Mon royaume pour une puce : la pénurie de semi-conducteurs se prolonge jusqu'en 2022

Le monde est avide de produits améliorés par un volume croissant de puces, mais il devra attendre tout au long de 2022 que l'offre rattrape la demande croissante, en particulier pour les puces fabriquées localement. Deloitte Global prévoit que de nombreux types de puces seront toujours en pénurie tout au long de l'année 2022, et que les délais d'approvisionnement de certains composants se prolongeront jusqu'en 2023, ce qui signifie que la pénurie aura duré 24 mois avant de se résorber, une durée similaire à celle de la pénurie de puces de 2008-2009.¹

Voici maintenant les bonnes nouvelles. La pénurie durera jusqu'en 2022, mais elle sera moins grave qu'à l'automne 2020 ou pendant la majeure partie de 2021, et elle ne touchera pas toutes les puces. Au milieu de l'année 2021, les clients attendaient entre 20 et 52 semaines pour de multiples types de semi-conducteurs, ce qui entraînait des retards de fabrication ou des arrêts de production qui se traduisaient par des pertes de revenus se chiffrant en dizaines, voire en centaines de milliards de dollars. D'ici à la fin de 2022, nous prévoyons que ces délais seront plus proches de 10 à 20 semaines et que l'industrie retrouvera l'équilibre au début de 2023.

C'est une simple question de demande et de demande

La longueur de la pénurie de puces se résume à un facteur primordial : Une forte hausse de la demande, stimulée par la transformation numérique et accélérée par la pandémie. Et les appareils grand public ne sont pas les seuls, ni même les principaux, moteurs de cette demande. Chaque produit mécanique dans l'industrie devient de plus en plus numérique, et chaque secteur vertical devient de plus en plus dépendant de la numérisation. Par exemple :

• La demande de puces pour les appareils et les centres de données a explosé en 2020 et 2021.² La pandémie a entraîné une hausse des ventes de PC de plus de 50 % par rapport à l'année précédente au début de 20212, tandis que les achats de puces pour les centres de données de l'informatique en nuage ont augmenté de 30 %.³ Bien que la croissance dans ces deux domaines ait légèrement ralenti au cours des derniers mois de 2021, la demande en 2022 devrait rester bien supérieure aux tendances à long terme. 
•  L'utilisation de puces par l'industrie automobile connaît une croissance rapide et continuera probablement à croître dans un avenir prévisible. En 2010, une voiture moyenne contenait des micropuces d'une valeur de 300 USD. Les voitures devenant de plus en plus numériques, ce chiffre dépassera probablement les 500 dollars américains en 2022, soit un total de plus de 60 milliards de dollars américains pour l'année.⁴ Bien que certains signes indiquent que la pénurie de puces de l'industrie automobile s'atténuait à l'été 2021,⁵ les délais de livraison étaient toujours plus longs que d'habitude et les constructeurs automobiles réduisaient toujours la production.⁶
• L'utilisation des puces par le secteur des soins de santé va probablement se développer. Les organismes de réglementation approuvent les dispositifs de soins de santé à domicile connectés tels que les wearables et les patchs intelligents dont l'utilisation pourrait s'étendre à des centaines de millions d'unités, notamment en raison de l'augmentation des visites virtuelles.⁷
• La demande de puces spécialisées pour l'intelligence artificielle - plus précisément pour l'apprentissage automatique et l'inférence - devrait croître de plus de 50 % par an dans toutes les catégories informatiques au cours des prochaines années, la plupart de ces puces nécessitant les techniques de fabrication les plus récentes et les plus performantes. ⁸

L'industrie automobile est peut-être la plus connue pour avoir été touchée par la pénurie de puces. Mais les constructeurs automobiles et les autres clients finaux ne sont pas les seuls à se préoccuper de la pénurie de puces : toute la chaîne d'approvisionnement est également concernée. La plupart des chaînes d'approvisionnement sont conçues pour être consolidées et rentables, mais elles peuvent s'en trouver fragilisées. La visibilité limitée et le manque de communication en temps réel entre les différents niveaux de fournisseurs peuvent entraîner un "effet de fouet", c'est-à-dire que les petites variations de la demande sont amplifiées, ce qui entraîne une forte volatilité cumulative de la demande^.9

Les fabricants de puces se démènent pour rattraper leur retard. Les trois plus grands fabricants de semi-conducteurs au monde ont annoncé des dépenses d'investissement annuelles cumulées de plus de 60 milliards de dollars US pour 2021 et dépenseront probablement encore plus en 2022.¹⁰ Une partie de ces dépenses est consacrée à l'augmentation de la capacité des usines existantes, mais une autre partie concerne la construction de nouvelles installations, comme les deux nouvelles usines d'Intel en Arizona, pour un montant de plus de 20 milliards de dollars US.¹¹ En outre, l'investissement global en capital-risque dans les jeunes entreprises de semi-conducteurs aura plus que triplé en 2021 et 2022 par rapport à la moyenne annuelle des 15 années précédentes. Même si elles se concentrent principalement sur la conception de puces plutôt que sur leur fabrication, ces entreprises voudront toutes fabriquer des puces pour utiliser les capacités encore limitées.¹²

Pour se prémunir contre les pénuries futures, les gouvernements font pression pour augmenter l'offre locale. En 2020, 81 % des contrats de fabrication de semi-conducteurs étaient basés à Taïwan ou en Corée du Sud.¹³ Les États-Unis,¹⁴ l'Union européenne¹⁵ et la Chine¹⁶ se sont tous engagés à accroître la capacité de fabrication de semi-conducteurs de leur pays ou région, un processus appelé localisation. La localisation ne vise pas seulement à éviter les pénuries, mais aussi à renforcer la sécurité nationale : La proposition de loi CHIPS for America, d'un montant de 52 milliards de dollars américains, faisait partie de l'autorisation de la défense nationale.¹⁷

Ces initiatives de localisation sont un effort pour réduire le risque créé par la concentration historique de l'industrie des puces dans un très petit nombre de zones géographiques : La Silicon Valley dans le passé, et Taiwan et la Corée du Sud plus récemment. Ce regroupement a permis d'améliorer l'efficacité, les délais d'exécution et la rentabilité en période de prospérité, mais comme nous l'avons vu, il amplifie également le risque. Si, comme cela semble probable, plusieurs pays décident d'atténuer ce risque en construisant leurs propres capacités de production, le taux d'utilisation des capacités de l'industrie dans son ensemble pourrait avoir tendance à baisser par rapport aux dernières décennies, mais il restera probablement volatile. À long terme, cela signifierait probablement moins de pénuries au prix d'une certaine efficacité.

 Les efforts de localisation, cependant, prendront du temps. L'augmentation de la capacité de fabrication des puces est un processus lent, à juste titre : Les puces de pointe ont été qualifiées de dispositifs les plus complexes jamais fabriqués, et il faut aux fabricants de puces les plus experts au monde des milliards de dollars, des années et toute leur expertise pour mettre en place une nouvelle usine et la faire fonctionner.¹⁸

Des pénuries dont les observateurs occasionnels ne savent peut-être pas qu'elles sont des éléments clés de la fabrication des puces compliquent encore les choses. L'une d'entre elles est la pénurie de substrats d'emballage - les couches d'interface miniatures des puces emballées.¹⁹ En outre, pour fabriquer des puces, les fabricants n'ont pas seulement besoin de bâtiments et de tranches de silicium, mais aussi d'équipements tels que des outils de photolithographie et des machines à relier les fils, qui impriment respectivement des motifs à l'échelle nanométrique sur des demi-plaquettes et ajoutent de fines interconnexions de fils aux boîtiers des puces. Les équipements des deux types, neufs et même d'occasion, sont en nombre insuffisant. Les délais de livraison de la photolithographie sont supérieurs à 10 mois, et ceux des machines à souder les fils, qui sont normalement abondantes, sont supérieurs à six mois.²⁰