Lancés dans une course au composant le plus performant, les principaux fabricants de semi-conducteurs investissent des milliards de dollars dans le développement et l’amélioration des techniques de fabrication. La dernière étape du processus, l’emballage, devient de plus en plus cruciale aux yeux des fabricants afin d’améliorer les performances de leurs puces.
L’emballage, le nouveau nerf de la guerre des géants des semi-conducteurs
Ces dernières années, les techniques de gravures ont drastiquement évolué, permettant d’inclure toujours plus de transistors sur une surface toujours plus réduite. Alors qu’en 2014, les meilleures puces étaient gravées en 28 nanomètres (nm), TSMC, le leader mondial des semi-conducteurs, annonce être capable d’atteindre une gravure en 2 nm. Néanmoins, le processus de miniaturisation commence à atteindre ses limites physiques, contraignant les entreprises à se concentrer sur d’autres étapes du processus de fabrication de puces pour améliorer leurs performances.
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C’est sur l’emballage que ces entreprises auraient une carte à jouer. Aussi appelé conditionnement ou packaging avancé, c’est à cette étape que les circuits intégrés dans les dispositifs électroniques sont assemblés et encapsulés. Elles permettent de protéger les puces, mais aussi de fournir des connexions avec d’autres composants du système et dissiper la chaleur générée par les puces en fonctionnement.
Toutefois, plusieurs entreprises ont remarqué que certaines techniques de packaging avancées pouvaient répondre aux exigences de performances attendues par leurs clients. En emballant étroitement plusieurs puces ensemble, les fabricants de puces peuvent augmenter la vitesse, la puissance et l’efficacité de leurs composants tout en contournant les limites de la miniaturisation.
L’un des premiers groupes à s’être focalisé sur le conditionnement reste TSMC. La société taïwanaise investit régulièrement dans les technologies de packaging avancées depuis près d’une décennie. Selon les données de LexisNexis, elle serait en 2023, l’entreprise détendant le plus de brevets autour de l’emballage de semi-conducteurs, avec 2 946 brevets. Juste derrière elle, Samsung et Intel complètent le podium avec respectivement 2 404 et 1 434 brevets.
Ces trois firmes sont à l’origine des principales techniques de packaging avancées, que ce soit pour des composants dédiés aux smartphones ou à l’électroménager, ou pour les puces les plus performantes de leurs clients, à l’instar des GPU de Nvidia. Toutes trois ont par ailleurs construit plusieurs usines spécialisées dans le conditionnement de semi-conducteurs, et ont pour projet de s’implanter aux États-Unis, là où la demande en puces très avancées reste la plus forte.
Ainsi, TSMC et Intel ont choisi l’État d’Arizona, où ils étaient déjà présents, pour leurs projets d’usine de conditionnement avancé. Pour l’occasion, les deux groupes ont obtenu deux subventions très généreuses de la part de l’Administration Biden grâce au Chips Act. De son côté, Samsung a choisi le Texas, n’investissant pas moins de 44 milliards de dollars dans la région.