perspectives | la « désinisation » des emballages avancés est contre-productive
2024-08-31
한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina
◇la technologie d'emballage avancée joue un rôle clé dans les puces d'ia nécessaires à la révolution technologique en cours de l'intelligence artificielle.
◇la réalité de la chaîne industrielle mondiale actuelle des semi-conducteurs est que plus de 60 % des puces doivent être expédiées en chine, et plus de 90 % des puces doivent être expédiées en asie pour être emballées et testées avant de pouvoir être vendues sur les marchés mondiaux. y compris les pays occidentaux.
◇outre la malaisie, le japon, singapour, le vietnam, les philippines, l'inde, etc. sont également des destinations importantes pour lesquelles les états-unis souhaitent déployer des bases de fabrication de semi-conducteurs à l'étranger.
◇à l'heure actuelle, dans le domaine des emballages avancés, la chine et les états-unis sont sur la même ligne de départ. les avantages accumulés par les états-unis dans le domaine de la miniaturisation des semi-conducteurs au cours des dernières décennies ne peuvent plus être utilisés pour restreindre la chine dans le domaine du packaging avancé.
texte |
le personnel inspecte une puce lidar dans l'atelier de plate-forme de service public d'emballage et de test de l'institut de recherche en technologie optoélectronique de suzhou (photographié le 2 juin 2024) photo de li ga/this journal
il n'y a pas si longtemps, le département américain du commerce a publié un communiqué annonçant le lancement d'un premier fonds d'investissement dans l'innovation de 1,6 milliard de dollars pour réaliser et accélérer la mise en œuvre et la modernisation de l'industrie américaine de l'emballage avancé des semi-conducteurs. en tant qu'élément prioritaire du programme de financement « chip and science act » dédié à la recherche et au développement de la technologie des semi-conducteurs, pourquoi la technologie de conditionnement avancée est-elle si importante ? quelle est l’intention des états-unis dans leur stratégie dans les domaines connexes ?
l’essor des emballages avancés
lorsqu’on parle du développement de la technologie des puces, la « loi de moore » est un terme incontournable. la signification fondamentale est la suivante : le nombre de transistors pouvant être logés sur un circuit intégré unitaire double tous les 18 à 24 mois.
la « loi de moore » est une loi empirique proposée par gordon moore, directeur du laboratoire de recherche et développement de fairchild semiconductor company (le prédécesseur d'intel) en 1965. elle reflète les besoins de développement continu de l'industrie numérique pour la technologie des puces et constitue également une stratégies commerciales permettant aux entreprises de puces électroniques de maintenir leur position de leader.
d'une part, l'amélioration continue des performances des puces a favorisé la croissance continue de l'industrie numérique américaine. une fois que les géants de la technologie auront goûté aux avantages commerciaux apportés par la technologie numérique, ils investiront à leur tour d'énormes sommes d'argent pour aider les entreprises américaines de puces à développer des puces de nouvelle génération, afin que les entreprises américaines de puces osent investir d'énormes sommes d'argent dans l'amélioration et l'innovation technologiques. .
d’un autre côté, la mise à jour continue de la technologie a également conduit à une baisse continue des prix des puces avec des indicateurs techniques stagnants. en libérant cette attente de baisse de prix sur le marché, les états-unis suppriment les concurrents des fabricants américains de puces. plus ils prennent du retard, plus leurs pertes seront importantes, et ils pourraient même faire faillite faute d’avoir pu joindre les deux bouts.
les deux aspects travaillent ensemble pour créer le résultat selon lequel « le fort sera toujours fort » dans le domaine des semi-conducteurs. la « loi de moore » n'est pas seulement une loi industrielle, elle aide également les états-unis à maintenir leur position dominante dans le domaine des technologies de l'information.
la raison pour laquelle les états-unis sont certains qu'ils peuvent devenir à long terme le principal gagnant de la « loi de moore » est qu'ils voient la voie du développement technologique commercial de la « miniaturisation des semi-conducteurs » et croient que cette voie peut durer des décennies - la conception et la fabrication des puces tant que nous continuons à réduire la taille du circuit et à utiliser une lumière de longueur d'onde plus courte pour la lithographie, nous pouvons améliorer les performances des puces de manière relativement stable et à moindre coût, et nous pouvons maximiser les profits avec chaque processus. rétrécissement et réaliser un développement rapide.
cependant, vers 2010, alors que la « miniaturisation des semi-conducteurs » continuait d'approcher ses limites physiques, les besoins économiques et les stratégies commerciales soutenant la « loi de moore » ont commencé à vaciller.
d’une part, les coûts nécessaires au développement de composants miniaturisés continuent d’augmenter. la technologie des transistors à effet de champ à ailettes (finfet) a été introduite lors du développement du processus 16 nm, la technologie de lithographie ultraviolette extrême (euv) a été introduite lors du développement du processus 7 nm, et maintenant la technologie des transistors à grille polyvalente (gaa) est introduite lors du développement de processus inférieurs à 5 nm. .. derrière chaque innovation technologique se cache une grande quantité de recherche technique supplémentaire. non seulement les investissements en r&d sont de plus en plus élevés, mais la fréquence des recherches techniques supplémentaires devient également de plus en plus intensive, et la marge bénéficiaire des nouvelles puces de processus continue de croître. déclin.
d'un autre côté, l'amélioration des performances des puces apportée par la miniaturisation des semi-conducteurs est devenue de plus en plus « insipide ». selon la feuille de route technologique de tsmc, les puces de 3 nm ont une densité logique de transistor 1,7 fois supérieure à celle des puces de 5 nm, mais leurs performances ne sont améliorées que de 11 %. par rapport à la miniaturisation précédente, qui présentait une amélioration des performances de près de 50 %. rétréci.
cela a amené les fabricants de puces à réfléchir attentivement à leurs investissements en r&d dans des puces nécessitant un processus inférieur et à rechercher plutôt des voies de développement technologique autres que la « loi de moore ». c’est dans ce contexte que la technologie avancée de l’emballage commence à recevoir de plus en plus d’attention.
si la miniaturisation des semi-conducteurs se concentre sur « l'intégration dans la puce », alors le packaging avancé se concentre sur « l'intégration inter-puce » - en utilisant des méthodes de packaging spéciales pour améliorer l'intégration des puces et des composants externes, de sorte que plusieurs puces soient intégrées dans un tout organique pour exercer la fonctions informatiques exécutées à l'origine par une seule puce de processeur, atteignant ainsi l'objectif de continuer à améliorer les performances des unités informatiques au-delà de la « loi de moore ». c'est ce que l'industrie des semi-conducteurs appelle la « voie super-moore ». dans le même temps, la recherche et le développement pour la miniaturisation des semi-conducteurs se poursuivent, connus sous le nom de « voie deep moore », mais ce n'est plus la seule voie pour améliorer les performances des semi-conducteurs comme c'était le cas dans le passé, et leur vitesse de percée ralentit progressivement. cette nouvelle ère de développement des semi-conducteurs, qui est très différente de l'ère passée de la « loi de moore » qui reposait uniquement sur la miniaturisation des semi-conducteurs, est appelée « l'ère post-moore ».
il convient de mentionner que la technologie avancée d’emballage joue un rôle clé dans les puces d’ia nécessaires à la révolution technologique en cours de l’intelligence artificielle. par exemple, la puce nvidia h100, qui brille actuellement dans le domaine de l'intelligence artificielle, utilise la technologie de packaging avancée cowos développée par tsmc. le principe est d'insérer un support de silicium intercalaire entre la puce informatique et la puce mémoire pour les connecter de manière organique et les regrouper, augmentant ainsi considérablement la vitesse à laquelle la puce peut accéder aux données externes. cette connexion à haut débit entre les puces obtenue grâce à un packaging avancé est appelée technologie de mémoire à large bande passante (hbm). le bus hbm dispose également d'une interface externe qui peut être utilisée pour connecter davantage de puces externes en série. sa vitesse de transmission théorique peut atteindre jusqu'à 450 go par seconde, soit des dizaines de fois la vitesse de communication entre les puces précédentes et les données externes. encore beaucoup de place à l'amélioration.
on peut dire que la technologie d'emballage avancée se situe à l'intersection de « l'ère de l'intelligence artificielle » et de « l'ère post-moore ». sans une technologie d'emballage avancée, les puces d'intelligence artificielle ne seraient pas en mesure de faire de si grands progrès et le développement de la technologie des semi-conducteurs ralentirait également.
le sentiment de crise de l'amérique
l'emballage et les tests traditionnels, en tant que dernier processus avant que la puce ne quitte l'usine, ont toujours eu lieu à la fin de la chaîne industrielle. non seulement ils génèrent de maigres bénéfices, mais ils sont également considérés comme une industrie à faible technologie et à forte intensité de main-d'œuvre. dans les années 1970 et 1980, lorsque les états-unis ont transféré une partie de leur industrie des semi-conducteurs en asie dans le cadre de stratégies commerciales « sans usine » et de « délocalisation », le processus de conditionnement et de test des puces a été presque le premier à être sous-traité, d'abord en corée du sud. taiwan, en chine, puis s'est installé en chine continentale, ainsi que dans des pays d'asie du sud-est comme la malaisie et le vietnam.
en 1978, avec un fort soutien de l'état, les entreprises chinoises ont introduit une ligne de production d'emballage et de test de puces de 5 microns de la société japonaise toshiba, qui a lancé le processus de développement de l'industrie chinoise de l'emballage et des tests de puces. aujourd'hui, certains fabricants d'emballages et de tests de puces du continent sont devenus des sociétés internationales d'emballage et de tests avec un chiffre d'affaires annuel de plusieurs dizaines de milliards de yuans, représentant près de 20 % de la part de marché mondiale de l'emballage et des tests de puces, juste derrière des entreprises taïwanaises telles que ase. . à l’heure actuelle, les entreprises des deux côtés du détroit de taiwan représentent ensemble plus de 60 % de la part de marché mondiale du conditionnement et des tests de puces. cependant, les entreprises américaines, européennes, japonaises et coréennes ont une présence relativement faible dans le domaine du conditionnement et des tests de puces. aux états-unis, seule amkor technology (amkor) représente environ 14 % de la part de marché mondiale, le reste étant moindre. plus de 1%, et les usines d'emballage et de tests d'amkor technology ont également été construites dans un pays asiatique et ne conservent un département de recherche et développement technologique qu'aux états-unis.
la réalité de la chaîne industrielle mondiale actuelle des semi-conducteurs est que les états-unis ont un avantage en amont de la chaîne industrielle, comme les outils de conception et de fabrication de puces, tandis que la chine occupe fermement le maillon de l'emballage et des tests à l'extrémité de la chaîne industrielle. plus de 60 % des puces doivent être expédiées vers la chine, et plus de 90 % des puces doivent être expédiées vers l'asie pour être emballées et testées avant de pouvoir être vendues sur les marchés mondiaux, y compris dans les pays occidentaux. alors que la technologie avancée de l'emballage joue un rôle de plus en plus important dans « l'ère post-moore » et « l'ère de l'intelligence artificielle », ce paysage industriel a suscité la vigilance aux états-unis.
en novembre 2023, le premier projet d'investissement en r&d dans le cadre de la loi américaine sur les puces et la science a été investi dans la technologie d'emballage avancée. le projet de loi alloue spécifiquement 3 milliards de dollars au financement des entreprises d'emballage de puces aux états-unis. le plan est baptisé « national advanced packaging manufacturing plan ». le 9 juillet 2024, le ministère américain du commerce a publié un communiqué annonçant le lancement du premier lot de 1,6 milliard de dollars américains de subventions de financement de r&d dans le cadre du programme, couvrant cinq sous-domaines de la technologie d'emballage avancée, chaque récompense d'innovation en r&d allant jusqu'à 150 millions de dollars américains.
la quête d’une « indépendance stratégique » par les états-unis est difficile à réaliser
poussées par les milieux politiques, les entreprises américaines ont accéléré leur déploiement dans l’industrie de l’emballage avancé.
en décembre 2023, amkor technology a annoncé qu'elle dépenserait 2 milliards de dollars américains pour construire une usine de conditionnement et de tests avancés à peoria, en arizona. apple a immédiatement exprimé son soutien, affirmant qu'apple deviendrait le premier et le plus gros client de l'usine d'emballage et de tests. intel a également continué à déployer des efforts en matière de recherche et de développement technologique, a développé indépendamment la technologie de conditionnement avancée de foveros et a annoncé une nouvelle architecture de puce pour s'adapter à cette technologie.
les entreprises américaines s’aventurent également sur les marchés étrangers. en août 2023, intel a annoncé qu'elle investirait massivement pour construire la première usine de conditionnement et de tests avancés à l'étranger basée sur sa technologie à penang, en malaisie. en décembre 2023, nvidia a annoncé la construction d'un centre de cloud computing à johor, en malaisie. couplé à l'afflux d'entreprises américaines telles qu'amd et micron, le développement de l'industrie malaisienne du conditionnement et des tests de puces s'est accéléré. outre la malaisie, le japon, singapour, le vietnam, les philippines, l'inde, etc. sont également des destinations importantes pour lesquelles les états-unis souhaitent déployer des bases de fabrication de semi-conducteurs à l'étranger.
il pourrait être difficile pour les états-unis d’atteindre leur objectif d’« indépendance stratégique » grâce à cela.
premièrement, actuellement, en raison de facteurs tels que le coût élevé de la construction d'usines aux états-unis, l'avancement de projets clés financés par le « chip and science act » américain, comme l'usine de tsmc en arizona, a été retardé, voire suspendu à des degrés divers ; les entreprises étrangères investissent également aux états-unis et sont confrontées à une « acclimatation » en termes de culture d'entreprise, de manipulation politique et d'autres aspects.
deuxièmement, le japon, l'asie du sud-est, l'asie du sud et d'autres pays et régions, comme les états-unis, manquent d'un nombre suffisant de travailleurs qualifiés en haute technologie. de nombreux produits et composants industriels en amont dans le domaine de la fabrication de puces doivent être importés de chine continentale et de taiwan. et d'autres endroits.
ce qui se reflète derrière cela, ce sont les divers avantages uniques accumulés au fil des années grâce aux investissements à long terme dans l'industrie, la technologie, l'éducation et d'autres domaines, y compris des ressources de produits industriels locaux riches et complètes, de faibles coûts de fabrication globaux et une large population technique. a fait de la chine une présence incontournable et irremplaçable dans tout domaine manufacturier de pointe.
à l'heure actuelle, dans le domaine des emballages avancés, la chine et les états-unis sont sur la même ligne de départ. les avantages accumulés par les états-unis dans le domaine de la miniaturisation des semi-conducteurs au cours des dernières décennies ne peuvent plus être utilisés pour restreindre la chine dans le domaine du packaging avancé. la promotion par les états-unis de la « déchinaisation » dans le domaine de l'emballage avancé sera non seulement impossible à restreindre le développement technologique de la chine, mais incitera également la chine à continuer de faire des percées et de renforcer sa compétitivité dans la chaîne industrielle mondiale des semi-conducteurs. et le marché mondial.
(l'auteur est chercheur associé à l'institut des sciences, technologies et cybersécurité des china institutes of contemporary international relations et responsable du projet d'intelligence artificielle)
("lookout" numéro 36, 2024)
