De Taïwan aux États-Unis, l’industrie des semi-conducteurs est confrontée à la sécheresse

Les chips ont fait leur apparition sur la scène médiatique à l’aube des années 2020. La pénurie de ces composants essentiels à tout produit électronique a entraîné la fermeture d’usines automobiles et rendu difficile l’accès aux consoles de jeux ou aux smartphones. Cette pénurie a diverses origines : Covid-19, tensions internationales… Et changement climatique.

Les semi-conducteurs plutôt que l’agriculture ?

Il y a trois ans, Taiwan a connu sa pire sécheresse depuis 56 ans. Paradoxalement, l’île est l’un des endroits les plus humides de la planète ; il pleut environ deux fois plus que dans le Finistère. Cependant, contrairement à la Bretagne, Taiwan dépend largement de trois ou quatre typhons saisonniers pour son approvisionnement en eau. En 2021, cela fait deux ans qu’aucun de ces phénomènes météorologiques ne s’est produit, portant les réservoirs à des niveaux particulièrement inquiétants. Taipei a été contraint d’imposer un rationnement de l’eau à ses deux principales industries, l’agriculture, traditionnellement le secteur le plus gourmand, et la production de semi-conducteurs.

Son entreprise phare du secteur, la Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), fournit à elle seule 90 % des puces avancées mondiales. L’île de 36 000 km2 fournit 18 % des semi-conducteurs en circulation dans le monde. Une prépondérance commerciale qui a pris une tournure géopolitique : plusieurs responsables politiques locaux estiment qu’elle protège contre une invasion chinoise. On parle alors de « bouclier en silicium », le silicium étant la matière première d’une majorité de ces composants électroniques. De plus, lorsque la sécheresse a contraint à économiser l’eau, un rapport de l’Institut des Nations Unies pour l’environnement et la sécurité humaine note que « même si les deux secteurs ont subi des mesures de rationnement, l’industrie des semi-conducteurs a clairement eu la priorité sur la production de riz. « .

L’eau représente un problème majeur pour l’industrie. Un récent rapport de S&P Global estime que les pénuries d’eau dans les décennies à venir constitueront une menace sérieuse. Le secteur des semi-conducteurs a d’énormes besoins », À l’échelle mondiale, les fabricants de puces consomment déjà autant d’eau que Hong Kong, une ville de 7,5 millions d’habitants. », note S&P.

Cet appétit vient de l’obligation de fabriquer des puces dans des environnements ultra-propres. La moindre particule peut ruiner la production. Pour éviter cela, la fabrication a lieu dans des salles blanches où l’air est 10 000 fois plus pur que dans une salle d’opération. Pour nettoyer tous les outils et matériaux entrant dans le processus, il faut de l’eau artificiellement pure, fabriquée par les entreprises. La ressource a également des usages plus traditionnels dans l’industrie, comme les installations de refroidissement très consommatrices d’énergie ou le « nettoyage » des gaz toxiques.

À Taïwan, l’année 2021 a donné lieu à la mobilisation de camions-citernes à l’entrée des campus scientifiques où sont implantées les « fabs » de semi-conducteurs. L’industrie a quand même dû ralentir sa consommation de 15 %, aggravant la pénurie mondiale alors en cours.

Consommation d’eau des trois parcs scientifiques TSMC à Taiwan en 2021 : Rapport de développement durable TSMC 2022.

A Tokyo, Bruxelles ou Washington, la concentration de la production, et le risque que cela représente, est soudain devenue une évidence. Au nom de la souveraineté industrielle et de la sécurité de la supply chain, les « Chips Act » (plans de soutien à l’implantation locale de fabs) ont vu le jour partout. À ces considérations s’ajoutent les tensions croissantes entre les deux rives du détroit de Taiwan et notamment entre la Chine et les États-Unis. Dans l’équation, les risques climatiques ont joué un rôle anecdotique. Surtout dans le cas américain.

L’impact climatique n’est pas vraiment une priorité aux Etats-Unis

Le Chips and Science Act ratifié par Joe Biden à l’été 2022 a été un grand succès, avec des dizaines de milliards de dollars investis. TSMC a décidé de développer pour la première fois une production avancée de puces aux États-Unis. Deux usines ultramodernes d’une valeur de 40 milliards de dollars sont en construction. Emplacement? La banlieue de Phoenix, réputée pour être la grande ville la plus chaude des Etats-Unis, dans l’Etat de l’Arizona, l’un des plus secs du pays.

L’Arizona a connu des sécheresses récurrentes au cours des deux dernières décennies. Le débit du fleuve Colorado, partagé difficilement par sept États, est inquiétant. En 2023, la gouverneure démocrate Katie Hobbs a dû suspendre les projets immobiliers dans la région de Phoenix : une agence d’État a constaté que les ressources en eaux souterraines, une alternative au Colorado, étaient préoccupantes. Selon un rapport, ils seront insuffisants pour répondre à la demande du siècle prochain même s’ils sont difficiles à renouveler.

Sous le soleil de l’Arizona, TSMC n’est pas seul. Elle rejoint son concurrent Intel, implanté depuis les années 1980 et en train d’agrandir ses installations. L’Arizona est à la tête des investissements du pays depuis 2020, les élus locaux ont été parmi les premiers à défendre l’adoption du Chips Act. Il convient de noter que l’État est l’un des sites les plus anciens du secteur. Des entreprises de ce monde encore balbutiant de la microélectronique s’y sont retrouvées à la fin des années 40.

Photographie : Intel.

Pour susciter un tel engouement, la région doit disposer de certains atouts. Elle est tout d’abord stable, peu sujette aux catastrophes naturelles si l’on exclut les sécheresses. Tout un écosystème précieux s’est développé au service de « fabs » ayant besoin de milliers de sous-traitants. De plus, même si la main d’œuvre disponible va commencer à poser problème, l’Arizona State University, spécialisée en ingénierie, est un argument à ne pas négliger.

Plus trivialement, TSMC bénéficie d’incitations en tout genre. En plus de l’aide du Chips Act, l’entreprise a pu compter sur des millions de dollars en travaux d’infrastructure et autres avantages fiscaux. Selon S&P, la variété des sources d’eau, le Colorado, le sous-sol, deux rivières, ainsi que le recyclage, permettraient d’éviter les principaux dangers immédiats d’une sécheresse.

À quel prix? ” Nous voulons devenir le plus grand fabricant de semi-conducteurs et de puces électroniques au monde. Nous pouvons le faire. Nous avons suffisamment d’eau, mais les prix de nos denrées alimentaires vont augmenter parce que nous ne produirons pas autant de nourriture », c’est l’avis donné par le professeur de droit de l’eau Rhett Larson à Washington Post il y a un an. Le professeur de l’Arizona State University estime que le succès de l’État dans le domaine des semi-conducteurs se fera aux dépens de l’agriculture. ” Parfois, il faut abandonner certains rêves pour en réaliser d’autres « .

Quelles réponses ?

Des mesures sont à l’étude pour minimiser les prélèvements d’eau dans l’industrie, tant par les entreprises elles-mêmes que par les autorités. La situation l’exige, notamment à Taiwan. Les périodes difficiles se succèdent, encore aujourd’hui. Selon l’agence de presse nationale Central News Agency, le niveau actuel des réservoirs ne nous permet de tenir que trois mois. Cependant, la situation peut évoluer rapidement dans le bon sens, la saison sèche touchant à sa fin. Toutefois, les autorités estiment que les précipitations diminueront de 10 % pendant la saison sèche d’ici 2050. Le nombre de typhons diminuera de 15 % sur la même période. Pour Taiwan comme pour l’Arizona, il existe un problème à long terme.

Mesures de réponse de TSMC en cas de sécheresse à Taiwan. Sérigraphie : Rapport de développement durable TSMC 2022.

Des projets de pipelines sont à l’étude pour acheminer le précieux liquide vers les zones qui en manquent le plus. Il en va de même pour les usines de dessalement, qui ne sont pas exemptes de défauts, ou pour les installations de recyclage. Dans le magazine DiplomatieFranck Galland, spécialiste des questions de sécurité liées à l’eau, évoque pour Taïwan un plan total de 13 milliards de dollars d’investissement sur quatre ans pour répondre au problème » notamment en permettant d’augmenter les réserves d’eau du pays, passant de 28% à 50% de la consommation « .

Heureusement, le monde de la microélectronique s’en mêle également, ne serait-ce que pour éviter de voir son activité perturbée. Les usines modernes de semi-conducteurs font partie des usines où la gestion des ressources est la plus étudiée et optimisée, mais cela ne résout pas tout. Plus une puce est avancée, plus son processus de fabrication comporte d’étapes et donc plus elle consomme d’eau.

La solution pourrait être de mettre entre parenthèses la recherche d’une puce toujours plus performante, mais cela n’est guère dans l’air du temps. Selon S&P, la demande en eau de TSMC pourrait être en 2030 » 1,4 à 2,0 fois plus élevé qu’en 2022, en fonction de l’expansion des capacités et des progrès de l’entreprise dans le développement de nœuds avancés « . Pour le cabinet d’analyse, « de tels besoins en eau mettraient à l’épreuve la capacité de TSMC à gérer cette ressource, ce qui pourrait perturber les opérations de la fonderie « . L’entreprise s’est engagée à atteindre zéro émission de carbone d’ici 2050. Il n’y a pas d’engagement similaire sur la consommation d’eau, hormis de vagues promesses.

 
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