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Sur l'évolution du secteur des semi-conducteurs et ses liens avec les micro et nanotechnologies

 

CHAPITRE I 

LES « PUCES » : UNE RÉVOLUTION TRANQUILLE MAIS FRAGILE

Le paradoxe des composants électroniques est qu'ils irriguent la vie économique et façonnent les comportements sociaux tout en ayant une existence quasi confidentielle.

Peu d'objets sont aussi discrets qu'une puce de silicium, d'autant que sa complexité est occultée par son boîtier, qui n'a, lui, pas évolué depuis 30 ans.

Cette banalité exclut que l'on puisse percevoir qu'elle est à la fois un condensé de science et de développement technologique de très haut niveau et, dans le même temps, un facteur de progrès socio-économique sans égal depuis la généralisation de l'électricité.

Ce constat est assez naturel dans une société où la perception de la valeur s'est depuis longtemps déportée vers les services, le langage, les images et les réseaux. On s'intéresse plus volontiers aux applications de l'ordinateur personnel ou du téléphone portable qu'aux composants qui permettent de les faire fonctionner.

Pourtant, les semi-conducteurs sont omniprésents dans notre vie quotidienne et ont un poids décisif dans l'économie ; ils ont été à la source d'une révolution tranquille qui a porté une grande part de la croissance de l'économie mondiale depuis un demi-siècle.

A. UN SECTEUR DIRECTEUR DE L'ÉCONOMIE

1. Une omniprésence dans la vie quotidienne

La présentation dans une pièce unique d'un même objet, un téléphone par exemple, fabriqué à des dates différentes, permet d'illustrer les progrès techniques.

Or, si l'on comparait des objets de la vie quotidienne des années soixante à ceux de l'avant-guerre on observerait, certes, quelques différences. Mais si on les comparait à des objets de l'an 2000 ces différences seraient beaucoup plus accentuées ; elles seraient encore beaucoup plus nettes si on s'attachait aux services que nous rendent aujourd'hui ces objets.

Cette différence, l'addition progressive de ces plus-values minuscules dans notre vie quotidienne est, pour l'essentiel, imputable aux progrès de la microélectronique.

Depuis notre réveil par la radio jusqu'à l'extinction des lumières, nous sommes environnés d'objets dont les fonctionnalités n'existent que grâce aux composants électroniques.

Les deux tableaux qui suivent en donnent des illustrations qui ne prétendent pas à l'exhaustivité :

Mais l'influence des composants électroniques sur la vie socio-économique ne se mesure pas uniquement aux objets de notre vie quotidienne ou à leurs conséquences sur la mondialisation financière.

Dans un domaine vital pour l'économie mondiale, celui de l'énergie, la « main invisible » de l'électronique est tout aussi efficace. L'augmentation de la quantité d'énergie électrique produite dans le monde (6 500 milliards de Kwh actuellement) est inférieure de moitié à la croissance de la consommation.

L'ajustement de ces deux courbes sur une longue période n'a été rendu possible que grâce aux apports de l'électronique de puissance. L'amélioration des composants, le renforcement de leur intégration dans les systèmes de gestion de l'électricité et la miniaturisation ont contribué à accroître la quantité d'énergie électrique disponible à puissance initiale identique. Et ceci qu'il s'agisse d'une centrale nucléaire ou d'un appareil de traction de TGV.

Dans ce cas encore, la contribution directe de la microélectronique aux économies d'énergie, ou à ce que l'on appelle maintenant le développement durable, est décisive mais demeure confidentielle.

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Il serait possible d'énumérer sans fin les domaines, comme l'espace, ou la médecine, où les avancées technologiques du secteur améliorent notre vie et structurent nos usages sociaux ; il en est un, cependant, qui doit être mentionné plus particulièrement dans un rapport de l'Office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques : l'accélération du progrès scientifique.

L'agrégation de la puissance de calcul, la miniaturisation des appareillages, les progrès de la métrologie vers l'infiniment petit ont considérablement accru l'éventail instrumental de nos chercheurs et leur ont permis de créer et de tester de nouveaux concepts.

2. Un poids croissant dans l'économie mondiale

L'introduction de la puissance de traitement de l'information dans les objets de notre vie quotidienne s'est faite progressivement.

Elle nous est toujours apparue évidente alors qu'elle a reposé sur un effort scientifique et technologique d'une durée et d'une ampleur financière très supérieures à celui du programme Apollo.

Seul cet effort a permis à l'industrie des semi-conducteurs de vivre depuis quarante ans dans un rapport de coûts exponentiellement décroissant.

En 1973 le prix d'un mégabit de mémoire électronique équivalait à 75 000 € ; il est aujourd'hui de 5 centimes d'€, soit une réduction de coût d'un facteur d'un million et demi en trente ans.

C'est une des raisons du poids croissant des semi-conducteurs dans l'économie mondiale.

Mesurée par l'importance de son chiffre d'affaires mondial, la croissance de l'industrie électronique est spectaculaire : ce chiffre de 1,5 milliard de $ en 1965 est passé à 25 milliards de $ en 1985, à 144 milliards de $ en 1995, à 200 milliards de $ en 2000, et devrait s'approcher de 300 milliards de $ en 20054(*).

La masse financière de cette industrie qui, dès 1995, pesait d'un poids égal aux industries de l'armement et de l'aviation civile réunies, équivaudra en 2005 à celle des exportations de l'OPEP.

Le caractère quasi hyperbolique de cette croissance est illustré par le tableau ci-après :

Mais tout autant que cette progression spectaculaire, il nous faut insister sur l'effet de levier que représentent les semi-conducteurs. Ce secteur, qui ne représente que moins de 1 % d'un PNB mondial évalué à 28.000 milliards de $ en 2000, est devenu un acteur central de l'économie mondiale.

C'est ce que les spécialistes appellent « la pyramide inversée » de la filière silicium, et qu'illustre le tableau suivant : avec 200 milliards de $ de chiffre d'affaires, le secteur des semi-conducteurs contribue à générer 1.000 milliards de $ de chiffre d'affaires dans les industries électroniques, et 5.000 milliards de $ dans le secteur des services.

Pour décliner plus précisément la création de valeur ajoutée en aval par le secteur des semi-conducteurs, on donnera l'exemple suivant : pour 30 milliards de $ de semi-conducteurs achetés par les équipementiers, on crée 200 milliards de chiffre d'affaires de ventes de téléphones portables et 500 milliards de chiffre d'affaires chez les opérateurs.

3. Une diffusion technologique de plus en plus prévalente

Un ratio simple permet d'évaluer les potentialités de progression des consommations intermédiaires de semi-conducteurs.

Actuellement, le nombre de transistors consommés annuellement par habitant de la planète est de l'ordre de 50 millions5(*) (nombre moyen, donc indépendamment des inégalités de répartition de cette consommation). Ce nombre devrait passer à 200 millions en 2005 et à 1 milliard en 2010, soit une augmentation d'un facteur vingt.

Cette forte croissance potentielle du secteur, dans un contexte où certains de ses marchés - comme l'informatique - plafonnent, s'explique par une double extension, géographique principalement en Asie, et technique par l'incorporation croissante des semi-conducteurs aux objets de la vie quotidienne.

Les tableaux ci-après, qui évaluent les marchés à venir de la téléphonie mobile et des décodeurs numériques, en fournissent une illustration :

Ces prévisions pourraient sembler exagérément optimistes, mais elles ne font qu'extrapoler une courbe d'expérience qui date de la naissance de l'industrie des semi-conducteurs.

A l'origine, les équipements électriques incorporaient peu de microprocesseurs. Par exemple, un téléviseur du début des années soixante ne devait qu'un vingtième de sa valeur ajoutée aux puces. Un téléviseur d'aujourd'hui trois fois plus.

De même, le contenu d'un ordinateur personnel de la fin des années quatre-vingt en semi-conducteurs n'était que de l'ordre de 15 %. Aujourd'hui il est de 40 %.

On qualifie ce phénomène de « pervasion » du silicium, c'est-à-dire l'incorporation croissante de microprocesseurs de plus en plus performants et miniaturisés aux objets de la vie quotidienne.

Encore est-il nécessaire sur ce point de considérer que cette pervasion a, jusqu'ici, concerné des biens classiques. Comme l'ont mis en évidence les auditions effectuées par votre rapporteur, une évolution est en train de s'amorcer. Des produits, on passera aux produits-services, c'est-à-dire à des biens que l'on acquerra de moins en moins pour leur valeur intrinsèque que pour leur usage. Le téléphone mobile en est un exemple, comme l'automobile. Le béton intelligent ou les textiles intelligents en seront un autre demain.

Ce qui est vrai des consommations individuelles l'est encore plus des consommations industrielles. Car d'une économie de marché classique on va, peu à peu, passer à une économie de réseaux à flux continu où l'importance des semi-conducteurs est encore appelée à croître.

Mais ce secteur, qui a porté une grande part de la croissance de l'économie mondiale et des modifications presque incessantes de nos habitudes de vie depuis près de quarante ans, est aussi une industrie qui a ses facteurs de fragilité.

* 4 Même si l'on a observé en 2001 un recul assez sensible du secteur consécutivement à la crise (141 milliards de $ de chiffre d'affaires)

* 5 c'est-à-dire moins que le nombre de transistors implantés sur un seul microprocesseur de grande puissance.