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