Une famine sans précédent de puces menace les activités en dehors des entreprises technologiques

Nous sommes désormais confortablement assis en février 2021 et il est encore pratiquement impossible d’entrer dans un magasin (ou de visiter un détaillant en ligne) et d’acheter une nouvelle console de jeu ou un nouveau GPU de bureau. Lors du lancement de ces nouveaux produits l’année dernière, beaucoup pensaient que le manque de disponibilité était principalement dû au battage médiatique des fenêtres de sortie et que les niveaux de stocks se normaliseraient une fois la période des fêtes passée. Cet avenir ne s’est jamais réalisé. La production n’a jamais rattrapé la demande et celle-ci ne montre aucun signe de faiblissement. Le monde est aujourd’hui plongé dans une famine de puces et la pénurie de silicium perturbe tout, depuis la disponibilité de l’iPhone jusqu’à la production automobile.

Comment en sommes-nous arrivés là ?

Historiquement, la plupart des famines de chips remontent à des événements singuliers. En 1993, la famine des puces DRAM a été déclenchée par une explosion dans une usine à Niihama, au Japon. Cette usine était responsable de la production de la majeure partie de l'approvisionnement mondial en résine époxy appelée crésol, utilisée pour créer les boîtiers noirs que vous voyez recouvrir les circuits intégrés. La pénurie de DRAM qui en a résulté a fait grimper les prix des nouveaux PC pendant plus d'un an. À la suite du tremblement de terre de 2011 au Japon, le marché a connu une perturbation de l'approvisionnement en NAND et en écrans d'ordinateurs.

La famine actuelle de chips ne peut pas être attribuée à un seul événement, mais plutôt à un mélange de conditions qui ont conduit à ce qui sera inévitablement la pénurie de chips la plus grave que le monde ait jamais connue. Les principaux facteurs contribuant à la situation actuelle sont la pandémie de COVID-19 et la dépendance excessive à l’égard de fournisseurs externalisés de fabrication de semi-conducteurs.

Comme pour presque tous les aspects de la vie quotidienne, la pandémie de COVID-19 a eu d’énormes conséquences sur l’approvisionnement en semi-conducteurs. Alors que les entreprises étaient confrontées à des changements dans la disponibilité de la main-d'œuvre et à des modifications de leur stratégie logistique pour répondre aux problèmes de santé et de sécurité, l'efficacité de la production en a pris un coup. Le monde ne peut pas simplement fonctionner de la même manière qu’avant 2020.

Une grande partie de la main-d’œuvre mondiale a été contrainte de commencer à travailler à domicile via le télétravail. Même si de telles dispositions étaient déjà monnaie courante dans certains segments du secteur des médias et de la technologie, la réalité est que la plupart des gens étaient sous-équipés pour travailler à domicile. Naturellement, cela a accru la demande des consommateurs pour de nouveaux PC et ordinateurs portables.

En 2020, les ventes d’ordinateurs neufs ont augmenté pour la première fois depuis plus d’une décennie. Les éléments auxiliaires tels que les microphones et les webcams ont disparu des étagères en quelques semaines. La demande sans précédent a obligé les gens à se tourner vers les revendeurs à la sauvette et les marchés d’occasion pour des articles qui n’avaient jamais été des produits très prisés auparavant. Tout comme les PC et les ordinateurs portables, ces webcams regorgent de puces pour traiter les signaux audio et vidéo. L'approvisionnement en puces a été durement touché tandis que les prix du marché des composants PC ont commencé à augmenter en même temps que la demande.

Non seulement les gens étaient obligés de travailler à domicile, mais ils devaient également passer tous leurs temps libres à l’intérieur. Cela a accru la demande d'appareils de streaming tels que Roku, les tablettes et les consoles de jeux vidéo. Les jeux sur PC connaissaient déjà une période de croissance de plusieurs années et le confinement à domicile a poussé davantage de personnes à acheter ou à construire des PC de jeu. Aller au cinéma, aux concerts ou dans les bars n’était plus une option viable, le public s’est donc tourné vers le divertissement numérique.

À l’approche des fêtes de fin d’année 2020, Sony et Microsoft se préparaient à lancer de nouvelles consoles de jeux. Les deuxPlayStation 5etXbox Série Xont été construits à partir d’une technologie sous-jacente similaire d’AMD. Les consoles utilisent des processeurs et des GPU utilisant les dernières conceptions d'AMD, similaires aux produits PC de bureau que la société a également lancés en octobre et novembre 2020. NVIDIA a séduit le marché avecle dévoilement de ses GPU RTX série 3000 mi-septembre. Le battage médiatique pour de tels produits serait élevé au cours d’une année quelconque, mais fin 2020, l’appétit pour le matériel de jeu était insatiable.

Aucune de ces sociétés ne fabrique ses propres puces. Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) a été engagée pour fabriquer les puces destinées à la PlayStation 5 et à la Xbox Series X, ainsi que les processeurs AMD Ryzen et les GPU Radeon. Ils produisent également une quantité massive de puces pour Apple afin d’alimenter les iPhones et iPads. Ils auraient été sollicités pour fabriquer les GPU de la série RTX 3000 pour NVIDIA, mais TSMC était déjà à pleine capacité. Samsung a obtenu le contrat NVIDIA, bien que ses usines de fabrication ne soient pas aussi avancées que celles exploitées par TSMC, ce qui signifie que la production obtenue est moins efficace et en plus petites quantités utilisables.

Ces entreprises auraient-elles pu simplement migrer vers un autre partenaire de fabrication ? Ce n'est pas si simple. Les conceptions avancées comme celles des nouvelles consoles, iPhones et GPU de bureau nécessitent des années de développement et sont adaptées aux atouts d’un processus de fabrication particulier. AMD ne peut pas simplement commander du temps de fabrication dans une autre installation pour les puces de console qu'elle souhaite produire, car elles ont été conçues spécifiquement pour le processus de fabrication 7 nm de TSMC.

Les producteurs de puces tels que TSMC améliorent et réduisent constamment leurs lignes de fabrication. Chaque fois qu’ils réussissent à réduire leur processus, davantage de transistors peuvent être physiquement installés sur les tranches de silicium à partir desquelles les puces sont fabriquées. Plus une puce est dense et complexe, plus elle peut être rapide et économe en énergie, augmentant ainsi la puissance de calcul. Souvent, les lignes de fabrication existantes sont réutilisées pour produire des puces qui n'ont pas besoin d'être aussi complexes.

Par exemple, Intel est l’une des rares entreprises à produire ses propres puces dans ses fonderies. Ils utilisent leurs lignes de fabrication les plus avancées pour leurs nouveaux processeurs et utilisent des lignes plus anciennes pour produire des puces moins complexes telles que des contrôleurs de stockage et des modems. Intel avait une place forte sur les marchés des processeurs grand public et pour serveurs il y a à peine 10 ans, mais a perdu des parts de marché après que les difficultés liées à la transition de ses lignes de fabrication vers un processus plus petit aient entraîné des retards importants dans l'introduction de nouveaux processeurs. Intel vaaurait passé du temps fabuleux à TSMC plus tard cette annéepour réduire une partie de la tension sur ses propres lignes.

La sauvegarde du côté production met également à rude épreuve les clients qui s'appuient traditionnellement sur des puces qui n'ont pas besoin d'être aussi complexes que les processeurs mobiles ou de bureau de pointe. L’industrie automobile dépend depuis des années de plus en plus des semi-conducteurs et des microcontrôleurs. Alors que les voitures étaient des machines relativement simples dans les années 1960 et 1970, elles sont désormais dotées de systèmes informatiques complexes et de circuits intégrés qui contrôlent tout, des essuie-glaces au calage de l'allumage.

Le véhicule moderne est redevable à la puce informatique. Les nouveaux modèles en production sont soigneusement conçus jusqu’au dernier millimètre et disposent généralement d’une série de microcontrôleurs qui doivent fonctionner en tandem. Avoir une ligne de production à court d’une seule puce peut rendre un véhicule entier inutilisable ou invendable. Si General Motors ou Ford ne peuvent pas terminer leurs véhicules, ils ne peuvent pas les vendre. Ces entreprises n’ont pas non plus l’attrait des principales lignes de fabrication de semi-conducteurs pour que leurs commandes aient préséance sur celles de quelqu’un comme AMD ou Apple.

Les commandes qui finissent par remplir les iPhones sont énormes en termes de taille et de marge bénéficiaire par rapport aux puces plus simples qui peuvent faire fonctionner les clignotants d'un Ford F-150. Les constructeurs automobiles ne peuvent donc pas faire grand-chose d’autre qu’attendre. Avec moins de nouveaux véhicules produits, les prix du marché sur les lots des concessionnaires s'inscrivent désormais dans un territoire absurde. J'ai magasiné pour l'un des SUV RAV4 Prime de Toyota. Il s'agit d'une version hybride plus récente du RAV4, l'un des véhicules les plus populaires et omniprésents sur la planète. Ces modèles ont un PDSF de 41 000 $, mais je n'ai pas réussi à trouver un concessionnaire dans un rayon de 1 500 milles qui en vendrait un pour moins de 55 000 $ (s'ils avaient même du stock).

La pénurie de puces estobliger les constructeurs automobiles à arrêter les opérations dans plusieurs usines. Ils pourraient ne pas rouvrir de sitôt, ce qui entraînerait de nouvelles pénuries d’approvisionnement et les effets en cascade que ces pénuries auraient sur l’économie dans son ensemble. Alors que la pénurie de matériel pour les consoles de jeu et les PC de jeu a été une sérieuse déception ces derniers mois, les problèmes sous-jacents se sont aggravés au point que les emplois et les moyens de subsistance sont en jeu. Ce ne sont pas seulement les constructeurs automobiles qui devront subir cette pression.

Combien de temps cela va-t-il durer et peut-il être réparé ?

Les prévisions actuelles concernant notre famine actuelle de puces s'étendent probablement jusqu'en 2021. Lisa Su, PDG d'AMDexpliqué le mois dernierque les problèmes d'approvisionnement de son entreprise devraient durer jusqu'en 2021. Avec une grande partie de la production d'AMD liée à TSMC, il est probable que la plupart des entreprises liées à l'entreprise taïwanaise partageront une expérience similaire. La fourniture de l'iPhone 12 eston s'attend à ce qu'il soit incroyablement mincedans les mois à venir et ses propres débuts ont été retardés l'automne dernier en raison de retards de fabrication.

La solution au problème n’est pas aussi simple qu’on pourrait l’espérer. En théorie, les plus grands acteurs du secteur de la fabrication de semi-conducteurs ouvriraient simplement de nouvelles fonderies et fabriqueraient davantage de puces. Cela n'est pas possible à court terme, car la construction et l'agrandissement de telles installations sont une entreprise pluriannuelle qui nécessite de parier sur les besoins futurs de l'industrie.

Sans surprise, les difficultés financières que connaissent les constructeurs automobiles ont attiré l'attention de Washington, avecla Maison Blanche fait une déclaration officiellequ'ils étudieraient des options pour atténuer les points d'étranglement potentiels de l'approvisionnement afin d'éviter que la famine des chips n'affecte davantage de personnes. Certains des principaux acteurs de l'industrie des semi-conducteurs sontfaire pression sur le président Bidenpour amener le gouvernement à subventionner les opérations nationales de fabrication de puces.

L’expansion de la production de semi-conducteurs de pointe est une décision judicieuse du point de vue de l’économie mondiale. Si l'une des principales fonderies de TSMC devait subir un accident catastrophique comme les tremblements de terre de 2011 au Japon, le risque de bouleversement de l'économie mondiale serait extrêmement élevé. Ce serait également bien d’acheter un RTX 3080 à son prix initialement suggéré, mais ce n’est qu’un discours fantastique de ma part.