Dans le secteur des semiconducteurs, l’écart d’efficacité entre les États-Unis et Taïwan est frappant, tant au niveau des coûts que des délais de construction. Alors que Taïwan excelle grâce à son expertise éprouvée, les défis rencontrés par des géants comme TSMC révèlent les obstacles culturels et réglementaires qui freinent le progrès américain. Les enjeux sont cruciaux, car l’avenir de la fabrication dépend de cette transformation.
Les États-Unis et de nombreux marchés occidentaux ne sont tout simplement pas aussi efficaces que Taïwan dans la construction d’opérations de fabrication de semi-conducteurs (fab). Selon des rapports, 18 nouveaux projets de construction de fab sont prévus rien que pour 2025, ce qui rend crucial de s’attaquer à ces défis. L’Occident doit simplifier les processus de construction de fab pour rattraper les écosystèmes de semi-conducteurs bien établis de Taïwan et d’autres centres de fabrication asiatiques.
TSMC a rencontré des défis significatifs lorsqu’il a commencé à construire sa fab en Arizona, rencontrant un triple problème qui souligne le contraste frappant entre la construction de fab aux États-Unis et à Taïwan. Tout d’abord, TSMC a eu du mal à trouver des travailleurs qualifiés localement, un problème rarement rencontré à Taïwan. Deuxièmement, les différences culturelles entre la direction taïwanaise de TSMC et les employés américains ont créé des obstacles imprévus. Peut-être plus crucialement, naviguer dans la réglementation locale s’est avéré difficile pour le fabricant mondial de puces.
Cependant, ces problèmes n’étaient pas uniquement dus à l’inexpérience de TSMC sur le marché américain. Au contraire, ils soulignaient un écart fondamental dans l’efficacité de la construction de fab entre les États-Unis et Taïwan.
Taïwan a développé une expertise remarquable dans la construction d’installations de fabrication de semi-conducteurs, suivie de près par la Chine et l’Asie du Sud-Est. Cette efficacité se manifeste dans les délais et les coûts associés à la construction de fab dans différentes régions.
Comme l’a rapporté Semiconductor Digest, Herbert Blaschitz, vice-président exécutif de l’unité commerciale mondiale pour les installations de technologie avancée chez Exyte, a déclaré lors du récent SEMI Industry Strategy Symposium qu’une très grande fab à Taïwan – appartenant à une entreprise américaine (qu’il a refusé de nommer) – a été construite en environ 20 mois.
En revanche, les fabs aux États-Unis prennent généralement environ 38 mois pour être achevées, de l’autorisation et du design au début de la production de wafers. La construction de fab en Europe se situe entre ces extrêmes, avec une moyenne d’environ 34 mois.
Le écart de coût est tout aussi frappant. Les coûts de construction des fabs aux États-Unis sont environ le double de ceux à Taïwan, même si les coûts de l’équipement de processus restent similaires. Blaschitz a résumé cette différence : « Construire une fab de wafer en Occident coûte deux fois plus cher et prend deux fois plus de temps comparé à la construction d’une fab à Taïwan. »
La principale raison de l’efficacité supérieure de Taïwan dans la construction de fab est l’expérience. « Leur chaîne d’approvisionnement est tout simplement incroyable, » a expliqué Blaschitz. « Et très souvent, ce n’est pas qu’ils soient beaucoup plus précis, mais ils savent ce qu’ils font. »
Cette expérience se traduit par un processus de construction plus rationalisé. Les constructeurs taïwanais travaillent souvent avec des informations moins détaillées que leurs homologues occidentaux. « Si vous regardez un dessin à Taïwan, la moitié des choses que vous trouveriez dans le monde occidental manquent, » a déclaré Blaschitz. « Ils n’ont pas besoin de ce niveau de détail; ils le font tous les jours, et cela les rend très productifs. »
Pour bien saisir l’ampleur de cet écart d’efficacité, il est essentiel de comprendre l’échelle de la construction moderne de fab. Les installations de fabrication de semi-conducteurs d’aujourd’hui sont des merveilles d’ingénierie et de logistique. Selon Blaschitz, de grandes fabs nécessitent plus de 20 milliards € en dépenses en capital total, avec 4-6 milliards € alloués uniquement à l’établissement lui-même.
La construction d’une telle installation exige entre 30 et 40 millions d’heures de travail et implique la gestion de quantités énormes de matériaux, y compris 83 000 tonnes de renforcement en acier, 5 600 miles de câblage, et 785 000 mètres cubes de béton.
Une fab de grande taille typique abrite une salle blanche de 430 000 pieds carrés contenant 2 000 outils de processus. Chaque outil nécessite en moyenne 50 connexions individuelles de processus et d’utilitaires, ce qui se traduit par plus de 50 000 connexions au total dans l’établissement.
La loi CHIPS des États-Unis vise à remédier à ce déséquilibre, mais les experts de l’industrie estiment que des mesures supplémentaires sont nécessaires. Blaschitz plaide pour le « commissionnement virtuel » comme solution potentielle. Cette approche consiste à créer un jumeau numérique de la fab pendant la phase de planification et de conception, permettant un commissionnement virtuel avant le début de la construction physique.