Semi-conducteurs : Toute l’économie mondiale dépendante de Taiwan

Un article de Yang Jie, Stephanie Yang et Asa Fitch dans le Wall Street Journal

La plupart des consommateurs n’en ont pas conscience, mais les semi-conducteurs du taïwanais Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSMC) sont présents partout.

L’entreprise fabrique la quasi-totalité des puces électroniques les plus sophistiquées, ainsi qu’une bonne partie des semi-conducteurs les plus simples. Ces composants se trouvent dans des milliards de produits faisant appel à l’électronique intégrée, des iPhones aux ordinateurs personnels en passant par les voitures, sans signaler de manière évidente l’identité de leur fabricant. TSMC fournit pourtant les marques qui conçoivent ces produits et jouissent, elles, d’une notoriété mondiale – Apple ou encore Qualcomm.

Ces dernières années, le groupe taïwanais est apparu comme le producteur de semi-conducteurs le plus important au monde, et son influence sur l’économie mondiale est considérable. Fort d’une capitalisation boursière d’environ 550 milliards de dollars, il occupe le onzième rang du classement international des entreprises cotées.

La position dominante de TSMC constitue cependant un facteur de fragilité pour le reste du monde. De plus en plus de technologies nécessitant l’utilisation de puces extrêmement complexes, les semi-conducteurs sont toujours plus nombreux à sortir des usines TSMC et ce, à l’heure où Taïwan cristallise les tensions entre les Etats-Unis et la Chine, Pékin revendiquant la propriété de l’île.

Selon les analystes, il sera difficile pour d’autres fabricants de rattraper le taïwanais dans une activité qui requiert des investissements massifs. Or TMSC ne peut pas produire assez pour satisfaire toute la demande – cette réalité a été mise en lumière par l’actuelle pénurie mondiale de semi-conducteurs, laquelle a ajouté au chaos des goulots d’étranglement, de la hausse des prix finaux et des dispositifs de chômage partiel qui ont notamment affecté le secteur automobile.

Sa technologie est tellement avancée que le groupe fabrique désormais 92 % environ des semi-conducteurs les plus sophistiqués au monde, munis de transistors dont la taille équivaut à moins d’un millième de l’épaisseur d’un cheveu humain

Cette situation n’est pas sans rappeler la dépendance passée de l’ensemble de la planète au pétrole du Moyen-Orient, toute instabilité locale menaçant d’ébranler l’ensemble des secteurs. Les entreprises taïwanaises, petits fabricants compris, ont représenté quelque 65 % des recettes mondiales issues de la production externalisée de semi-conducteurs au premier trimestre 2021, selon la société de recherche spécialisée TrendForce, basée à Taïwan. TMSC a généré 56 % des recettes mondiales.

Dépendre des puces taïwanaises « constitue une menace pour l’économie mondiale », affirmait de son côté récemment la société de recherche Capital Economics.

Cotée à la Bourse de New York, TSMC a annoncé un bénéfice de 17,6 milliards de dollars l’an dernier, pour un chiffre d’affaires d’environ 45,5 milliards.

Sa technologie est tellement avancée, explique Capital Economics, que le groupe fabrique désormais 92 % environ des semi-conducteurs les plus sophistiqués au monde, munis de transistors dont la taille équivaut à moins d’un millième de l’épaisseur d’un cheveu humain. Le reste de la production est assuré par Samsung Electronics. La plupart des quelque 1,4 milliard de processeurs de smartphones au monde sont fabriqués par TSMC.

Le groupe taïwanais produit jusqu’à 60 % des microcontrôleurs nécessaires à l’automatisation des véhicules, selon la société de conseil IHS Markit.

Dans ces composants moins avancés, TSMC évalue sa part de marché à 35 % environ. La porte-parole de l’entreprise Nina Kao a écarté l’idée selon laquelle le monde était trop dépendant de TSMC, compte tenu des nombreux domaines de spécialisation que compte la chaîne d’approvisionnement mondiale des semi-conducteurs.

Les Etats-Unis, l’Europe et la Chine s’efforcent de réduire leur dépendance vis-à-vis des semi-conducteurs taïwanais. Si les Etats-Unis continuent de dominer le monde dans la conception et la propriété intellectuelle des semi-conducteurs grâce à des géants comme Intel, Nvidia ou Qualcomm, ils ne représentent plus désormais que 12 % de la production mondiale de puces, contre 37 % dans les années 1990, selon le Boston Consulting Group.

Le plan d’infrastructures du président Biden prévoit de consacrer 50 milliards de dollars au renforcement de la production locale de semi-conducteurs. La Chine, de son côté, a fait de son indépendance en la matière l’un des piliers de sa stratégie nationale. L’Union européenne quant à elle vise à produire au moins 20 % des puces mondiales de nouvelle génération en 2030, dans le cadre d’un plan de 150 milliards de dollars dédié aux industries numériques.

En mars, Intel a annoncé l’investissement de 20 milliards de dollars dans la construction de deux nouveaux sites de production aux Etats-Unis. Trois mois auparavant, Bob Swan, qui dirigeait alors le groupe américain, était parti en jet privé à Taïwan pour voir si TMSC pourrait assurer une partie de la fabrication de ses puces les plus récentes, selon des sources proches du dossier – un contrat d’une valeur potentielle de plusieurs milliards de dollars.

Les dirigeants de TSMC étaient prêts à aider Intel, mais pas selon ses termes, et ils n’étaient pas d’accord sur le prix, a précisé l’une des sources. Les négociations n’ont toujours pas abouti, selon celle-ci.

Intel a remercié M. Swan en janvier, le groupe cherchant à réparer des erreurs qui l’ont laissé potentiellement dépendant de TSMC. La capitalisation boursière d’Intel s’élève à 225 milliards de dollars environ, soit la moitié de celle du groupe taïwanais.

Ce dernier se voit également pressé par les Etats-Unis et l’Allemagne d’augmenter ses approvisionnements, dans un contexte de fermetures de sites de production et de pertes de recettes dans l’automobile, le secteur ayant été le premier à souffrir de la pénurie actuelle de semi-conducteurs.

Une rencontre entre fabricants de semi-conducteurs et constructeurs automobiles organisée en mai par l’administration Biden a permis certains progrès, mais l’insatisfaction demeure, les constructeurs automobiles américains estimant ne pas avoir encore obtenu de précisions de la part de TSMC sur la manière dont il compte augmenter sa production, ont indiqué des sources proches du dossier.

TSMC a affirmé qu’il avait pris des mesures sans précédent et accru sa production de microcontrôleurs de 60 % par rapport à 2020.

Une avance difficile à rattraper

Selon les analystes, les grandes tendances du secteur, de même que la culture d’entreprise de TSMC, axée sur la performance, et ses moyens considérables, compliqueront la création à court terme d’une chaîne d’approvisionnement plus diversifiée dans les semi-conducteurs.

Les semi-conducteurs se caractérisent aujourd’hui par une complexité et une intensité en capital telles qu’un producteur qui se laisse distancer peut difficilement rattraper son retard. Des entreprises peuvent consacrer des milliards de dollars et de nombreuses années à tenter de se mettre à niveau, et voir l’horizon s’éloigner toujours davantage.

Une seule usine de fabrication de semi-conducteurs peut coûter jusqu’à 20 milliards de dollars. Un outil essentiel à la production de puces avancées, servant à l’impression de circuits complexes sur silicium, vaut plus de 100 millions de dollars, et sa livraison nécessite plusieurs avions.

Nombre d’analystes estiment que la Chine ne tentera pas de mettre la main sur Taïwan dans un avenir proche dans la mesure où une telle initiative risquerait de perturber ses propres approvisionnements en semi-conducteurs

Les propres projets d’expansion de TSMC coûteront 100 milliards de dollars sur les trois prochaines années, soit près du quart des investissements du secteur dans son ensemble, selon la société de recherche spécialisée VLSI Research.

Les autres pays devraient dépenser au minimum 30 milliards de dollars par an pendant au moins cinq ans pour « avoir des chances raisonnables » de rattraper TSMC et Samsung, selon un récent rapport d’IC Insight, une autre société de recherche.

Les autorités américaines estiment que les risques de conflit ont augmenté après le renforcement par la Chine de ses activités militaires à proximité de Taïwan, un sujet qui a inspiré les remontrances publiques formulées dernièrement par les pays du G7 à l’encontre de Pékin. Cependant, nombre d’analystes estiment que la Chine ne tentera pas de mettre la main sur Taïwan dans un avenir proche dans la mesure où une telle initiative risquerait de perturber ses propres approvisionnements en semi-conducteurs.

Les dirigeants taïwanais voient dans le secteur local des semi-conducteurs un « bouclier de silicium », protégeant l’île contre un conflit ouvert avec la Chine. Le gouvernement taïwanais a multiplié les subventions au secteur ces dernières années, soulignent les analystes.

La porte-parole de TSMC, Mme Kao, a affirmé que la réussite de l’entreprise tenait au fait qu’elle s’était trouvée au bon endroit au bon moment, forte du modèle stratégique adéquat. Si le gouvernement taïwanais a joué un rôle essentiel dans ses investissements initiaux, l’entreprise ne reçoit pas de subventions pour construire des usines, a-t-elle assuré.

Un goût pour le risque

Lorsque Morris Chang a fondé TSMC en 1987 dans l’idée que de nombreuses entreprises décideraient d’externaliser leur production de semi-conducteurs en Asie, le succès était loin d’être garanti.

M. Chang, qui est aujourd’hui âgé de 89 ans et aime jouer au bridge et lire Shakespeare, a passé son enfance en Chine continentale et à Hong Kong avant de rejoindre les Etats-Unis en 1949, où il a étudié à Harvard puis au Massachusetts Institute of Technology. Il a travaillé près de trois décennies aux Etats-Unis, pour l’essentiel chez Texas Instruments.

A la création de TSMC, les géants comme Intel ou Texas Instruments s’enorgueillissaient de concevoir et fabriquer des semi-conducteurs sous leurs propres marques. Le fondateur d’Advanced Micro Devices (AMD), W.J. « Jerry » Sanders III, est connu pour avoir déclaré que pour être pris au sérieux dans le secteur, il fallait avoir ses propres usines de fabrication.

Le gouvernement taïwanais lui ayant apporté la moitié environ de ses financements initiaux, TSMC a ensuite gagné du terrain en se positionnant comme la Suisse des semi-conducteurs. Des entreprises comme Nvidia et Qualcomm ont compris qu’en s’associant à TSMC, elles pouvaient se concentrer davantage sur les activités de conception sans avoir à gérer les difficultés propres à la production, ou s’inquiéter de devoir transférer leurs droits de propriété intellectuelle à un concurrent. AMD a vendu ses sites de fabrication et est devenu le premier client de TSMC, et d’autres grands acteurs du secteur ont suivi son exemple, jusqu’à ce qu’il ne reste plus qu’une poignée de fabricants.

Chaque nouveau client gagné par TSMC renforçait son trésor de guerre, lui permettant d’investir des montants considérables dans ses capacités de production. « La puissance de ce modèle n’est apparue clairement qu’une fois qu’il a atteint une taille énorme, note David Yoffie, professeur à la Harvard Business School et ancien administrateur d’Intel. A ce moment-là, la donne a changé. »

TSMC a doublé la mise sur la recherche et le développement, même pendant la crise financière mondiale. A l’heure où d’autres réduisaient la voilure, M. Chang a augmenté les investissements du groupe de 42 % en 2009, à 2,7 milliards de dollars, mettant à niveau ses capacités de production à temps pour profiter du boom des smartphones.

Pour honorer la première commande d’Apple, TSMC a dépensé 9 milliards de dollars et mobilisé 6 000 personnes vingt-quatre heures sur vingt-quatre afin de construire un site de fabrication à Taïwan dans un délai record de onze mois. TSMC est aujourd’hui le fournisseur exclusif des principaux processeurs d’iPhones

Le groupe a connu un tournant en 2013, lorsqu’il a commencé à travailler à la production de masse de semi-conducteurs pour les téléphones portables d’Apple, qui est aujourd’hui son client le plus important. Auparavant, Samsung (qui fabrique ses propres smartphones) était le fournisseur exclusif de microprocesseurs pour les iPhones.

Pour honorer la première commande d’Apple, TSMC a dépensé 9 milliards de dollars et mobilisé 6 000 personnes vingt-quatre heures sur vingt-quatre afin de construire un site de fabrication à Taïwan dans un délai record de onze mois. TSMC est aujourd’hui le fournisseur exclusif des principaux processeurs d’iPhones.

En 2014, alors qu’il s’efforçait de concevoir des semi-conducteurs de pointe, le groupe taïwanais a réorganisé son équipe de recherche et développement, 400 ingénieurs répartis en trois équipes se relayant nuit et jour, racontent d’anciens et nouveaux employés. Certains d’entre eux parlent à ce sujet du projet de la « crise de foie » parce qu’ils pensent que le fait d’avoir dû travailler à des heures tardives a endommagé leur foie.

TSMC a beaucoup parié également sur la lithographie extrême ultraviolet (EUV), une technologie qui fait appel à un certain type de laser pour graver des circuits dans des microprocesseurs d’épaisseur inférieure à ce qui était possible auparavant, permettant aux puces de fonctionner plus rapidement.

Intel a été le premier grand investisseur dans cette technologie, y ayant consacré plus de 4 milliards de dollars en 2012. Toutefois, il avait été plus lent que son rival à adopter la lithographie EUV et se montrait sceptique quant à ses capacités. Intel a fini par décider qu’il serait plus sûr de tenter d’améliorer les techniques de lithographie existantes.

De son côté, TSMC a collaboré avec le néerlandais ASML, la seule entreprise aujourd’hui capable de fabriquer des machines qui gravent des semi-conducteurs à l’aide de la lithographie EUV, et a ainsi mis ses concurrents à distance. Peter Wenninck, le directeur général d’ASML, affirme que M. Chang s’est lancé dans ce partenariat il y a cinq ans environ après une conversation de quelques minutes seulement, autour d’un thé, dans son bureau à Taïwan. M. Chang a pris sa retraite en 2018.

En adoptant la technologie EUV, TSMC est devenue l’une des deux seules entreprises, avec Samsung, à produire les semi-conducteurs les plus avancés intégrant les plus petits transistors possibles pour la fabrication des meilleurs smartphones au monde.

Intel a accéléré sa transition vers la lithographie EUV sous la houlette de son nouveau patron, Pat Gelsinger.

Entre deux feux

TSMC dominant de plus en plus le secteur des semi-conducteurs, il est devenu plus difficile pour l’entreprise de rester neutre, notamment lorsque les tensions se sont accrues entre les Etats-Unis et la Chine, deux de ses marchés les plus importants.

Face aux pressions croissantes de Washington sur Pékin, TSMC a suspendu l’an dernier les commandes de Huawei, qui était auparavant son premier client chinois, et s’est engagé à construire une usine de 12 milliards de dollars dans l’Arizona. L’administration Trump a promis 3 milliards de dollars de mesures incitatives, selon deux personnes proches du dossier, mais les financements n’ont pas encore été alloués.

Si l’usine en Arizona contribuera à augmenter la production américaine de semi-conducteurs, elle ne conférera pas d’avance technologique aux Etats-Unis. A son entrée en service en 2024, le site devrait produire des puces de technologie 5 nanomètres. Celles-ci devraient alors se voir dépasser par des puces de technologie 3 nanomètres, qui seront fabriquées par TSMC à Taïwan.

Concernant les microcontrôleurs pour le secteur automobile, TSMC s’est montré contrarié en privé que les constructeurs le pressent de leur accorder la priorité, selon des sources proches du dossier. Au début de la pandémie l’année dernière, les constructeurs automobiles avaient réduit leurs commandes. Lorsque la demande s’est redressée, TSMC avait alloué ses capacités de production à d’autres produits.

Selon les analystes, le groupe n’est guère porté à faire machine arrière. Les semi-conducteurs pour l’automobile, moins lucratifs, ne représentent que 4 % environ de ses recettes.

Devant recourir au chômage partiel et réduire leur production fin 2020 face la pénurie de semi-conducteurs, les constructeurs automobiles allemands ont exhorté le gouvernement à faire pression sur Taïwan. Le ministre allemand de l’Economie, Peter Altmaier, a adressé une lettre aux autorités taïwanaises, les priant de s’assurer que TSMC augmente ses approvisionnements en soulignant que la pénurie de semi-conducteurs risquait de compromettre la reprise économique mondiale.

M. Altmaier a récemment déclaré devant des correspondants étrangers réunis à Berlin que les négociations se poursuivaient, sans toutefois fournir davantage de précisions.

En mai, Audi a mis quelque 10 000 employés au chômage partiel, suspendant la production de certains de ses modèles les plus vendus dans deux usines.

Dimitri Dotis, spécialiste de la marque Audi chez Audi Tysons Corner, un concessionnaire en Virginie, a ainsi résumé la situation dans une note à ses clients : « La quasi-totalité des semi-conducteurs utilisés dans toutes les nouvelles voitures, y compris celles d’Audi, sont fabriqués par TSMC à Taïwan. Ils s’attendent à ce que les goulots d’étranglement dans la chaîne d’approvisionnement durent tout au long de 2022. »

William Boston, Bojan Pancevski et Ben Foldy ont contribué à cet article

(Traduit à partir de la version originale en anglais par Anne Montanaro)

Traduit à partir de la version originale en anglais