Le fabricant américain de semi-conducteurs Wolfspeed (ex-Cree), qui compte 3 500 personnes dans le monde et affiche un chiffre d’affaires de 526 millions de dollars en 2021, a annoncé l’inauguration officielle, le 25 avril 2022, de sa nouvelle usine de composants électroniques à Marcy, dans l’Etat de New York. Sa particularité est d’être la première au monde à fabriquer des puces sur plaquettes de carbure de silicium de 200 mm de diamètre. L’investissement atteint 1 milliard de dollars, dont 500 millions sont apportés par l’Etat de New York.
Le projet a été lancé en septembre 2019. Il s’inscrit dans un vaste plan d’investissement visant à multiplier la capacité de production par 30 à l’horizon 2024 par rapport à 2017. Il est concrétisé en un temps record de 27 mois. L’usine a déjà démarré son activité il y a un mois et devrait commencer à livrer ses produits dès cette année. Elle sera consacré principalement à la production de composants électroniques de puissance en carbure de silicium notamment pour les véhicules électriques. Elle fabriquera également des circuits radiofréquences en nitrure de gallium sur substrat de carbure silicium pour les applications sans fil à hautes fréquences comme la 5G. Sa capacité de production n’est pas dévoilée, mais l’usine est présentée comme la plus grande du genre dans le monde.
Tesla, pionnier
Le carbure de silicium constitue un nouveau semi-conducteur prometteur pour la construction de composants électroniques de puissance et circuits radiofréquences. Par rapport au silicium classique, il offre l’avantage de réduire les pertes d’énergie, l’encombrement et le poids, ce qui en fait une technologie clé pour l’électrification de l’automobile. Dans une voiture électrique, cela se traduit par une autonomie plus longue, des recharges de batterie plus rapides et un coût total de possession inférieur. Tesla a été pionnier dans l'adoption de cette technologie en 2017 dans sa voiture Model 3 avec des composants de STMicroelectronics.
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Les plaquettes de carbure de silicium de 150 mm constituent aujourd’hui l’état de l’art. Le passage à des plaquettes de 200 mm offre l’avantage d’augmenter la productivité et donc de réduire les coûts, ce qui devrait accélérer l’adoption de la technologie car les composants fabriqués sur plaquettes de carbure de silicium restent bien plus chers que leurs équivalents construits sur plaquettes de silicium classiques. En étant le premier à réaliser cette transition, Wolfspeed prend une sacrée avance sur ses concurrents.
Lucid, un des clients phares
Selon le cabinet Yole Développement, le marché des composants et modules électroniques de puissance en carbure de silicium devrait grimper de 1,1 milliard de dollar en 2021 à 6,3 milliards de dollars en 2027, dont près de 80 % en provenance de l’automobile. Wolfspeed est positionné en troisième position dans ce domaine avec 15 % du marché en 2021, derrière le franco-italien STMicroelectronics (41 %) et l’allemand Infineon Technologies (23 %). Parmi ses clients, il compte le constructeur américain de voitures électriques de luxes Lucid et l'allemand Volkswagen. En plus de sa nouvelle usine, il est en train de construire une autre unité de production de matériaux semi-conducteurs sur son site principal à Durham, en Caroline du Nord, qui devrait entrer en production à la fin de l'année. L'objectif est ambitieux : atteindre à l'horizon 2024-2025 un chiffre d'affaires de 1,5 milliard de dollars dans le carbure de silicium (plaquettes, composants et modules), contre un peu plus de 150 millions de dollars en 2021 selon Yole Développement. De quoi rivaliser avec STMicroelectronics qui vise 1 milliard de dollars en 2024.
Wolfspeed se targue d’être verticalement intégré, fabriquant à fois les substrats de carbure de silicium et les composants électroniques construits dessus. Il fournit ses substrats de 150 mm notamment à STMicroelectronics et Infineon Technologies. Ce modèle d’intégration verticale est en train d'être imité par STMicroelectronics, Onsemi ou encore Infineon Technologies. Mais selon des experts, Wolfspeed reste le plus avancé dans la migration aux plaquettes de 200 mm. STMicroelectronics a déjà démontré des prototypes de plaquettes de carbure de silicium de 200 mm via Norstel, une société rachetée en Suède en 2019. Mais à ce jour il ne donne aucune indication précise sur le planning de passage en production. Une chose est sûre : avec le forcing de Wolfspeed, la bataille des puces de carbure de silicium gagne en intensité.
