Certains comportent plus de 50 milliards de minuscules transistors qui sont 10 000 fois plus petits que la largeur d’un cheveu humain. Ils sont fabriqués sur de gigantesques planchers d’usine ultrapropres pouvant atteindre sept étages et s’étendre sur quatre terrains de football. Les micropuces sont à bien des égards la pierre angulaire de l’économie moderne. Ils alimentent les ordinateurs, les smartphones, les voitures, les appareils électroménagers et des dizaines d’autres appareils électroniques. Mais la demande mondiale pour eux a augmenté depuis la pandémie, qui a également provoqué des perturbations de la chaîne d’approvisionnement, entraînant une pénurie mondiale. Cela, à son tour, alimente l’inflation et sonne l’alarme aux États-Unis que la nation devient trop dépendante des puces. faites à l’étranger. Les États-Unis ne représentent qu’environ 12 % de la capacité mondiale de fabrication de semi-conducteurs ; plus de 90% des puces les plus avancées proviennent de Taïwan. Intel, un titan de la Silicon Valley qui cherche à restaurer son avance de longue date dans la technologie de fabrication de puces, fait un pari de 20 milliards de dollars sur le fait qu’il peut aider à réduire le manque de puces. Il construit deux usines dans son complexe de fabrication de puces à Chandler, en Arizona, qui prendra trois ans, et a récemment annoncé des plans pour une expansion potentiellement plus importante, avec de nouveaux sites à New Albany, Ohio, et Magdeburg, Allemagne. Pourquoi faire des millions de ces composants minuscules signifie construire – et dépenser – si gros ? Un coup d’œil à l’intérieur des usines de production d’Intel à Chandler et à Hillsboro, dans l’Oregon, fournit quelques réponses.Ce que font les puces Les puces, ou circuits intégrés, ont commencé à remplacer les transistors individuels encombrants à la fin des années 1950. Beaucoup de ces minuscules composants sont produits sur un morceau de silicium et connectés pour fonctionner ensemble. Les puces résultantes stockent des données, amplifient les signaux radio et effectuent d’autres opérations ; Intel est célèbre pour une variété appelée microprocesseurs, qui exécutent la plupart des fonctions de calcul d’un ordinateur. Intel a réussi à réduire les transistors de ses microprocesseurs à des tailles hallucinantes. Mais le rival Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. peut fabriquer des composants encore plus petits, une des principales raisons pour lesquelles Apple l’a choisi pour fabriquer les puces de ses derniers iPhones. Un employé d’Intel avec un plateau de puces Ponte Vecchio. | PHILIP CHEUNG / THE NEW YORK TIMES De telles victoires d’une entreprise basée à Taiwan, une île que la Chine revendique comme la sienne, s’ajoutent aux signes d’un écart technologique croissant qui pourrait mettre en danger les progrès de l’informatique, des appareils grand public et du matériel militaire à la fois de la part de la Chine. ambitions et menaces naturelles à Taïwan telles que les tremblements de terre et la sécheresse. Et cela a mis en lumière les efforts d’Intel pour reprendre l’avance technologique. Comment les puces sont fabriquées Les fabricants de puces intègrent de plus en plus de transistors sur chaque morceau de silicium, c’est pourquoi la technologie en fait plus chaque année. C’est aussi la raison pour laquelle les nouvelles usines de puces coûtent des milliards et que moins d’entreprises peuvent se permettre de les construire. C’est pourquoi les usines sont appelées « fabs ». D’énormes machines projettent des conceptions de puces sur chaque plaquette, puis déposent et gravent des couches de matériaux pour créer leurs transistors et les connecter. Jusqu’à 25 wafers se déplacent simultanément entre ces systèmes dans des modules spéciaux sur des rails aériens automatisés. Le traitement d’une wafer prend des milliers d’étapes et jusqu’à deux mois. TSMC a donné le ton à la production ces dernières années, exploitant des « gigafabs », des sites avec quatre lignes de production ou plus. Dan Hutcheson, vice-président de la société d’études de marché TechInsights, a estimé que chaque site peut traiter plus de 100 000 plaquettes par mois. Il a estimé la capacité des deux installations d’Intel prévues à 10 milliards de dollars en Arizona à environ 40 000 tranches par mois chacune. Comment les puces sont emballées Après le traitement, la tranche est découpée en puces individuelles. Ceux-ci sont testés et emballés dans des emballages en plastique pour les connecter à des circuits imprimés ou à des parties d’un système. Cette étape est devenue un nouveau champ de bataille, car il est plus difficile de rendre les transistors encore plus petits. Les entreprises empilent désormais plusieurs puces ou les placent côte à côte dans un boîtier, les connectant pour agir comme un seul morceau de silicium. Alors que l’emballage d’une poignée de puces ensemble est désormais une routine, Intel a développé un produit avancé qui utilise une nouvelle technologie pour regrouper un remarquable 47 puces individuelles, dont certaines fabriquées par TSMC et d’autres sociétés ainsi que celles produites dans les fabs Intel. Ce qui rend les usines de puces différentes, les puces Intel se vendent généralement pour des centaines à des milliers de dollars chacune. Intel a lancé en mars son microprocesseur le plus rapide pour les ordinateurs de bureau, par exemple, à un prix de départ de 739 $. Un morceau de poussière invisible à l’œil humain peut en ruiner une. Les fabs doivent donc être plus propres qu’une salle d’opération d’hôpital et ont besoin de systèmes complexes pour filtrer l’air et réguler la température et l’humidité. Une grue déplace des matériaux de construction dans le complexe de fabrication de puces d’Intel à Chandler, en Arizona, en novembre 2021. | PHILIP CHEUNG / THE NEW YORK TIMES Les usines doivent également être insensibles à presque toutes les vibrations, ce qui peut entraîner le dysfonctionnement d’équipements coûteux. Les salles blanches si fabuleuses sont construites sur d’énormes dalles de béton sur des amortisseurs spéciaux. La capacité de déplacer de grandes quantités de liquides et de gaz est également essentielle. Le niveau supérieur des usines d’Intel, qui mesure environ 21 mètres (70 pieds) de haut, est équipé de ventilateurs géants pour aider à faire circuler l’air dans la salle blanche située juste en dessous. Sous la salle blanche se trouvent des milliers de pompes, de transformateurs, d’armoires électriques, de tuyaux utilitaires et de refroidisseurs qui se connectent aux machines de production. Le besoin d’eau Les Fabs sont des opérations gourmandes en eau. En effet, l’eau est nécessaire pour nettoyer les plaquettes à de nombreuses étapes du processus de production. Les deux sites d’Intel à Chandler tirent collectivement environ 11 millions de gallons (environ 42 millions de litres) d’eau par jour du service public local. L’expansion future d’Intel exigera beaucoup plus, un défi apparent pour un État en proie à la sécheresse comme l’Arizona, qui a réduit les allocations d’eau aux agriculteurs. Mais l’agriculture consomme en fait beaucoup plus d’eau qu’une usine de copeaux. Intel affirme que ses sites de Chandler, qui dépendent de l’approvisionnement de trois rivières et d’un système de puits, récupèrent environ 82 % de l’eau douce qu’ils utilisent grâce à des systèmes de filtration, des bassins de décantation et d’autres équipements. Cette eau est renvoyée à la ville, qui exploite des installations de traitement financées par Intel, et qui la redistribue pour l’irrigation et d’autres utilisations non potables. Intel espère aider à stimuler l’approvisionnement en eau en Arizona et dans d’autres États d’ici 2030, en travaillant avec des groupes environnementaux et d’autres sur des projets qui économisent et restaurent l’eau pour les communautés locales. Comment les fabs sont construites Pour construire ses futures usines, Intel aura besoin d’environ 5 000 ouvriers du bâtiment qualifiés pendant trois ans. Ils ont beaucoup à faire. L’excavation des fondations devrait enlever 890 000 verges cubes (environ 680 000 mètres cubes) de terre, transportées à raison d’un camion à benne basculante par minute, a déclaré Dan Doron, chef de la construction d’Intel. L’entreprise prévoit de déverser plus de 445 000 verges cubes de béton et utiliser 100 000 tonnes d’acier de renforcement pour les fondations – plus que dans la construction du plus haut bâtiment du monde, le Burj Khalifa à Dubaï. Certaines grues pour la construction sont si grandes que plus de 100 camions sont nécessaires pour amener les pièces pour les assembler, dit Doron. Les grues soulèveront, entre autres, des refroidisseurs de 55 tonnes pour les nouvelles usines. Patrick Gelsinger, qui est devenu PDG d’Intel il y a un an, fait pression sur le Congrès américain pour qu’il accorde des subventions pour la construction d’usines et des crédits d’impôt pour l’investissement en équipement. Pour gérer le risque de dépenses d’Intel, il prévoit de mettre l’accent sur la construction de « coquilles » fabuleuses qui peuvent être équipées d’équipements pour répondre aux changements du marché. Pour faire face à la pénurie de puces, Gelsinger devra mettre en œuvre son plan de production de puces conçues par d’autres sociétés. . Mais une seule entreprise ne peut pas faire grand-chose ; des produits comme les téléphones et les voitures nécessitent des composants de nombreux fournisseurs, ainsi que des puces plus anciennes. Et aucun pays ne peut non plus être seul dans les semi-conducteurs. Bien que la stimulation de la fabrication nationale puisse réduire quelque peu les risques d’approvisionnement, l’industrie des puces continuera de s’appuyer sur un réseau mondial complexe d’entreprises pour les matières premières, les équipements de production, les logiciels de conception, les talents et la fabrication spécialisée. Cet article a été initialement publié dans le New York Times. © 2022 The New York Times Company À une époque à la fois de désinformation et de trop d’informations, un journalisme de qualité est plus crucial que jamais. En vous abonnant, vous pouvez nous aider à bien raconter l’histoire. ABONNEZ-VOUS MAINTENANT GALERIE PHOTO (CLIQUEZ POUR AGRANDIR) .