Galanta, à 50 km à l’Est de Bratislava, la capitale de la Slovaquie. Nous sommes dans le plus grand site industriel de Samsung en Europe. Avec environ 1 000 personnes, cette usine, créée en 2002, assemble environ 4,5 millions de téléviseurs par an. Depuis avril 2023, elle accueille une nouvelle activité éminemment stratégique pour le groupe sud-coréen d'électronique, numéro un mondial de la télévision depuis 2006 : la fabrication des «Wall», les grands écrans MicroLED de la marque, pour le marché européen.
Elle est la troisième usine d'écrans MicroLED du groupe dans le monde après celle à Hô Chi Min Ville, au Vietnam, et à Tijuana, au Mexique. Samsung s'enorgueillit d'avoir développé depuis six ans un précieux savoir-faire industriel dans les écrans MicroLED sur lequel il mise pour étendre sa domination à cette technologie d’avenir de télévision, pressentie comme l’évolution ultime de l’affichage électronique.
Des écrans à plus de 100 000 euros
Les écrans MicroLED génèrent l’image directement à partir de puces LED (diodes électroluminescentes) microscopiques, sans rétroéclairage ni filtre de couleurs. Chaque pixel est formé de trois puces LED (une rouge, une verte et une bleu) pour produire toutes les nuances de couleurs. Ces écrans semblent parés de tous les avantages en termes de luminosité, de contraste, de colorimétrie, d’efficacité énergétique, de temps de réponse ou encore de durabilité par rapport aux écrans LCD et Oled qui se partagent aujourd'hui le marché des écrans plats.
Leur seul inconvénient réside dans leur prix élevé, dû à la jeunesse de la technologie et aux faibles volumes de production. Le Wall de 146 pouces (3,7 m) coûte jusqu’à 130 000 euros ! C’est pourquoi Samsung vise en priorité le marché des entreprises. Lancé en 2019, le produit standard tout-en-un est commercialisé aujourd’hui sur commande en deux tailles : 110 et 146 pouces. Des produits sur mesure peuvent être réalisés selon des configurations spécifiques. Mais ils sont plus chers et nécessitent une installation plus complexe chez le client.
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Temple de la précision
La fabrication relève à la fois de l’électronique high-tech et de la haute couture. «Nous sommes dans le temple de la précision et de l’efficacité», affirme Jaroslav Zilka, directeur du site industriel de Galanta. La production se déroule en deux parties distinctes. D’abord, celle des modules. Elle s’effectue dans une salle blanche comparable à celles des usines de semi-conducteurs. Ensuite, celle des écrans, par assemblage de modules. Car contrairement aux écrans LCD et Oled, qui se présentent comme des constructions monoblocs, les écrans MicroLED sont construits comme des mosaïques, par assemblage. Si cela offre la flexibilité de réaliser des produits de différentes tailles et résolutions, c'est avant tout le fruit d'une contrainte imposée par la difficulté de produire à bon rendement des panneaux monoblocs de grandes tailles.
Un module est une carte électronique de 21 x 14 cm réunissant sur une face les LED et sur l’autre les composants électroniques. Il contient jusqu'à 128 000 puces LED nues, juxtaposées au pas de pixel de 0,84 mm. Des modules moins denses sont également produits au pas de pixel de 1,26 mm ou 1,68 mm. Samsung ne révèle pas la taille des LED, mais elle serait de l’ordre de 50 microns. L’usine dispose de trois lignes de report à plat et soudure des LED sur le circuit imprimé. Les puces LED sont transférées de leur pochette à la surface du circuit imprimé une par une.
Il n'y aura pas plus de détails : Samsung nous interdit de décrire plus loin le procédé de fabrication. Le groupe de Séoul estime avoir développé un savoir-faire unique, qu’il tient à garder secret pour en faire un avantage compétitif sur des concurrents comme Sony, LG ou TCL. La pose des composants électroniques sur l’autre face est réalisée par une ligne classique de montage en surface, comme on en trouve dans l'assemblage de cartes électroniques.
Des opérateurs sur leur garde
Le processus est entièrement automatisé. Seul le transfert des modules dans des cassettes entre les différentes lignes est manuel. Cela n’empêche pas les opérateurs d’être sur leur garde, les yeux rivés sur les écrans pour détecter la moindre anomalie. La fabrication est ponctuée de nombreuses étapes de contrôle, d’inspection et de test pour s’assurer que les puces LED sont placées au bon endroit, avec le bon angle d’orientation et la bonne quantité de pâte à souder et qu’elles émettent la bonne couleur au niveau de luminosité requis. Tout défaut détecté est immédiatement corrigé avant le passage à l’étape suivante.
Avant de déposer le film de protection des LED, le module subit une inspection ultime. Les LED défectueuses ou ne répondant plus aux exigences de performances de Samsung doivent être délicatement décollées au laser puis remplacées. C’est l’opération la plus critique selon Boris Safar, le directeur de la production du Wall. La fabrication du module s'achève par la découpe mécanique des bords, avec une précision chirurgicale de 0,05 mm. Elle aura durée environ 8 heures pour la version la plus dense.
Tolérance zéro
Dans l’atelier d’assemblage des écrans, le travail commence par une inspection visuelle de tous les modules pour s’assurer qu’il n’y a pas de défauts de découpe, de couleur ou de luminosité. Des machines à bras robotisés assemblent des panneaux de 4 x 3 modules ou 3 x 3 modules. Ces panneaux sont ensuite complétés par des cartes électroniques, puis ajustés manuellement pour qu’ils soient parfaitement plats. Ils subissent à leur tour une inspection des couleurs et de luminosité de toutes LED.
Samsung tolère zéro défaut pour les LED vertes et deux ou trois défauts pour les LED rouges et bleues par module. Un panneau ne doit pas comporter plus de 6 LED défectueuses au total. Une exigence à rapporter au nombre impressionnant de LED qu’il contient : jusqu’à 1,5 million. L’écran de 146 pouces s’obtient en combinant 24 de ces panneaux, soit au total 102 modules et jusqu’à 36,8 millions de puces LED.
Un écran toutes les huit heures
Si les machines de montage des LED et des composants sur le circuit imprimé proviennent du marché, la plupart des autres équipements (contrôle, test, découpe, réparation, assemblage des panneaux, calibration, etc.) sont signés Samsung. C’est là que réside le savoir-faire de la marque. Cette production emploie aujourd’hui 180 personnes et représente un investissement d’environ 30 millions d’euros de la part du groupe sud-coréen. Elle sort quatre écrans tout-en-un par poste de travail de 8 heures et 80 panneaux destinés à la confection d’écrans sur mesure.
Mais selon Boris Safar, ses équipements et l'effectif actuel de l'usine lui permettent de doubler le volume de production. Les composants et cartes électroniques proviennent d'Asie. Mais 90% des pièces mécaniques, nécessaires à la construction des panneaux, sont procurés localement.
Le marché grand public encore anecdotique
Des versions du Wall, motorisées par un processeur et logiciel spécifiques, sont également vendues comme des téléviseurs connectés au grand public. Mais les ventes devraient rester anecdotiques pour encore des années. Selon le cabinet DSCC, elles pourraient atteindre 300 000 pièces en 2027, soit à peine 0,1% des ventes totales de téléviseurs. Samsung va devoir patienter avant de commencer à recueillir les fruits de son investissement dans cette technologie.
Paradoxalement, les puces LED ne représenteraient qu'environ 20% du coût de revient du produit final, selon Boris Safar. C'est peu en comparaison du poids d'environ 60% des écrans plats dans les téléviseurs LCD et plasma à leur début dans les années 2000. Le coût actuellement élevé des écrans MicroLED s'expliqueraient plutôt par les faibles volumes de production, la longueur du cycle de fabrication, le poids des contraintes de qualité ou encore l'utilisation d'équipements propriétaires pour lesquels il n'existe pas encore d'alternatives standards sur le marché.
