra­tion hété­ro­gène et des tech­niques avan­cées d’as­sem­blage des com­po­sants⁴. Ces approches per­mettent de com­bi­ner, au sein d’un même sys­tème, des briques tech­no­lo­giques déve­lop­pées selon des pro­cé­dés dif­fé­rents plu­tôt qu’à pour­suivre uni­que­ment la course à la miniaturisation.

Direc­teur scien­ti­fique du pro­gramme « Inte­gra­tion and Packa­ging » au CEA-Leti, Pas­cal Vivet tra­vaille depuis plu­sieurs années sur les tech­no­lo­gies d’intégration avan­cées des semi-conduc­teurs⁵. Ses recherches portent notam­ment sur les archi­tec­tures tri­di­men­sion­nelles, les chi­plets et les pro­cé­dés d’assemblage per­met­tant de com­bi­ner dif­fé­rentes fonc­tions élec­tro­niques au sein d’un même sys­tème. Par­mi ces tra­vaux figure notam­ment le pro­jet IntAct, consa­cré à de nou­velles archi­tec­tures mul­ti­cœurs repo­sant sur l’empilement tri­di­men­sion­nel de chiplets­⁶.

Pas­cal Vivet. L’Europe dis­po­sait his­to­ri­que­ment d’un savoir-faire sur les tech­no­lo­gies les plus avan­cées, por­té notam­ment par STMi­croe­lec­tro­nics, Infi­neon ou NXP. Mais il y a une quin­zaine d’années, les indus­triels euro­péens ont pro­gres­si­ve­ment ces­sé de pour­suivre cette course tech­no­lo­gique, lais­sant le champ libre aux acteurs amé­ri­cains (comme Intel) et aux acteurs asia­tiques comme TSMC et Sam­sung, seuls capables de mobi­li­ser les inves­tis­se­ments mas­sifs désor­mais nécessaires.

L’écart actuel relève davan­tage d’une ques­tion d’investissement que d’un défi­cit tech­no­lo­gique. L’Europe conserve des com­pé­tences de pre­mier plan, notam­ment dans la litho­gra­phie avec ASML. Au CEA-Leti, les tra­vaux se pour­suivent sur des lignes pilotes FD-SOI avan­cées autour du 10 nm, avec l’objectif de trans­fé­rer ces inno­va­tions vers l’industrie. Atteindre des nœuds tech­no­lo­giques plus avan­cés reste donc pos­sible. Pas­ser du 28 nm ou du 18 nm, aujourd’hui uti­li­sés indus­triel­le­ment en Europe, vers du 10 nm ou du 7 nm repré­sen­te­rait déjà un saut tech­no­lo­gique consi­dé­rable. La véri­table ques­tion est celle des moyens que l’Europe est prête à consa­crer à cette ambition.

La prin­ci­pale fra­gi­li­té concerne l’écosystème des entre­prises de concep­tion, les fabless [ndlr : entre­prises sans usine], qui déve­loppent de nou­velles archi­tec­tures de cir­cuits et de nou­veaux sys­tèmes. C’est sou­vent dans ces struc­tures que naissent les inno­va­tions les plus dis­rup­tives. L’Europe dis­pose de grands groupes indus­triels solides, mais elle manque encore d’un tis­su dense de star­tups capables de faire émer­ger les futurs lea­ders du sec­teur. Les États-Unis béné­fi­cient depuis long­temps d’un éco­sys­tème par­ti­cu­liè­re­ment dyna­mique, sou­te­nu par un capi­tal-risque capable d’accompagner très rapi­de­ment la crois­sance des entre­prises inno­vantes. On peut noter, par exemple, deux star­tups conce­vant des accé­lé­ra­teurs IA en tech­no­lo­gies avan­cées, comme AXELERA (en Hol­lande) ou VSORA (en France).

Le Chips Act a pour objec­tif d’apporter des réponses à tra­vers la créa­tion de pla­te­formes de concep­tion mutua­li­sées, avec la mise à dis­po­si­tion d’outils com­muns et de biblio­thèques tech­no­lo­giques ouvertes⁷. Mais la prin­ci­pale dif­fi­cul­té demeure la capa­ci­té à finan­cer l’accélération de ces entre­prises. Les star­tups euro­péennes dis­posent sou­vent des com­pé­tences et des idées néces­saires, mais peinent à chan­ger d’échelle suf­fi­sam­ment vite pour riva­li­ser avec leurs concur­rentes amé­ri­caines ou asia­tiques. Le pro­blème n’est donc pas tant tech­no­lo­gique que finan­cier. L’Europe peine encore à trans­for­mer rapi­de­ment ses inno­va­tions en acteurs indus­triels de pre­mier plan.

Le FD-SOI consti­tue un véri­table atout pour l’Europe, même s’il ne couvre pas l’ensemble des besoins. Pour les appli­ca­tions de cal­cul inten­sif, les centres de don­nées ou les infra­struc­tures d’intelligence arti­fi­cielle les plus avan­cées, le CMOS de pointe demeure incon­tour­nable. En revanche, pour des domaines comme l’ordinateur quan­tique, les micro­con­trô­leurs, l’imagerie, les cap­teurs, les appli­ca­tions low power, ou la cyber­sé­cu­ri­té, le FD-SOI offre des avan­tages impor­tants et peut consti­tuer un fac­teur de dif­fé­ren­cia­tion signi­fi­ca­tif. À condi­tion de pour­suivre les inves­tis­se­ments néces­saires, cette tech­no­lo­gie peut donc repré­sen­ter un pilier stra­té­gique sur un ensemble d’applications indus­trielles majeures.

La ques­tion des com­pé­tences consti­tue l’un des prin­ci­paux défis. Aujourd’hui, l’Europe ne dis­pose pas encore des res­sources humaines néces­saires pour déployer rapi­de­ment plu­sieurs méga-usines de pointe. C’est pré­ci­sé­ment l’un des enjeux trai­tés dans le cadre du Chips Act. En France notam­ment, des efforts impor­tants sont enga­gés dans les uni­ver­si­tés, les écoles d’ingénieurs, les orga­nismes de recherche et les labo­ra­toires afin d’augmenter les capa­ci­tés de for­ma­tion et le nombre de diplô­més dans les domaines liés à la micro­élec­tro­nique. Mais for­mer les com­pé­tences néces­saires à une indus­trie de cette ampleur demande du temps. Même avec les inves­tis­se­ments indus­triels adé­quats, la mon­tée en puis­sance des res­sources humaines s’inscrit dans une tem­po­ra­li­té longue.

L’évaluation reste déli­cate tant les tra­jec­toires indus­trielles dépendent de fac­teurs tech­no­lo­giques, humains et poli­tiques. Au-delà des défis tech­no­lo­giques eux-mêmes, il faut prendre en compte les délais de mon­tée en pro­duc­tion, les dif­fi­cul­tés de recru­te­ment et la com­plexi­té des pro­ces­sus de déci­sion euro­péens. La volon­té poli­tique existe, mais sa tra­duc­tion opé­ra­tion­nelle reste sou­vent plus lente. L’objectif est ambi­tieux et consti­tue un signal impor­tant pour l’industrie euro­péenne. Quant à savoir s’il sera effec­ti­ve­ment atteint d’ici 2030, il est encore trop tôt pour l’affirmer.

Aucun ver­rou tech­no­lo­gique unique ne semble aujourd’hui empê­cher l’Europe d’avancer. L’accès aux équi­pe­ments EUV d’ASML, par exemple, reste assu­ré puisqu’il s’agit d’une tech­no­lo­gie euro­péenne. Les prin­ci­paux freins appa­raissent davan­tage du côté des inves­tis­se­ments, des com­pé­tences, de la struc­tu­ra­tion indus­trielle, des capa­ci­tés de concep­tion et du déve­lop­pe­ment de l’écosystème entrepreneurial.

Dans le contexte géo­po­li­tique actuel, mar­qué par la mul­ti­pli­ca­tion des ten­sions inter­na­tio­nales et le retour des pré­oc­cu­pa­tions de sou­ve­rai­ne­té, l’Europe dis­pose néan­moins d’une oppor­tu­ni­té impor­tante. Les besoins crois­sants dans les sec­teurs de la défense, du spa­tial et des infra­struc­tures cri­tiques créent un envi­ron­ne­ment favo­rable au déve­lop­pe­ment de nou­velles capa­ci­tés indus­trielles. Même avec un cer­tain retard sur les pro­cé­dés les plus avan­cés, les inves­tis­se­ments enga­gés aujourd’hui pour­raient pro­duire des résul­tats signi­fi­ca­tifs à l’horizon de 5 à 10 ans.

Pas entiè­re­ment. La foca­li­sa­tion sur les nœuds tech­no­lo­giques les plus avan­cés donne par­fois une vision incom­plète des enjeux indus­triels actuels. L’une des évo­lu­tions majeures du sec­teur concerne l’intégration hété­ro­gène, c’est-à-dire la capa­ci­té à com­bi­ner plu­sieurs tech­no­lo­gies spé­cia­li­sées au sein d’un même sys­tème. L’objectif n’est plus seule­ment de fabri­quer une puce unique tou­jours plus minia­tu­ri­sée, mais d’assembler dif­fé­rents chi­plets dédiés spé­ci­fi­que­ment au cal­cul, à la mémoire, aux cap­teurs, à la ges­tion de l’énergie, à la cyber­sé­cu­ri­té ou encore aux communications.

Les tech­no­lo­gies d’intégration 3D et de packa­ging avan­cé per­mettent pré­ci­sé­ment de réunir ces dif­fé­rentes briques tech­no­lo­giques. Sur ce ter­rain, l’Europe dis­pose déjà d’atouts impor­tants. Le CEA-Leti en France, mais aus­si plu­sieurs acteurs en Alle­magne ou en Bel­gique, déve­loppent depuis plu­sieurs années des com­pé­tences recon­nues dans ces domaines. Cette approche peut répondre aux besoins de sec­teurs stra­té­giques euro­péens comme l’automobile, le spa­tial ou la défense, le quan­tique, l’IA, la com­mu­ni­ca­tion, les cap­teurs, tout en limi­tant les coûts et les risques asso­ciés à la course per­ma­nente aux pro­cé­dés les plus avancés.

L’Europe pos­sède des posi­tions solides dans plu­sieurs domaines com­plé­men­taires aux semi-conduc­teurs eux-mêmes. Les logi­ciels embar­qués, les sys­tèmes embar­qués, la cyber­sé­cu­ri­té ou encore les tech­no­lo­gies de pro­tec­tion des infra­struc­tures numé­riques consti­tuent des sec­teurs dans les­quels les acteurs euro­péens dis­posent d’une exper­tise recon­nue. Ces com­pé­tences sont essen­tielles pour sécu­ri­ser les centres de don­nées, les infra­struc­tures cloud, les ser­vices publics ou les sys­tèmes indus­triels cri­tiques. Elles repré­sentent des leviers impor­tants de sou­ve­rai­ne­té tech­no­lo­gique et per­mettent à l’Europe de conser­ver des posi­tions fortes sur des seg­ments à forte valeur ajoutée.

La ques­tion fait aujourd’hui l’objet de nom­breux débats au sein de l’écosystème euro­péen. Le quan­tique concentre déjà des inves­tis­se­ments impor­tants. Les appli­ca­tions indus­trielles res­tent encore éloi­gnées, mais ne pas inves­tir aujourd’hui revien­drait à prendre un retard poten­tiel­le­ment irré­ver­sible demain.

Les deux approches res­tent ouvertes. Paral­lè­le­ment, l’Europe gagne­rait à ren­for­cer ses inves­tis­se­ments dans les domaines où elle dis­pose déjà d’avantages com­pé­ti­tifs : l’intégration hété­ro­gène, le FD-SOI, l’Internet des objets, la robo­tique indus­trielle, l’industrie 4.0, la cyber­sé­cu­ri­té ou encore les tech­no­lo­gies des­ti­nées au sec­teur de la san­té. La micro­élec­tro­nique se situe aujourd’hui au cœur de l’ensemble de ces éco­sys­tèmes. Ren­for­cer ces filières revient donc à ren­for­cer plus lar­ge­ment la sou­ve­rai­ne­té tech­no­lo­gique européenne.

Propos recueillis par Aicha Fall