Taiwan domine toutes les innovations dans le monde

Fabriqué à Taïwan . Nous sommes fatigués de voir cette phrase dans presque tous les produits, en particulier l'électronique, qui passent entre nos mains. C'est probablement un endroit dont vous entendrez très peu parler, ou peut-être que vous le confondrez avec son voisin la Thaïlande, et en fait, il y a des gens qui pensent qu'il fait partie de la Chine, mais en réalité, il a une importance énorme et est que le présent et futur innovations du monde, ils dépendent d'un seul endroit, que cela nous plaise ou non: Taiwan.

Nous vivons à l'ère de la technologie, où les puces et les processeurs sont littéralement présents même dans les réfrigérateurs. Et l'industrie des semi-conducteurs, dans laquelle ces puces sont fabriquées, dépend de toutes les innovations à cet égard. Sûrement si nous vous parlons de TSMC, le nom vous semble au moins familier et si ce n'est pas le cas, il commencera à sonner vrai, car à cet égard, tout le monde dépend d'un TSMC et continuera à le faire pendant au moins le la prochaine décennie.

Taiwan domine toutes les innovations dans le monde

Le monde veut (et a besoin) de meilleurs semi-conducteurs

Les semi-conducteurs ont et ont eu un impact significatif sur notre société. Ils sont partout et constituent une partie fondamentale de tout objet électrique, d'une simple LED à une navette qui peut envoyer l'humanité sur Mars. Sans eux, vous ne pouviez pas lire cet article, nous ne pouvions pas conduire de voiture et vous ne pouviez pas appeler votre famille au téléphone. Ils sont nécessaires pour construire n'importe quel appareil électronique, des téléviseurs et ordinateurs aux équipements médicaux, en passant par tout ce que vous pouvez imaginer.

Ingeniero Oblea Taiwan

Nous pouvons illustrer ce fait avec le vaccin contre le COVID-19, créé en moins de six mois depuis le début de la recherche jusqu'à sa production en série. Cela aurait été impossible il y a dix ans, car la vidéoconférence peut désormais être organisée pour connecter des chercheurs du monde entier, et tous les travaux individuels de chaque équipe sont instantanément disponibles pour tous les autres. L'apprentissage automatique a été utilisé pour séquencer l'ADN du virus, des machines de pointe ont été utilisées pour prototyper de nouveaux vaccins potentiels, des milliers de volontaires ont été instantanément contactés pour tester les vaccins, puis des millions de doses ont été fabriquées à grande échelle , le tout en six mois. Ce processus aurait pris des années il y a dix ans.

Faire ces petites choses peut sembler facile, mais le vrai défi est de les rendre meilleures, plus efficaces et plus petites. Sans les progrès réalisés par l'industrie des semi-conducteurs, nous n'aurions pas été là où le monde est aujourd'hui, et même si le logiciel ou le matériel plus grand est le dernier moyen, les semi-conducteurs font le travail final pour les faire fonctionner. .

Il est donc clair que nous aurons besoin de meilleurs semi-conducteurs à l'avenir. Nous voulons que les appareils électroniques consomment moins d'électricité pour sauver la planète, nous voulons une énergie propre pour remplacer l'énergie fossile, nous voulons une autonomie illimitée pour notre smartphone ou ordinateur portable, nous voulons un appareil photo plus petit mais avec une résolution plus élevée, et bien sûr, nous voulons mieux des ordinateurs pour faire fonctionner l'IA, nous voulons voyager dans l'espace, nous voulons… tout. Plus, mieux et plus vite.

TSMC et Taiwan, essentiels et vitaux pour le progrès

Pour comprendre pourquoi TSMC et ses homonymes sont si essentiels, nous devons d'abord comprendre la chaîne d'approvisionnement de tout appareil électronique utilisé par l'utilisateur final.

Historiquement, tout le matériel électronique vendu passe par une petite unité commerciale qui fabrique les circuits intégrés (CI ou puces). Leur création coûte du temps et de l'argent, et pourtant ces entreprises ne voulaient pas perdre de temps à fabriquer ces puces, elles demandent donc à de grandes entreprises comme Texas Instruments ou Samsung pour les aider à le faire. Mais ceux-ci n'ont pas nécessairement la capacité ou la volonté de fabriquer des jetons pour la concurrence, et si c'est le cas, ils demandent souvent beaucoup d'argent pour les fabriquer.

C'est alors que l'on commence à voir naître une société centrée uniquement sur les semi-conducteurs comme TSMC, qui se consacre exclusivement à leur conception et leur fabrication. Certaines de ces entreprises ne font que les concevoir, et elles sont connues sous le nom d'entreprises sans usine (sans usines), qui n'ont qu'à passer des commandes aux producteurs en disant ce qu'ils veulent. TSMC est un peu différent dans la mesure où ils ne fabriquent que ces puces, mais c'est une autre société qui doit leur donner le design souhaité, et cela est connu sous le nom de «Pure Play Foundry».

TSMC Taïwan

Pour mieux visualiser et comprendre qui est qui dans cette chaîne d'approvisionnement, nommons les acteurs:

  • Société du produit final: Amazon (serveurs cloud), SONY (consoles), Apple (smartphones), Tesla (voitures), etc.
  • IDMS (qui conçoit et produit parfois les puces): Samsung, Intel, etc.
  • Fabless (qui ne conçoivent que des puces): NVIDIA, AMD, Qualcomm, Broadcom, etc.
  • Pure Play Foundry (ne fabrique que les puces): TSMC, GlobalFoundries, etc.

La conception d'une puce a ses propres particularités et son propre coût, et dans le graphique suivant, vous pouvez voir qu'il peut coûter plus de 500 millions de dollars rien que pour en concevoir une.

Chips Coste diseño

Comme nous l'avons déjà dit, TSMC ne fabrique que les puces et évite le coût de la conception, donc la fabrication doit être simple car elle ne fait que suivre une conception, non? En fait, la partie la plus compliquée est de pouvoir traduire un design en une puce matérielle, et en fait, aujourd'hui, seules deux entreprises dans le monde le font: TSMC et Samsung.

Pourquoi est-ce si difficile de fabriquer une puce?

Afin de fabriquer des puces de plus en plus petites, TSMC utilise un processus extrêmement compliqué appelé lithographie ultraviolette extrême, ou EUV. La machine qui permet ce processus de lithographie est fournie par une société appelée ASML, et ce que cette machine fait est fondamentalement une nouvelle façon de produire de la lumière. Le processus consiste à faire couler de l'étain fondu dans une chambre et à la frapper avec un laser pour créer une lumière / un plasma brillant qui peut passer à travers la série de miroirs et de masques jusqu'aux plaquettes où les puces sont fabriquées, et cela se produit environ 50,000 fois par minute.

VUE ASML

Certains conviennent que cette machine pourrait être probablement la plus compliquée que l'humanité ait jamais créée, encore plus difficile que de mettre un homme sur la lune. Ce type de machine coûte à lui seul environ 120 millions de dollars, pèse 180 tonnes et a la taille d'un autobus à impériale. Un fait curieux est qu'ASML a besoin de 5,000 XNUMX fournisseurs pour fabriquer une seule de ces machines.

Certains d'entre vous penseront qu'il ne suffirait pas d'acheter la machine d'ASML pour que n'importe qui puisse fabriquer ses propres puces? C'est si simple en fait, car fabriquer les puces non seulement avec cette machine suffit, mais il y a d'autres équipements qui entrent en jeu et, en fait, la machine ne fait qu'environ 10% du processus. TSMC doit apprendre à faire fonctionner chaque pièce d'équipement ensemble, et chaque pièce d'équipement a ses propres particularités, défauts et tolérances. Le fait de devoir enchaîner tous les équipements ensemble, dans un processus de fabrication à grand volume, est déjà un problème en soi.

Conclusion: ASML vend le pot et TSMC vend le cuiseur complet. La cuisine est très difficile, car chacun a une vie de spécialisation pour ses plats préférés, et il est difficile d'être vraiment bon. Pour plus d'INRI, tout le travail n'est pas effectué par un seul opérateur mais par toute une armée de personnes qui doivent travailler ensemble. De plus, les gens qui fabriquent les couteaux de chef ne sont pas nécessairement de bons chefs, non? Les machines construites par ASML sont simplement un outil pour résoudre un problème, et un bon marteau a besoin d'un bon artisan pour le gérer.

Minimiser les pannes, rechercher et développer

Obtenir le moins de défauts possible est le plus grand défi pour tout fabricant. C'est probablement l'objectif principal des fabricants de puces, et TSMC se démarque des autres dans ses usines taïwanaises. Le pourcentage de copeaux qui fonctionnent correctement est ce qu'on appelle le rendement; Si vous fabriquez des puces mais que plus de 60% sont défectueuses, vous ne seriez pas vraiment très rentable, et c'est à ce moment-là qu'il faut chercher les raisons des pannes pour les éliminer ou les réduire.

Défauts de rendement BKM

La performance est la raison pour laquelle les fabricants dépensent autant d'argent en recherche et développement. Ils veulent toujours obtenir les performances les plus élevées possibles, pouvoir passer à des milliards de puces pour satisfaire leurs clients et obtenir des bénéfices plus élevés. Chaque année, les clients TSMC demandent des puces meilleures et plus petites (en particulier Apple), et le processus pour les fabriquer doit être affiné, et ils ont constamment besoin de nouveaux équipements pour soutenir ces processus. Rien qu'en 2019, TSMC a investi plus de 3 milliards de dollars en R&D, quelle autre entreprise aurait le budget pour le faire?

C'est pourquoi on parle souvent de «nœuds matures», car ils fonctionnent depuis longtemps et l'expérience leur a permis de corriger les erreurs, d'investir dans le développement et d'améliorer significativement les performances. Le monopole actuel de TSMC est probablement le fruit de 40 ans d'expérience dans ce domaine.

Conclusion: pourquoi Taiwan domine-t-elle toutes les innovations?

Tout cet article nous a parlé de TSMC, une entreprise dont le siège social est à Hsinchu, Taiwan, et qui comptait déjà en 2013 plus de 30,000 XNUMX employés. C'est une entreprise à très forte intensité de capital et l'une des rares à pouvoir se permettre d'investir des milliards dans le développement chaque année, il n'est donc pas surprenant que la plupart des entreprises Fabless décident de charger TSMC de construire leurs puces, déjà malgré le fait que lors du changement nœuds les performances sont généralement faibles, la réalité est que l'investissement en recherche et développement leur permet d'augmenter rapidement ces performances.

Oficinas TSMC à Taïwan

À l'heure actuelle, et comme nous l'avons expliqué au début, pratiquement tout ce qui nous arrive concernant le développement et les innovations a à voir avec des puces et des processeurs, des puces et des processeurs qui passent principalement entre nos mains à un moment ou à un autre. de TSMC, une société basée à Taiwan. Et c'est à Taiwan que se déroule tout ce développement, et donc nous dépendons de Taiwan pour cela. Qu'on le veuille ou non, Taiwan est l'endroit qui domine et dominera toutes les innovations technologiques à l'échelle mondiale.

Et pourquoi ne pas faire «un autre TSMC»?

Car si c'était simple, ils l'auraient déjà fait, puisque personne n'aime dépendre d'un monopole, même si cela s'est avéré comme ça et ce n'est pas quelque chose qu'ils ont cherché en tant que tel. Chaque année, des milliards de dollars sont investis en R&D pour maintenir ses avantages, et la simple construction d'une usine comme celles que TSMC a à Taiwan coûterait précisément des milliards:

  • La dernière usine de fabrication de TSMC (Fab18) à fabriquer des puces 5 nm avec la nouvelle technologie a coûté 17 milliards de dollars, hors R&D.
  • La prochaine usine de TSMC pour les puces 3 nm est au prix de 19.6 milliards de dollars.

Et dans ce dernier cas, ils estiment qu'il faudra environ 5 ans pour commencer à faire des bénéfices, et cela dans le meilleur des cas. Les entreprises doivent effectuer des recherches approfondies sur la demande de produits, y compris les éventuels changements à long terme, avant de commencer la construction de l'usine (et cela, avec les contrats qu'elles ont actuellement, n'est pas un problème pour TSMC car elles ont plus de demande que d'offre).

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Le concurrent le plus sérieux que TSMC a actuellement est probablement Samsung, mais comme nous l'avons expliqué à d'autres occasions, il y a pas mal de problèmes dus à la fois à des problèmes juridiques ou de propriété intellectuelle et à la capacité de production, ce que nous avons déjà vu avec le NVIDIA Puces ampères fabriquées par des Coréens.

Mais tout n'est pas de l'argent ou des brevets, quand on parle de semi-conducteurs, il faut aussi parler de physique. Par exemple, Intel n'a pas de problèmes avec leurs nœuds parce qu'ils manquent de temps ou d'argent, ils n'ont tout simplement pas les experts que TSMC a dans son personnel. Le nombre d'ingénieurs qui ont les connaissances nécessaires pour assembler les puces est très faible, négligeable en fait, par rapport aux ingénieurs logiciels ou matériels dans le monde. Le problème est que toutes les grandes entreprises veulent ce qu'il y a de mieux, mais il n'y a pas beaucoup de diplômés dans ce type d'emploi et, malgré cela, ils ont besoin de nombreuses années de formation dans l'entreprise elle-même. Les barrières à l'entrée sont extrêmement élevées en ce qui concerne la fabrication de copeaux. On pourrait soutenir qu'il n'y a pas beaucoup plus d'industries qui nécessitent en fait autant d'investissements et d'expertise que la fabrication de semi-conducteurs.

Un exemple se trouve chez Apple, qui est bien conscient de ce problème et a certainement déjà envisagé de disposer de ses propres usines de fabrication. Avec 200,000 milliards de dollars en banque, il est facile d'y penser, mais au final, tout n'a abouti à rien car ils n'étaient jamais certains de pouvoir fabriquer des puces avec la qualité et l'efficacité de TSMC à Taiwan. Certains fabricants chinois essaient, mais pour l'instant, ils sont à des années-lumière. Cela dit, qu'on le veuille ou non, nous dépendons de Taiwan pour le développement et l'innovation.