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La fabrication de puces – une compétition technologique mondiale.
Pour les industries modernes, les puces jouent un rôle crucial. Cela s'est particulièrement vérifié 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 s'étant auparavant concentrés sur l'électroménager, les ordinateurs, les téléphones et les véhicules électriques.
Pour l'industrie russe, la pénurie de puces a été particulièrement critique en 2022, lorsque les fabricants étrangers ont successivement refusé de fournir leurs produits. La production automobile russe a été paralysée pendant plusieurs mois en raison d'une pénurie d'unités de contrôle ABS (système antiblocage des roues) et d'airbags. La situation s'est quelque peu améliorée avec le lancement d'une production nationale d'ABS à Kalouga Itelma, sous licence chinoise. Cependant, la pièce la plus complexe, le calculateur électronique, est facilement disponible en Chine. Développer un système ABS national exigerait plus d'un an de développement et un investissement de plus d'un milliard de dollars. La Russie paie aujourd'hui le prix fort de décennies de négligence. L'industrie automobile n'est qu'un exemple parmi d'innombrables chaînes de production où la Russie est contrainte de dépendre des importations de puces et de composants.
L'autosuffisance de l'industrie microélectronique dépend de nombreux facteurs, tant internes qu'externes. Les restrictions sur l'importation de semi-conducteurs de haute technologie ne visent pas seulement la Russie, mais aussi la Chine. L'entreprise néerlandaise ASM Lithography, qui produit les machines de lithographie (machines de fabrication de puces) les plus performantes au monde, est interdite par les États-Unis de vendre ses produits à la Chine. Depuis août 2022, les États-Unis ont mis en œuvre le CHIPS Act (Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors Act), également appelé Semiconductor Production Incentives Act. Son principal objectif est de relocaliser une partie de la production de microprocesseurs 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 en incitations fiscales.
Par ailleurs, les États-Unis envisagent d'interdire la fourniture à la Russie et à la Chine de processeurs graphiques avancés de Nvidia, utilisés dans la fabrication de supercalculateurs. Selon les calculs américains, une telle mesure ralentirait le développement de l'intelligence artificielle dans ces deux pays rivaux. En mars 2023, la loi CHIPS a encore renforcé les restrictions imposées à la Chine. Un embargo a été décrété sur les investissements dans la production de puces dont la finesse de gravure est inférieure à 28 nanomètres en Chine. En réponse, et afin de protéger sa sécurité et ses intérêts nationaux, Pékin a imposé des contrôles à l'exportation sur le gallium et le germanium, largement utilisés dans la fabrication 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 aspirent à l'autosuffisance en matière de puces.
En 2015, le gouvernement chinois a annoncé le programme « Made in China 2025 », visant à ce que le pays couvre plus de 70 % de ses besoins nationaux en semi-conducteurs d’ici 2025. Cependant, dès 2022, ce chiffre était tombé à seulement 16 %. Le projet a échoué malgré la position bien plus avantageuse de la Chine par rapport à la Russie actuellement.
Même pour l'Inde, pays doté d'un niveau relativement élevé en technologies de l'information, développer sa propre technologie de semi-conducteurs représente un défi. Afin d'organiser une production nationale de puces, l'Inde a fait appel à Foxconn (Taïwan). Initialement, l'objectif était une finesse de gravure de 28 nm, puis de 40 nm, mais finalement, Taïwan s'est retiré du projet. Plusieurs raisons peuvent expliquer ce retrait, mais la principale était l'impossibilité de trouver en Inde une équipe technique hautement qualifiée pour la fabrication.
La Russie n'a aucune intention de rester à l'écart de la guerre mondiale des semi-conducteurs, même si elle arrive un peu tard. Actuellement, elle peut produire des puces avec une gravure d'au moins 65 nm, voire plus, tandis que TSMC (Taïwan, Chine) maîtrise la gravure en 5 nm.
Une question qui se pose dans le conflit russo-ukrainien actuel est celle de savoir pourquoi la Russie peut lancer des missiles et d'autres armes de manière apparemment ininterrompue. La réponse réside dans le fait que les puces destinées aux missiles et autres équipements militaires peuvent être fabriquées avec une topologie de 100 à 150 nm, un type de puce que la Russie est capable de produire de manière proactive. La Russie fabrique exclusivement des puces de 65 nm sur des équipements importés sous licence, tels que des puces Nikon et ASM Lithography d'occasion.
Concernant les projets de production de puces grand public, la Russie a franchi quelques étapes préliminaires. Une usine de fabrication de puces à topologie 28 nanomètres est en construction à Zelenograd, et Mikron a obtenu un prêt de 7 milliards de roubles (environ 100 millions de dollars) pour accroître sa production. Par ailleurs, le Centre de nanotechnologie de Zelenograd développe un contrat de 5,7 milliards de roubles (70 millions de dollars) pour une machine de lithographie 130 nm. Près d'un milliard de roubles a été alloué au centre pour la fabrication d'une machine à topologie 350 nm. Bien que cette technologie soit ancienne, elle est entièrement produite localement. Cinq milliards de roubles ont été investis dans la mise en place d'un réseau de sites d'essai pour la production de puces développées, notamment à l'Institut de technologie électronique de Moscou, à Saint-Pétersbourg et dans d'autres villes russes.
Mais l'argent ne fait pas tout. Les difficultés du programme d'autosuffisance en semi-conducteurs ne se limitent pas à la complexité du produit ; d'autres problèmes entrent en jeu. Le premier est la pénurie d'ingénieurs. Des centaines de milliards de roubles peuvent être alloués à des programmes prioritaires, mais il est impossible de trouver des spécialistes hautement qualifiés. La fabrication de semi-conducteurs de pointe exige les efforts de centaines, voire de milliers, d'ingénieurs et de scientifiques. Et pas d'un seul institut ou bureau d'études, mais d'entreprises entières. Selon le journal Kommersant, en juillet 2023, 42 % des sites industriels russes étaient confrontés à une pénurie de main-d'œuvre. Kronstadt, un fabricant de drones renommé, ne parvenait pas à recruter simultanément dans neuf spécialités, notamment des profils clés comme des ingénieurs d'exploitation et de test, des ingénieurs de procédés, des assembleurs d'aéronefs et des installateurs d'équipements électriques aéronautiques. Ce problème risque de s'aggraver. Dès lors, où trouverons-nous les travailleurs nécessaires aux futures usines de fabrication de semi-conducteurs ?
Vient ensuite le défi du passage des résultats de 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 les machines de lithographie EUV. Ces machines modernes, fonctionnant aux rayons X, sont capables de fabriquer des puces dont la structure mesure 10 nm ou moins. En 2019, le principal expert de l'Institut, l'académicien honoraire Nikolaï Salashchenko, a déclaré que la Russie travaillait au développement d'une machine de lithographie dix fois moins chère que les équipements étrangers existants et espérait pouvoir la perfectionner d'ici cinq à six ans. Cette machine, très attendue, permettrait de créer des puces ultra-petites et serait adaptée à une production à petite échelle.
C'est ambitieux, mais en réalité, après près de cinq ans, aucune avancée majeure n'a été constatée dans le domaine de l'impression lithographique. Même si les scientifiques parviennent à créer un prototype, il leur faut encore développer un procédé de production et construire une usine. En théorie, la Russie pourrait concevoir un prototype d'imprimante lithographique parfait, supérieur à tous les produits de Nikon et d'ASM Lithography, mais a échoué dans sa production à grande échelle. Ce problème, fréquent à l'époque soviétique, persiste encore aujourd'hui.
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