Alors que TSMC domine, le Japon mise des milliards sur un pari risqué dans le domaine des puces - Enquête sur la tentative audacieuse de Rapidus de remodeler le monde des semi-conducteurs
Alors que TSMC domine, le Japon parie des milliards sur un pari audacieux dans le domaine des puces : Au cœur de la tentative à hauts risques de Rapidus de remodeler le monde des semi-conducteurs
Dans les plaines balayées par le vent de Chitose, dans la préfecture d'Hokkaido, au nord du Japon, une révolution silencieuse commence à bourdonner. À l'intérieur d'une usine industrielle élégante, enveloppée d'acier et de verre réfléchissants, une ligne de production prototype se prépare à tenter ce que certains dans le monde des semi-conducteurs considèrent comme presque impossible : défier la domination mondiale de Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) dans le domaine des puces de pointe, et ce, plus rapidement, avec un modèle plus simple, en partant de zéro.
L'entreprise à l'origine de cette initiative est Rapidus, une start-up peu connue en dehors du Japon jusqu'à récemment. Mais ses ambitions, alimentées par des milliards de capitaux publics et privés, sont tout sauf modestes. D'ici 2027, Rapidus vise à produire en masse des puces de 2 nanomètres, des composants en silicium avancés qui alimentent tout, des smartphones aux systèmes d'intelligence artificielle (IA), ce qui la mettra en concurrence directe avec TSMC et Samsung, les titans incontestés du marché mondial de la fonderie, qui pèse 90 milliards de dollars.
"Les tensions croissantes entre les États-Unis et la Chine ont fait naître des voix demandant un autre fournisseur de puces", a noté le PDG de Rapidus, Atsuyoshi Koike, présentant la stratégie de l'entreprise non seulement comme une ambition technologique, mais aussi comme une couverture géopolitique.
Part de marché mondiale des fonderies de semi-conducteurs par chiffre d'affaires, soulignant la domination de TSMC.
| Fonderie | Part de marché (%) | Trimestre/Année |
|---|---|---|
| TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.) | 67,1 % | T4 2024 |
| Samsung Electronics | 8,1 % | T4 2024 |
| SMIC (Semiconductor Manufacturing Int'l Corp.) | 5,5 % | T4 2024 |
| UMC (United Microelectronics Corp.) | 4,7 % | T4 2024 |
| GlobalFoundries | 4,6 % | T4 2024 |
| HuaHong Group | 2,6 % | T4 2024 |
Et maintenant, comme l'a révélé aujourd'hui le quotidien économique Nikkei, l'entreprise est en négociations approfondies avec certains des plus grands noms de la technologie : Apple, Google, Amazon, Meta et Microsoft. Il ne s'agit pas encore d'accords, mais ils signalent un courant de fond tectonique : le monde des semi-conducteurs se prépare peut-être à un réalignement.
Le virage stratégique : Le pari industriel du Japon
Pendant des décennies, le Japon a été un poids lourd des semi-conducteurs. Des noms comme Toshiba et NEC dominaient autrefois les marchés mondiaux des puces mémoire. Mais avec l'avènement de l'ère des puces logiques et des fonderies, le Japon a été pris de court. TSMC, avec son échelle et sa précision, est devenue indispensable. Aujourd'hui, plus de 90 % des puces les plus avancées au monde sont fabriquées à Taïwan, une concentration inconfortable compte tenu des tensions croissantes entre les États-Unis et la Chine et des préoccupations croissantes concernant l'exposition géopolitique de Taïwan.
Le modèle de fonderie de semi-conducteurs implique des entreprises spécialisées uniquement dans la fabrication de circuits intégrés basés sur des conceptions fournies par d'autres entreprises, souvent appelées entreprises de semi-conducteurs sans usine. Contrairement aux fabricants de dispositifs intégrés (IDM) qui conçoivent et produisent leurs propres puces, les fonderies fonctionnent comme des fabricants sous contrat, se concentrant uniquement sur le processus de fabrication pour leurs clients.
"Les tensions croissantes entre les États-Unis et la Chine ont fait naître des voix demandant un autre fournisseur de puces", a déclaré le PDG de Rapidus, Atsuyoshi Koike, présentant l'entreprise à la fois comme une initiative commerciale et un impératif géopolitique.
À cette fin, Tokyo met le paquet. À partir de cet exercice fiscal, le gouvernement japonais injectera 200 milliards de yens (environ 1,37 milliard de dollars) dans Rapidus, et d'autres fonds sont attendus dans le cadre de sa stratégie nationale en matière de semi-conducteurs. Huit grandes entreprises japonaises, dont Sony, Toyota et SoftBank, ont également apporté leur soutien à l'entreprise, signalant un alignement rare de la volonté politique et de la puissance industrielle. Society 5.0 (go.jp)
Le grand pari de Rapidus : Combler le fossé avec des ambitions de 2 nm
La barre technique ne pourrait pas être plus haute. TSMC produit déjà des puces de 2 nm cette année. Intel et Samsung sont sur la même voie. Rapidus, quant à elle, est en train de mettre en service sa ligne de production prototype. Le calendrier est audacieux : trois ans pour passer d'une usine pilote partiellement opérationnelle à une production de masse à l'échelle commerciale de l'une des technologies les plus avancées au monde.
La mesure "nanomètre" (par exemple, 2 nm) dans les puces fait référence à une génération ou "nœud" spécifique de la technologie de fabrication de semi-conducteurs. Bien qu'historiquement liée à la taille des éléments tels que les transistors, elle sert désormais principalement de label industriel indiquant une densité de transistors accrue, ce qui conduit à une amélioration des performances et de l'efficacité énergétique par rapport aux nœuds plus anciens.
Contrairement à ses rivaux, cependant, Rapidus n'essaie pas d'escalader la même montagne. Au lieu de cela, elle trace une voie différente, visant à déjouer, et non à surpasser. L'entreprise prévoit de surpasser les modèles de fabrication traditionnels avec une approche de traitement à une seule tranche, une boucle de rétroaction potentiellement plus rapide qui permet un contrôle qualité et une personnalisation en temps réel.
Ce modèle pourrait plaire aux clients axés sur l'IA qui ont besoin d'une itération rapide et de conceptions de puces spécialisées. Mais il n'a pas non plus fait ses preuves à grande échelle.
"Le modèle traditionnel est conçu pour le volume. Rapidus parie sur la vitesse et la spécificité", a déclaré un analyste du secteur des puces basé à Tokyo qui a demandé l'anonymat. "C'est intelligent, mais si vos rendements n'augmentent pas assez vite, votre base de coûts vous tue."
Peut-elle passer à l'échelle ? La courbe de rendement et le défi de la fabrication
Au cœur de toute fonderie de puces se trouve une équation brutale : le rendement. Combien de puces fonctionnelles pouvez-vous extraire par tranche ? L'avantage de TSMC ne vient pas seulement de ses prouesses techniques, mais aussi d'une obsession de dix ans pour les gains de rendement progressifs qui font baisser le coût par unité. Rapidus, en revanche, vise un rendement initial de 50 %, visant 80 à 90 % au fil du temps, un objectif ambitieux que certains experts qualifient d'"optimisme mathématique".
Dans la fabrication de semi-conducteurs, le rendement fait référence au pourcentage de puces fonctionnelles, ou matrices, produites avec succès à partir d'une tranche de silicium par rapport au nombre maximal possible. C'est une mesure essentielle car des rendements plus élevés indiquent une plus grande efficacité de fabrication et se traduisent directement par des coûts de production par puce inférieurs. Courbe illustrative d'amélioration du rendement de la fabrication de semi-conducteurs au fil du temps pour un nouveau nœud de processus.
| Phase | Période typique | Plage de rendement (illustrative) | Facteurs clés et notes |
|---|---|---|---|
| R&D / Pilote | Phase initiale | Faible (< 50 %) | Stabilisation du processus, identification des principales sources de défauts, test des conceptions initiales. Le rendement est très variable et souvent limité par des problèmes systématiques. |
| Montée en puissance | Premiers trimestres de production | 50 % - 80 % | Le volume de production commence. L'accent est mis sur l'apprentissage rapide du rendement, la réduction des défauts, l'optimisation du processus et l'identification des défauts systématiques par rapport aux défauts aléatoires. |
| Maturité | 1 à 3 ans après l'introduction | > 80 % - 90 %+ | Le processus est stable, les améliorations de rendement ralentissent (se rapprochant du rendement autorisé). L'accent est mis sur la réduction des coûts, les ajustements mineurs du processus et le maintien de la stabilité. |
| Perfectionnement | En cours tout au long du cycle de vie du nœud | > 90 % | Amélioration continue, optimisation des coûts grâce à des ajustements du processus (par exemple, la réduction des couches EUV), l'introduction potentielle de versions améliorées du nœud (par exemple, N3 -> N3E). |
Les risques de cette approche sont élevés. Tout faux pas dans le rendement initial pourrait faire monter en flèche les coûts et inciter les clients à revenir vers des rivages plus sûrs.
"Il n'y a pas de place pour le retard", a déclaré un consultant américain en semi-conducteurs connaissant bien le flux de processus de Rapidus. "Chaque trimestre manqué n'est pas seulement de l'argent brûlé, c'est une perte de confiance."
Pour ajouter au défi, Rapidus construit son écosystème à partir de zéro. Contrairement à TSMC, qui se trouve au cœur d'une chaîne d'approvisionnement mature à Taïwan, Rapidus doit coordonner l'équipement, l'outillage, l'infrastructure de photomasks, l'emballage et les tests dans un pays qui n'a pas construit de puces de pointe depuis des décennies.
Chaîne d'approvisionnement des semi-conducteurs. (visualcapitalist.com)
Pour combler ce fossé, l'entreprise s'est associée à IBM pour le transfert de technologies de base. Mais l'exécution reste primordiale.
Négociations vs. Commandes : Le fossé entre l'intérêt et l'engagement
Le rapport du Nikkei selon lequel Rapidus est en pourparlers avec Apple, Google, Amazon, Meta et Microsoft a enflammé les milieux d'investisseurs. Mais jusqu'à présent, il s'agit de négociations exploratoires, et non de contrats. La distinction est essentielle.
Les grandes entreprises technologiques diversifient de plus en plus leur base de fournisseurs. La loi américaine CHIPS les a incitées à se tourner vers une production nationale ou alliée, et le Japon est une destination attrayante compte tenu de sa base d'ingénierie et de son alignement politique. Mais aucun client important n'a encore signé d'accord contraignant avec Rapidus.
"C'est une couverture", a déclaré un stratège de la chaîne d'approvisionnement d'une entreprise américaine de cloud. "Ils prennent des rendez-vous, font des calculs. Mais personne ne s'engagera tant qu'il n'y aura pas une usine qui pousse des tranches cohérentes avec des rendements fiables."
En effet, la leçon tirée de GlobalFoundries, une fonderie américaine qui a tenté de rivaliser avec TSMC et a finalement renoncé à la pointe de la technologie, est que l'ambition seule ne suffit pas. L'échelle, l'écosystème et le temps comptent tous.
Le facteur gouvernemental : Les capitaux publics rencontrent le risque privé
Le principal bailleur de fonds de Rapidus est l'État japonais. C'est à la fois une force et un risque.
Politiquement, cela signifie que le projet est d'importance nationale, comparable au programme spatial japonais ou aux investissements dans les trains à grande vitesse. Économiquement, cela réduit les risques de pertes précoces. Mais cela augmente également les enjeux. Un échec pourrait être interprété non seulement comme un faux pas d'entreprise, mais aussi comme une mise en accusation de la politique industrielle menée par l'État.
"Il y a une possibilité très réelle que Rapidus devienne un symbole", a déclaré un ancien fonctionnaire japonais du commerce. "Soit d'un renouveau national, soit des dangers de la nostalgie industrielle."
Pourtant, le potentiel économique plus large est séduisant. Si Rapidus réussit, elle pourrait catalyser une chaîne de valeur entière, en stimulant l'emploi dans les secteurs de la haute technologie, en attirant les entreprises d'EDA et d'équipement au Japon, et en réduisant la dépendance à l'égard des importations coréennes et taïwanaises.
La bataille pour l'avenir : Implications stratégiques pour la guerre mondiale des puces
Le monde des semi-conducteurs est en pleine mutation. L'IA remodèle les besoins en calcul. Les tensions géopolitiques redessinent les cartes d'approvisionnement. Le risque climatique, la pénurie de main-d'œuvre et l'augmentation des coûts des usines érodent tous l'ancien modèle de fonderie. Croissance prévue du chiffre d'affaires du marché mondial des puces d'IA.
| Période de prévision | Valeur marchande prévue | TCAC | Source |
|---|---|---|---|
| 2024 - 2029 | 311,58 milliards de dollars US d'ici 2029 | 20,4 % | MarketsandMarkets |
| 2023 - 2032 | 383,7 milliards de dollars US d'ici 2032 | 38,2 % | Allied Market Research |
| 2024 - 2032 | 174,48 milliards de dollars US d'ici 2032 | 15,2 % | SNS Insider |
| 2024 - 2033 | 501,97 milliards de dollars US d'ici 2033 | 35,50 % | Astute Analytica |
| 2024 - 2034 | 232,85 milliards de dollars US d'ici 2034 | 15,23 % | Precedence Research |
| 2024 - 2035 | 846,85 milliards de dollars US d'ici 2035 | 34,84 % | Roots Analysis |
| D'ici 2030 | Près de 1 000 milliards de dollars US | N/A | PwC (via Anadolu Agency) |
Dans ce contexte, la proposition de Rapidus, une fabrication de puces agile, personnalisable et respectueuse de la souveraineté, n'est pas seulement plausible. Elle est opportune.
Si l'entreprise atteint ses objectifs pour 2027, même une part de marché modeste (5 à 10 % de la demande de fonderie à haute performance) pourrait forcer les entreprises en place à pivoter. TSMC pourrait devoir accélérer sa capacité au Japon ou aux États-Unis. Samsung pourrait reconsidérer sa tarification de la fabrication sous contrat. Nvidia, AMD et même les start-ups pourraient avoir de nouvelles options pour prototyper des accélérateurs d'IA à grande vitesse.
Mais l'inverse est tout aussi vrai : si Rapidus venait à faiblir, l'entreprise pourrait devenir une étude de cas sur la façon de ne pas construire une fonderie à partir de zéro.
Un tranchant de rasoir entre la réinvention et le dépassement
Rapidus essaie de faire quelque chose que personne n'a fait depuis une génération : construire un champion national dans le domaine des semi-conducteurs avancés, rapidement, à partir de zéro et contre la montre. Elle a de l'argent, du talent et un vent arrière géopolitique. Elle est également confrontée à un défi en matière de fabrication, d'économie et d'exécution.
Pour les investisseurs et les stratèges, la question n'est plus de savoir si Rapidus compte. C'est de savoir si elle peut tenir ses promesses. Les deux prochaines années, en termes d'objectifs de rendement, de signature de clients et de développement de l'écosystème, détermineront si cela deviendra la renaissance des semi-conducteurs au Japon ou simplement une autre note de bas de page dans la longue saga de la disruption technologique.
D'ici là, les machines d'Hokkaido se réchauffent. Et la course aussi.