Le mini-circuit est le cerveau à l’intérieur de presque tous les appareils numériques.
« Ils entrent dans les téléphones, les ordinateurs, les consoles de jeux, toutes sortes d’équipements électroniques », a déclaré Scott Lambert, président de la Minnesota Automobile Dealers Association.
Les avions de combat, les ventilateurs d’hôpitaux et les voitures les utilisent tous.
La sophistication des puces varie considérablement, en fonction de leur utilisation.
« Quand vous regardez, par exemple, un smartphone, il possède le microprocesseur le plus avancé », a noté Sonderman. « Les solutions les plus avancées, qui coûtent beaucoup plus cher qu’une solution basée sur l’automobile en raison des exigences dimensionnelles de la puce informatique, car nous rendons les choses de plus en plus petites. »
Même avec leur petite taille, la fabrication de puces est un processus complexe, impliquant des centaines de personnes.
Ils sont fabriqués dans une zone appelée «salle blanche», qui est plus hygiénique qu’une salle d’opération d’un hôpital.
« Nous devons contrôler le nombre de particules dans la pièce », a expliqué Puteri Megat-Hameri, professeur agrégé de génie électrique et informatique à la Minnesota State University, Mankato. « Faire une puce ou construire une puce nécessite un environnement très propre. Vous ne voulez pas qu’un grain de poussière ou de particules se dépose sur la puce car plus tard, cela créera un dysfonctionnement, en termes de fonction électrique de la puce. »
Les concepteurs utilisent des programmes assistés par ordinateur pour graver des couches de circuits microscopiques – un peu comme une imprimante 3D – sur des plaquettes de silicium. Ensuite, les plaquettes sont découpées en puces individuelles de forme carrée ou rectangulaire.
« Vous pouvez voir que chacun de ces petits carrés est une puce informatique », a déclaré Sonderman, soulignant les contours carrés sur une plaquette de la taille d’une assiette. « Donc, celui-ci contient environ 250 puces informatiques. »
L’ensemble du processus se déroule à l’intérieur d’une usine de fabrication de puces, ou fabrique, pour faire court.
La fabrication d’une seule puce peut prendre six mois.
Mais après une année pandémique, les États-Unis sont confrontés à des problèmes plus importants que les délais de fabrication.
« En ce moment, nous avons une pénurie immédiate de puces », a déclaré la sénatrice Amy Klobuchar (D-MN). « Rien que dans l’industrie automobile mondiale, cette pénurie devrait coûter 100 milliards de dollars de revenus en 2021. Pourquoi ? Les gens veulent acheter une voiture, mais ils ne peuvent pas acheter de voiture maintenant.
Quelle est la gravité de la pénurie de puces électroniques aux États-Unis ?
« C’est aussi grave que possible », a déclaré Kingshuk Sinha, professeur et expert en chaîne d’approvisionnement à l’Université du Minnesota.
Kingshuk a déclaré que la demande de puces avait monté en flèche de manière inattendue pendant la pandémie, lorsque les Minnesotans au foyer – et le reste du pays – ont acheté des ordinateurs portables et d’autres appareils électroniques.
« COVID-19 arrive, et tout d’un coup, nous nous accroupissons dans nos maisons et utilisons les technologies à toutes sortes de fins, n’est-ce pas ? » il ajouta.
Ce n’est pas seulement à la maison.
La pénurie de puces est pleinement visible dans le Kentucky, où des milliers de camions Ford, prêts à être vendus, restent inactifs parce qu’ils n’ont pas les puces nécessaires.
« On me dit qu’ils sont un nickel chacun », a déclaré Scott Lambert, président de la Minnesota Automobile Dealers Association, qui compte 375 membres.
Lambert a déclaré que les stocks des concessionnaires étaient passés d’un approvisionnement moyen de 90 jours à seulement 30.
Les constructeurs automobiles américains, a-t-il déclaré, expédient entre 3 et 4 millions de voitures de moins, tout cela en raison de la pénurie de minuscules composants de puce.
« Il y a environ une douzaine de puces électroniques dans chaque véhicule », a déclaré Lambert. « Et tout cela signifie qu’ils retardent la production de plus de 60 cents de pièces. »
Les experts disent que la pénurie ne s’est pas produite du jour au lendemain.
Selon la Semiconductor Industry Association, la part des États-Unis dans la fabrication mondiale de puces est passée de 37 % en 1990 à 12 % aujourd’hui. Le groupe commercial affirme que d’autres gouvernements investissent dans des incitations à la fabrication de puces, contrairement aux États-Unis.
Alors, quels pays les fabriquent ?
« Plus de 80 % sont fabriqués en Asie », a déclaré Sonderman. « La plus forte concentration est à Taïwan. Vous avez aussi la Corée du Sud, Singapour. La Chine bien sûr. »
Tout cela est peut-être en train de changer.
Le Sénat américain a récemment adopté une loi prévoyant 52 milliards de dollars pour financer des initiatives de recherche, de conception et de fabrication de puces, dans le cadre du plan américain pour l’emploi du président Joe Biden.
Nous avons demandé à Sonderman si la pénurie était une menace ou une opportunité.
« Oh, une opportunité absolue, » répondit-il.
Sonderman a déclaré que si SkyWater recevait une partie de ce financement, l’entreprise pourrait commencer à fabriquer des puces automobiles dans six mois et ajouter 100 emplois à ses 520 personnes.
« En investissant là-dedans aux États-Unis, puis en développant la capacité de fabrication, nous pouvons créer et, franchement, reprendre ce qui nous appartenait au départ, qui est une industrie de fabrication de semi-conducteurs très solide », a-t-il déclaré.
À Mankato, des professeurs d’université utilisent une salle blanche pour enseigner aux étudiants les bases de la conception de puces.
C’est une opération beaucoup plus petite que celle de SkyWater, mais le professeur Megat-Hameri espère que l’école pourra aider l’industrie américaine des puces à rattraper Taïwan, la Corée du Sud, la Chine et d’autres pays.
« Cela ne nous aiderait pas, je dirais, tout de suite », a-t-elle déclaré. « Nous préparons essentiellement la prochaine génération à pouvoir avoir ces connaissances et compétences pour le faire. »
Le professeur Sinha a déclaré que cela ne serait pas facile pour une grande partie.
Il a déclaré que même avec l’aide du gouvernement, il faudra deux à trois ans aux États-Unis pour rattraper leurs concurrents étrangers.
Et il dit que les usines, y compris l’équipement pour fabriquer des puces, peuvent coûter plusieurs milliards de dollars chacune.
« Nous avons également besoin d’avoir des fabricants d’équipements en interne », a déclaré Sinha. « Et nous essayons donc de nous assurer qu’une grande partie de la chaîne d’approvisionnement de la puce semi-conductrice se trouve essentiellement à l’intérieur des frontières des États-Unis. »
Le projet de loi sur les chips sera probablement soumis au vote de la Chambre à l’automne.
Sonderman a déclaré qu’il était optimiste que cela passera.
La Semiconductor Industry Association affirme que si le projet de loi devenait loi, il pourrait créer 185 000 emplois par an et ajouter près de 25 milliards de dollars en construction de fabriques par an.
Mais il y a beaucoup de concurrence internationale là-bas.
Les experts disent que la Chine devrait dépenser 200 milliards de dollars pour subventionner l’industrie des puces là-bas.
Les pays européens disposent d’un « fonds numérique » de 175 milliards de dollars.
Pourtant, Klobuchar dit que le plan de la puce – s’il passe dans la maison américaine – changera la donne.
« Cela aiderait à ramener les contrats qui sont maintenant en Chine en Amérique », a déclaré le sénateur. « Nous devrions inventer des choses et exporter des choses dans le monde. C’est de cela qu’il s’agit. »
