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Fabrication de puces électroniques – concurrence technologique mondiale
Les puces jouent un rôle essentiel dans les industries modernes. Cela a été particulièrement évident lors de la récente pandémie de Covid-19. En raison d'une pénurie de composants électroniques, la production automobile mondiale a chuté d'un quart en 2021, les fabricants de puces se concentrant auparavant sur les appareils électroménagers, les ordinateurs, les téléphones et les véhicules électriques.
Pour les industries russes, la pénurie de puces a été particulièrement aiguë en 2022, lorsque les fabricants étrangers ont refusé de livrer les uns après les autres. La production automobile russe a été interrompue pendant plusieurs mois en raison d'une pénurie d'unités de contrôle ABS (système de freinage antiblocage) et d'airbags. La situation s'est quelque peu améliorée avec le lancement de la production nationale d'ABS dans la ville de Kaluga Itelma sous licence chinoise. Mais la partie la plus complexe du produit, le cerveau électronique de l'unité de contrôle, est préfabriquée en Chine. Créer son propre ABS nécessiterait plus d'un an et plus d'un milliard de dollars d'investissement. La Russie est aujourd'hui contrainte de payer le prix fort pour des décennies de négligence. L'industrie automobile n'est qu'un exemple parmi d'autres des innombrables chaînes de production où la Russie est contrainte d'utiliser des puces et des composants importés.
L'autonomie de l'industrie microélectronique dépend de nombreux facteurs, tant internes qu'externes. Les restrictions à l'importation de semi-conducteurs de haute technologie visent non seulement la Russie, mais aussi la Chine. L'entreprise néerlandaise ASM Lithography, qui produit les machines de lithographie (fabrication de puces) les plus avancées au monde, s'est vu interdire par les États-Unis de vendre ses produits à la Chine. Depuis août 2022, les États-Unis disposent du CHIPS Act (Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors Act) ou Semiconductor Manufacturing Stimulus Act. L'objectif principal est de transférer une partie de la production de micropuces aux États-Unis. Actuellement, les États-Unis produisent 70 à 75 % de leurs semi-conducteurs à Taïwan (Chine). Le CHIPS Act prévoit d'investir 52 milliards de dollars dans le développement de la production aux États-Unis et plus de 24 milliards de dollars dans des incitations fiscales connexes.
Par ailleurs, les États-Unis envisagent d'interdire la fourniture à la Russie et à la Chine de processeurs graphiques avancés de l'américain Nvidia, utilisés pour la construction de supercalculateurs. Selon les États-Unis, cela ralentira le développement des technologies d'intelligence artificielle de ces deux rivaux. En mars 2023, la loi CHIPS renforcera son emprise sur la Chine. Une interdiction a été émise sur les investissements dans la production de puces avec des structures d'interconnexion inférieures à 28 nanomètres en Chine. En réponse et pour protéger la sécurité et les intérêts nationaux, Pékin a imposé des contrôles à l'exportation sur les métaux gallium et germanium, largement utilisés dans la production de microélectronique, à compter du 1er août de cette année. La Chine produit actuellement environ 80 % du gallium et 60 % du germanium mondiaux.
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Leçons tirées des pays qui tentent de devenir autosuffisants en matière de puces électroniques
En 2015, le gouvernement chinois a annoncé le concept « Made in China 2025 », selon lequel le pays couvrirait plus de 70 % de ses besoins nationaux en semi-conducteurs d'ici 2025. Mais en 2022, ce chiffre n'était plus que de 16 %. Le projet n'a pas abouti, bien que la Chine soit désormais dans une « position » bien plus favorable que la Russie.
Pour l'Inde, pays doté d'un niveau de technologie de l'information relativement élevé, il est également très difficile de concevoir sa propre technologie de puces. Afin d'organiser sa production nationale de puces, l'Inde a fait appel à Foxconn (Taïwan). Initialement, l'objectif était une norme de fabrication de puces de 28 nm, réduite ensuite à 40 nm, mais Taïwan (Taïwan) s'est finalement retiré du projet. Les raisons peuvent être multiples, mais la principale est que l'Inde ne parvient pas à trouver une équipe technique hautement qualifiée pour la production.
La Russie n'a aucune intention de rester à l'écart de la guerre mondiale des puces, même si elle intervient un peu tard. Actuellement, elle est capable de produire des puces avec une structure de connexion d'au moins 65 nm, tandis que l'entreprise taïwanaise TSMC (Chine) maîtrise le 5 nm.
Une question soulevée dans le conflit actuel entre la Russie et l'Ukraine est de savoir comment la Russie peut lancer des missiles et autres armes à une telle infinité. La réponse est que les puces pour missiles et autres équipements militaires peuvent être fabriquées avec une structure d'interconnexion de 100 à 150 nm, une technologie sur laquelle la Russie peut prendre l'initiative. La Russie produit des puces de 65 nm exclusivement à partir d'équipements importés, auparavant sous licence, utilisant Nikon et ASM Lithography.
Concernant les projets de puces civiles, la Russie a déjà franchi quelques étapes. Une usine de fabrication de puces de 28 nanomètres est en construction à Zelenograd, et Mikron a reçu un prêt de 7 milliards de roubles (100 millions de dollars) pour accroître sa production. Par ailleurs, le Centre de nanotechnologie de Zelenograd prépare un appel d'offres de 5,7 milliards de roubles (70 millions de dollars) pour une machine de lithographie à 130 nm. Près d'un milliard de roubles ont été alloués au centre pour la création d'une machine à 350 nm. La technologie est certes ancienne, mais elle est entièrement produite en Russie. Cinq milliards de roubles sont alloués à la construction d'un réseau de sites d'essai pour la production des puces développées, notamment à l'Institut de technologie électronique de Moscou, à Saint-Pétersbourg et dans d'autres villes russes.
Mais l'argent n'est pas tout. Les difficultés du programme d'autonomie des puces ne se limitent pas à la complexité du produit, mais à d'autres problèmes. Tout d'abord, il y a la pénurie d'ingénieurs. Des centaines de milliards de roubles peuvent être alloués aux programmes prioritaires, mais les spécialistes hautement qualifiés sont rares. La création de semi-conducteurs de classe mondiale requiert les efforts de centaines, voire de milliers d'ingénieurs et de scientifiques. Et non pas d'un seul institut ou d'une seule société de conception, mais de toute une entreprise. Selon le journal Kommersant, en juillet 2023, 42 % des sites industriels russes étaient confrontés à une pénurie de main-d'œuvre. L'entreprise Kronstadt, célèbre usine de drones, ne parvenait pas à recruter simultanément des travailleurs dans neuf spécialités, dont les plus importantes étaient les ingénieurs d'exploitation et d'essais, les ingénieurs de procédés, les assembleurs d'avions et les installateurs électriques aéronautiques. Ce problème risque de s'aggraver. La question est donc de savoir où trouver de la main-d'œuvre pour les usines de microprocesseurs du futur.
Le problème suivant se pose : le transfert des résultats du laboratoire à la production de masse. Par exemple, l’Institut de physique des microstructures de l’Académie des sciences de Russie mène depuis longtemps des recherches fructueuses sur la lithographie EUV. Il s’agit de machines modernes fonctionnant aux rayons X et capables de fabriquer des puces d’une structure de 10 nm ou moins. En 2019, l’expert en chef de l’Institut, l’académicien honoraire Nikolaï Salachtchenko, a déclaré que la Russie travaillait sur un modèle de lithographie dix fois moins cher que les équipements étrangers existants et espérait que cette machine pourrait être achevée d’ici cinq à six ans. Il s’agira d’une machine très attendue pour la création de puces microscopiques, pouvant être produite à petite échelle.
C'était ambitieux, mais en réalité, après près de cinq ans, aucune avancée majeure dans la technologie de la lithographie n'était annoncée. Même si les scientifiques avaient créé un prototype, il leur aurait fallu développer un procédé de fabrication, puis construire une usine. En théorie, la Russie aurait pu développer un prototype de machine de lithographie parfait, meilleur que tout ce que Nikon et ASM Lithography avaient jamais produit, mais elle n'a pas réussi à le produire en série. Ce phénomène n'était pas rare à l'époque soviétique et l'est encore aujourd'hui.
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