Le jeudi 2 mars 2022 aura été une journée noire en Bourse pour de nombreux fabricants de semi-conducteurs. La baisse atteint 5% pour STMicroelectronics, 7% pour Onsemi, 11% pour Wolfspeed, 5% pour Rohm, 10% pour ACL Semiconductor et 23% pour AEHR Test Systems. Autant d’industriels qui présentent la particularité d’être des acteurs majeurs de la filière émergente des puces en carbure de silicium.
Le coup de massue vient de Tesla. Lors de son évènement dédié aux investisseurs, Colin Campbell, le directeur de l'ingénierie liée à la propulsion, a annoncé l’intention de réduire de 75% l’utilisation du carbure de silicium dans les prochaines générations de voitures électriques. Un projet qui s’inscrit dans la stratégie du constructeur américain de diviser par deux le coût de production de ses véhicules. Il n’est pas clair si l’objectif de réduction du carbure de silicium se rapporte à la quantité, le coût ou les deux.
Une techno-clé de l'électrification des véhicules
Le carbure de silicium est un nouveau semi-conducteur en vogue pour la construction de composants électroniques de puissance au cœur de convertisseurs d’énergie comme les onduleurs, les chargeurs de batterie ou les grandes alimentations électriques. Par rapport au silicium classique, il offre notamment l’avantage d’améliorer l’efficacité énergétique et d’augmenter le voltage de fonctionnement. Dans une voiture électrique, cela se traduit par un allongement de l’autonomie et un raccourcissement des temps de recharge de la batterie. C’est pourquoi il constitue une technologie-clé de l’électrification de l’automobile.
Tesla a joué un rôle moteur dans l’émergence de cette filière en étant le premier à adopter la technologie en 2017 avec des composants de STMicroelectronics. Aujourd’hui, tous les constructeurs automobiles sont en train de lui emboiter le pas pour l’électrification de leurs véhicules. Ils sont en course pour sécuriser leurs approvisionnements, car l’offre reste restreinte en raison de la jeunesse de la technologie et de la disponibilité en quantité limitée des substrats de carbure de silicium.
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Axe stratégique pour STMicroelectronics
Jean-Marc Chéry, le patron de STMicrolectronics, a fait du développement du carbure de silicium un axe stratégique avec l’objectif d’atteindre 1 milliard de dollars de chiffre d’affaires dans ce domaine en 2023, deux ans en avance sur le calendrier initial. Grâce à son partenariat avec Tesla, il a réussi à s’imposer comme le leader mondial avec plus de 40% du marché en 2021 selon le cabinet Yole Développement, deux fois plus que le numéro deux, l’allemand Infineon Technologies. Même s’il compte aujourd'hui 115 projets de développement pour 80 clients, dont 60% dans l’automobile, Tesla représente le gros de son chiffre d’affaires de 700 millions de dollars en 2022 dans cette activité. Des rumeurs prêtent au constructeur automobile américain l’intention de diversifier ses approvisionnements auprès de l’américain Onsemi, alors que STMicroelectronics a été jusqu’ici son fournisseur exclusif.
La volonté de Tesla de réduire l’utilisation du carbure de silicium dans ses voitures se justifie par le coût de cette technologie, cinq à six fois plus élevé que celui du silicium. Mais selon STMicroelectronics, le carbure de silicium offre aussi l’avantage de diminuer l’encombrement et le poids des convertisseurs de la chaîne de traction électrique, et au final de baisser le coût total de possession du véhicule.
Transition vers les plaquettes de 200 mm
Le carbure de silicium n’en est encore qu’au début de son développement. Son coût devrait baisser avec l’augmentation des volumes de production et la maturation de la technologie. Selon Yole Développement, le marché devrait passer de 1,1 milliard de dollars en 2021 à 6,3 milliards de dollars en 2026. La baisse des coûts viendra aussi du changement du mode de production. Aujourd’hui, les puces sont fabriquées sur des plaquettes de 150 mm. Le passage à des plaquettes plus grandes de 200 mm offre un grand gisement de productivité. L’américain Wofspeed a déjà démarré cette transition à titre pilote dans sa nouvelle usine, dans l’Etat de New York. Les autres fabricants devraient suivre à partir de 2024. Tesla pourrait contribuer à baisser les coûts en optimisant la conception de l’onduleur, le convertisseur qui adapte le courant de la batterie aux besoins du moteur, en partenariat avec ses fournisseurs de puces comme STMicroelctronics. Selon Doug O'Laughlin, analyste financier américain, auteur du blog Fabricated Knowledge, il faut voir dans l’annonce de Tesla une indication à long terme et non une décision à impact immédiat.
