Semi-conducteurs : tout savoir sur ces composants essentiels à l’automobile

Nous ne sommes qu’aux prémices de l’émergence d’un secteur déjà monstrueux, qui peine à répondre à la demande globale. Et les constructeurs automobiles sont évidemment très touchés.

Vous n’êtes probablement pas passés à côté de cette actualité remontant sans cesse ces derniers mois : la pénurie de semi-conducteurs. Et l’automobile est particulièrement impactée par ces problèmes d’approvisionnement, qui entraînent des arrêts d’usines en pagaille. Nous ne comptons plus les groupes qui ont mis des ouvriers en chômage partiel, faute de voitures à assembler. Nous pourrions d’ailleurs rapprocher la situation de l’automobile à celle du cycle : si les cadres de vélo ne manquent pas nécessairement, les pénuries d’un ou plusieurs périphériques empêchent les fabricants d’assembler les vélos et de les acheminer. L’automobile souffre des mêmes maux : les constructeurs ne peuvent produire des autos, "simplement" parce que le semi-conducteur manque à l’appel (entre autres problèmes d'ordre logistique).

Il faut toutefois bien comprendre que ces mêmes constructeurs ne commandent pas directement des "semi-conducteurs". Ils en "consomment" de manière indirecte en implantant des cartes graphiques, processeurs et capteurs en tout genre dans les voitures. Mais le fond du problème est bien là : tous ces éléments électroniques indispensables à la voiture moderne sont fabriqués grâce aux semi-conducteurs.

Pour faire simple, un semi-conducteur est un matériau (un exemple : le silicium) qui est à la fois un isolant, mais qui peut toutefois conduire l’électricité. Et il est justement possible de jouer sur le degré de conductivité en "dopant" le semi-conducteur (soit pour le rendre plus conducteur, soit plus isolant). En clair, c’est l’ingrédient primaire de toute l’électronique et informatique moderne : sans eux, pas de transistor ou de diode , ces éléments essentiels aux puces et autres processeurs. La base de toutes nos technologies actuelles !

Le poids des semi-conducteurs à l’échelle mondiale
Actuellement, l’industrie du digital représente 22,5 % du PIB mondial. C’est évidemment colossal. Le digital comprend évidemment les semi-conducteurs dont l’économie était évaluée à 400 milliards de dollars en 2020. En 2035, ce chiffre devrait plus que doubler puisque le marché pourrait atteindre les 1000 milliards de dollars. Ils seraient aujourd’hui le 4e "produit" le plus échangé au monde après le pétrole brut, les véhicules et pièces détachées et le brut raffiné.

L’automobile est encore loin de la tête, mais le potentiel de croissance est grand. Actuellement, un véhicule contient en moyenne 1400 éléments électroniques (puces, processeurs…) basés sur les semi-conducteurs. Il y en aurait plus de 2400 dans une Classe S, et pas plus de 180 dans un Dacia Duster, un des véhicules les moins bien garnis en Europe.

Les semi-conducteurs dans l’automobile

Plusieurs grandes étapes sont nécessaires dans la fabrication des composants électroniques : de la création des fameuses "galettes" de silicium dans les salles blanches à l’assemblage final des cartes électroniques, et la livraison au client (équipementier, constructeur…), il peut s’écouler jusqu’à 6 mois. On comprend alors aisément pourquoi ce secteur est en forte tension, d’autant plus que l’outillage industriel est extrêmement complexe et coûteux. En résumé : on ne peut pas construire une usine en un claquement de doigt, et pour passer la crise, il faudra de la patience et une demande régulière, qui ne fasse pas des pics et des chutes.

L’automobile est devenue en l’espace de quelques années un gros client des semi-conducteurs. La connectivité (5G), les aides à la conduite (fortement dopées par les évolutions des critères de crash-tests…), les éléments de confort et d’infotainment (feux LED/matriciels, écrans tactiles, capteurs, caméras), la voiture électrique et les débuts de la conduite autonome sont autant d’explications à l’appétence sans limite de l’industrie automobile pour l’électronique.

Les origines de la crise
En 2020, la pandémie oblige l’Asie à ralentir son appareil industriel. Dans le même temps, des millions de personnes se retrouvent à la maison, souvent en télétravail, et consomment plus que jamais des appareils électroniques : smartphones, ordinateurs, le marché explose au pire moment. Les « fondeurs » qui fabriquent les semi-conducteurs ne peuvent suivre la demande, et sont toujours, en 2021, incapables de répondre à tous les secteurs de manière efficace. Parions sans trop de risques sur une situation similaire en 2022... Il a en outre fallu faire des priorités : le monde du high-tech (objets connectés en tout genre, électroménager, mobiles…) a été favorisé au détriment de l’automobile, même si cela devrait s’équilibrer rapidement.

Les principaux fabricants de semi-conducteurs en 2020

Ce classement est fait en fonction des chiffres d'affaires de chaque entreprise, mais attention : il mélange trois catégories. Il y a d'abord ce que l'on appelle les "fabless" : ces entreprises qui ne font que de la conception et de l'assemblage final. Elles commandent ainsi les semi-conducteurs et puces aux fondeurs. Lesquels font partie de la seconde catégorie : ils sont spécialisés uniquement dans la production des semi-conducteurs, pour tous types de clients. Dans ce domaine, la domination asiatique est impressionnante, puisque 75 % du marché est tenu par les chinois et coréens (TSMC est leader avec 50 % du marché à lui seul !). La troisième catégorie (IDM, pour Integrated device manufacturer) est particulière : ces entreprises font tout, de la fonderie, à l'assemblage du produit fini (processeur, puces, cartes graphiques...), en interne.

A l’heure où l’Europe souhaite rapatrier les productions sur son sol pour mieux maîtriser son industrie, force est de constater que la dépendance à l'étranger, en particulier les Etats-Unis et l'Asie, n’est pas près de disparaître.