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Fabrication de puces électroniques – une compétition technologique mondiale
Pour les industries modernes, les puces jouent un rôle très important. Cela a notamment été clairement démontré 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 sera particulièrement aiguë en 2022, lorsque les fabricants de puces étrangers refuseront de les fournir les uns après les autres. La production automobile russe est à l’arrêt depuis 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 difficile du produit, le cerveau électronique du contrôleur, est préfabriqué 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 obligée de payer le prix de ses décennies d’oubli. L’industrie automobile n’est qu’un exemple parmi d’autres des innombrables chaînes de production dans lesquelles la Russie est obligée d’utiliser des puces et des composants importés.
L’autonomie de l’industrie microélectronique dépend de nombreux facteurs, tant internes qu’externes. Les restrictions sur les importations de semi-conducteurs de haute technologie visent non seulement la Russie mais aussi la Chine. L'entreprise néerlandaise ASM Lithography, qui fabrique 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 relocaliser une partie de la production de puces électroniques aux États-Unis. Actuellement, les États-Unis produisent 70 à 75 % des semi-conducteurs à Taïwan (Chine). Le CHIPS Act prévoit d’investir 52 milliards de dollars dans le développement de l’industrie manufacturière aux États-Unis et plus de 24 milliards de dollars dans des incitations fiscales connexes.
En outre, 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 construire des supercalculateurs. Selon les calculs américains, cela ralentira le développement de la technologie d’intelligence artificielle de ces deux rivaux. En mars 2023, la loi CHIPS va encore durcir les mesures à l’encontre de la Chine. Une interdiction a été imposée 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 microélectronique, à partir du 1er août de cette année. La Chine produit actuellement environ 80 % du gallium mondial et 60 % du germanium.
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Les leçons 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 d'ici 2025, le pays répondra à plus de 70 % de ses besoins nationaux en semi-conducteurs. Mais d’ici 2022, ce chiffre ne sera plus que de 16 %. Le projet n’a pas été un succès même si la Chine se trouve désormais dans une « position » beaucoup plus favorable que la Russie.
Pour l’Inde, un pays doté d’un niveau de technologie de l’information assez élevé, il est également très difficile de planifier la construction de sa propre technologie de puces. Pour organiser la production nationale de puces électroniques, l’Inde a invité Foxconn de Taiwan (Chine). Au départ, ils visaient un processus de fabrication de puces de 28 nm, pour ensuite l'abaisser à 40 nm, mais en conséquence, Taïwan (Chine) a abandonné le projet. Il peut y avoir de nombreuses raisons, mais la principale est qu’en Inde, il n’est pas possible de trouver une équipe technique hautement qualifiée pour la fabrication.
La Russie n’a pas l’intention de rester en dehors de la guerre mondiale des puces électroniques, même si c’est un peu tard. Actuellement, la Russie peut produire des puces avec une structure de connexion d'au moins 65 nm ou plus, tandis que la société taïwanaise TSMC (Chine) maîtrise 5 nm.
Une question qui se pose dans le conflit actuel entre la Russie et l’Ukraine est de savoir pourquoi la Russie peut lancer des missiles et d’autres armes à l’infini. La réponse est que les puces pour missiles et autres équipements militaires peuvent être construites avec une interconnexion de 100 à 150 nm, que la Russie peut maîtriser. La Russie produit des puces 65 nm exclusivement à partir d'équipements importés sous licence, utilisés par Nikon et ASM Lithography.
En ce qui concerne les projets de production de puces civiles, la Russie a fait quelques premiers pas. Une usine de puces d'interconnexion de 28 nanomètres est en construction à Zelenograd, et Mikron a reçu un prêt de 7 milliards de roubles (environ 100 millions de dollars) pour accroître sa production. En outre, le Centre de nanotechnologie de Zelenograd élabore un appel d'offres de 5,7 milliards (70 millions de dollars) pour une machine de lithographie de 130 nm. Près d'un milliard de roubles ont été alloués au centre pour la création d'une machine avec une structure d'interconnexion de 350 nm. La technologie est évidemment ancienne, mais elles sont entièrement fabriquées localement. Cinq milliards de roubles sont alloués à la construction d'un réseau de sites d'essai pour la fabrication des puces développées, comme à l'Institut de technologie électronique de Moscou, à Saint-Pétersbourg. Saint-Pétersbourg et d'autres villes de Russie.
Mais l’argent n’est pas tout. Les difficultés auxquelles est confronté le programme d’autonomie des puces ne se limitent pas à la complexité du produit, mais également à d’autres problèmes. Le premier problème est la pénurie de personnel d’ingénierie. Des centaines de milliards de roubles peuvent être alloués à des programmes prioritaires, mais on ne trouve pas de spécialistes hautement qualifiés. La création de semi-conducteurs de classe mondiale nécessite les efforts de centaines, voire de milliers d’ingénieurs et de scientifiques. Et pas d’un seul institut ou d’une seule société de design, mais de toute une entreprise. Selon le journal Kommersant, en juillet 2023, 42 % des établissements industriels russes étaient confrontés à une pénurie de travailleurs. L'entreprise Kronstadt, célèbre fabricant de drones, ne parvenait pas à trouver de la main d'œuvre dans neuf spécialités à la fois, les principales étant les ingénieurs d'essais et d'exploitation, les ingénieurs de procédés, les assembleurs d'avions et les installateurs d'équipements électriques pour avions. Ce problème pourrait désormais s’aggraver encore. La question est donc de savoir où trouver la main d’œuvre pour les usines de puces électroniques du futur.
Vient ensuite le problème du transfert des résultats du laboratoire à la production de masse. Par exemple, l’Institut de physique microstructurale de l’Académie des sciences de Russie mène depuis longtemps des recherches très fructueuses sur la lithographie EUV. Il s’agit de machines modernes qui fonctionnent aux rayons X et sont capables de fabriquer des puces avec des structures 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 une machine de lithographie qui serait dix fois moins chère que les appareils étrangers existants et espérait que la machine pourrait être achevée dans cinq à six ans. Il s’agira d’une machine très attendue pour créer des puces microscopiques et pouvant être fabriquée à petite échelle.
C'était ambitieux, mais en réalité, après presque cinq ans, on n'avait toujours pas entendu parler d'une percée dans la technologie de la lithographie. Même si les scientifiques créent ce prototype d’appareil, ils doivent encore construire le processus de fabrication, puis construire une usine. En théorie, la Russie pourrait développer un prototype parfait de machine de lithographie, meilleure que tout ce que Nikon et ASM Lithography pourraient produire, mais elle échouerait dans la production de masse. Ce n’était pas rare à l’époque soviétique et constitue toujours un problème aujourd’hui.
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