Usines automatisées et mines de quartz : d'où vient vraiment la capacité de production de puces

IBM a fait tourner en 1970 une ligne de fabrication de tranches entièrement automatisée, qui sortait des circuits intégrés en moins d'une journée. IEEE Spectrum l'a raconté dans un article de décembre 2024 consacré au projet SWIFT. Bill Harding dirigeait ce projet sur le site d'East Fishkill, dans l'État de New York. Il fallait en moyenne 5 heures pour achever chaque couche du procédé.

Les usines modernes les plus rapides prennent 19 heures par couche de traitement, et la moyenne du secteur est de 36 heures, selon le même article. IEEE Spectrum note que les puces actuelles utilisent davantage de couches et des tranches plus grandes. Ces facteurs ne comblent pas entièrement l'écart. Cette histoire compte parce que la plupart des analyses actuelles de la capacité dans les semi-conducteurs traitent le problème comme une question d'argent et de bâtiments. Les éléments du dossier suggèrent que les contraintes les plus dures se situent ailleurs : dans la conception des procédés, dans les matériaux, et dans la vitesse à laquelle les tranches passent d'une étape à l'autre.

L'argent circule, mais pas de façon uniforme

L'Inde a dévoilé le 15 juillet 2026 un programme de fabrication de téléphones mobiles de 625 milliards de roupies (environ 6,5 milliards de dollars), étalé sur cinq ans. Il offre des incitations de 2,25 % à 5 % des ventes éligibles et 1,5 % supplémentaires pour l'approvisionnement local en composants clés, rapporte TechCrunch. New Delhi a également engagé 1 280 milliards de roupies de plus (environ 13,3 milliards de dollars) pour la fabrication nationale de semi-conducteurs. Le pays élargit ainsi un programme d'incitations de 10 milliards de dollars lancé en 2021.

Le défi d'échelle est sans détour. La Chine représentait 63 % de la production mondiale de smartphones en 2025, contre 18 % pour l'Inde, selon les chiffres de Counterpoint Research cités par TechCrunch. Apple fabrique environ 25 % de ses iPhone en Inde, indique le rapport.

La Malaisie emprunte une autre voie. Son deuxième ministre des Finances, Amir Hamzah Azizan, a déclaré à CNBC lors des réunions de printemps du FMI à Washington, mercredi, que « le secteur des semi-conducteurs est désormais dans un cycle haussier, et la Malaisie en bénéficiera ». Il a affirmé que le pays ne considère pas la Chine, son premier partenaire commercial, comme un rival : « Je pense qu'en réalité, la croissance est suffisante pour que tout le monde en profite. » La Malaisie détient 13 % du marché mondial de l'emballage, de l'assemblage et des tests de puces, selon un rapport de la Malaysian Investment Development Authority daté du 18 février. Le gouvernement affiche un objectif : remonter la chaîne de valeur à partir de ce travail en aval.

Le problème du quartz n'a pas disparu

La capacité dépend aussi de matériaux qu'aucun programme d'incitations ne peut produire par magie. Spruce Pine, en Caroline du Nord, abrite les seules installations au monde produisant du quartz ultra-pur, rapportait Tom's Hardware le 1er octobre 2024, après que l'ouragan Helene a apporté plus de deux pieds de pluie sur la ville.

Sibelco a confirmé une suspension de ses opérations, selon ce rapport. The Quartz Corp a de son côté déclaré à The Verge qu'il était trop tôt pour déterminer si son usine de production de quartz de haute pureté avait été touchée. Les routes et les communications étaient coupées, ce qui rendait l'évaluation des dégâts difficile.

L'analyse de Brian Potter pour Construction Physics, publiée en novembre 2024, nuance les versions les plus apocalyptiques de cette histoire. Les creusets en quartz sont nécessaires à la plupart de la fabrication de semi-conducteurs, et Spruce Pine fournit l'essentiel de ce quartz. Mais ce n'est pas tout à fait un pivot irremplaçable. Les alternatives ne sont pas encore développées, pas tout à fait aussi bonnes et pas tout à fait aussi bon marché, selon ses termes.

Les chiffres qu'il cite sont précis. Le quartz de haute pureté coûte de l'ordre de 10 000 dollars la tonne, les creusets coûtent plusieurs milliers de dollars pièce et durent environ 400 heures de fonctionnement. Un four Czochralski consomme de l'ordre de 20 à 25 creusets par an. Une étude qu'il cite estimait que 30 % du coût de fabrication des lingots de silicium monocristallin provenait des creusets.

Spruce Pine produirait entre 180 000 et 200 000 tonnes de quartz de haute pureté par an, contre environ 30 000 tonnes de production totale de quartz de haute pureté en 2015, selon Potter. Deux entreprises y exploitent des mines : Covia, filiale de la société minière belge Sibelco, et the Quartz Corp, une société minière norvégienne.

Les fabricants d'équipements s'étendent eux aussi. Texas Instruments a annoncé le 24 octobre 2024 avoir lancé la production de semi-conducteurs de puissance en GaN dans son usine d'Aizu, au Japon, quadruplant sa capacité interne de GaN sur ses sites américains et japonais. Mohammad Yunus, vice-président senior de la technologie et de la fabrication chez TI, a déclaré que l'entreprise vise à porter sa fabrication interne à plus de 95 % d'ici 2030. TI a aussi indiqué avoir piloté avec succès des procédés de fabrication GaN sur des tranches de 300 mm.

Rien de tout cela ne résout l'écart qu'IBM avait comblé en 1970. Une usine peut être construite et financée, une mine peut être réparée. Faire passer une couche en cinq heures est un problème de conception, et le dossier montre qu'il a déjà été résolu.