Début des années 1990 : C’était l’époque où premier SMS a été envoyé et Windows 3.1 vu la lumière du jour. ASML, le fabricant de machines à puces de Veldhoven, n’était en aucun cas un leader du marché à l’époque.
Au cours de cette décennie, ASML a livré les premières versions du PAS 5500, une machine à puce très dépassée par rapport aux normes techniques actuelles. Mais trente ans plus tard, cet appareil est loin d’être prêt pour le musée ou la ferraille : les machines PAS produisent toujours des puces sur la chaîne de montage. En fait, ils sont actuellement indisponibles.
À Linkou, la succursale d’ASML à l’ouest de la capitale taïwanaise Taipei, les techniciens révisent, entre autres, les anciens systèmes PAS. La musique pop taïwanaise peut être entendue dans le couloir, et dans la cabine exiguë de la salle blanche, c’est une question d’essais et d’erreurs. Six employés d’ASML en salopette sans poussière rampent dans et autour d’une machine de lithographie dévissée – leurs boîtes à outils remplissent le reste de la pièce.
Les machines de lithographie sont maintenant très utiles pour la pénurie de puces courantes, qui se fait sentir dans de nombreux secteurs, à vider. Semi-conducteurs pour voitures électriques et capteurs dans toutes sortes de produits – le internet des objets – ne sont pas fabriqués avec les machines à puce les plus récentes et les plus avancées. L’équipement plus ancien est suffisant pour cela, ou est même mieux adapté.
‘Ancien’ n’est donc pas un bon terme, selon les experts. Mature ils préfèrent l’appeler dans l’industrie des puces : technologie mature. Dalen Wu, directeur d’usine d’ASML Linkou : « Cette année, nous révisons 50 % de systèmes plus matures que l’année dernière. Les machines remises à neuf sont acheminées vers des usines de puces en Asie et aux États-Unis. Il était autrefois prévu de réduire cette branche, mais le besoin semble trop grand : 90 % de ces premiers systèmes sont encore utilisés. »
ASML est actuellement au centre de la guerre technologique entre les États-Unis et la Chine, car la société néerlandaise fournit les outils de fabrication de puces les plus avancés. Cela vous permet de produire des puces de smartphone et des superordinateurs ultra-rapides. Le gouvernement américain intensifie la pression sur les Pays-Bas pour empêcher ASML d’exporter des technologies de pointe vers la Chine. Mais les machines de lithographie des années 1990 ne sont pas en cause.
Seule la moitié de toutes les tranches produites par l’industrie des puces sont exposées avec une lithographie plus ancienne, a déclaré le PDG d’ASML Peter Wennink ce mois-ci lors de la journée annuelle des investisseurs à Veldhoven.
Les machines de lithographie, en un mot, sont des copieurs complexes qui impriment des motifs de puces sur un disque de silicium de matériau sensible à la lumière – le tranche – projeter. Plus cette lumière est fine, plus la puissance de calcul peut être pressée sur la petite surface de la puce.
L’ancienne génération de machines de lithographie utilise une lumière avec une longueur d’onde plus longue que la norme actuelle. C’est comme dessiner avec un gros pinceau au lieu d’un feutre fin. Cela fonctionne bien – et est plus abordable – pour la production de copeaux où la finesse n’est pas le facteur décisif. Et même si les tranches utilisées sont plus petites que dans les machines de lithographie de pointe, le débit est si élevé que la production de puces est rentable.
Pénurie de puces « adultes »
Alors que les pénuries de puces survenues pendant la pandémie sont désormais partiellement résolues, les secteurs automobile et industriel manquent de puces matures. Ce sont des semi-conducteurs qui sont produits avec une précision de 28 nanomètres ou plus (un nanomètre équivaut à un millionième de millimètre).
A titre de comparaison : à Hsinchu, une ville située à une heure de route de Linkou, le fabricant de puces taïwanais TSMC construit une usine équipée des toutes dernières machines de lithographie d’ASML, capables d’insoler des wafers avec un maillage fin de 2 nanomètres. Ces machines sont les fineliners de l’industrie des puces.
Une vidéo du PDG d’ASML Wennink tourne en continu dans le hall de l’usine de Linkou. Le son est coupé. Mais si les visiteurs ne se rendent pas compte qu’une entreprise néerlandaise est installée ici sur le parc d’activités taïwanais, une paire de chaussures en bois pour adultes sur le comptoir de la réception le leur rappelle.
L’usine de Linkou date de 2007 et les salles blanches sont pleines à craquer, raconte Dalen Wu. ASML manque d’espace ; en plus des anciennes machines de lithographie, ils réparent également des pièces de systèmes plus récents ici. La semaine dernière, la société basée à Veldhoven a annoncé qu’elle était usine supplémentaire sera construit à proximité, dans la ville de New Taipei.
‘Magasin d’occasions’ Eindhoven
ASML a également mis en place une usine pour les anciens systèmes aux Pays-Bas. Pas sur le campus ASML à Veldhoven, mais dans un bâtiment séparé, à proximité de l’aéroport d’Eindhoven. « Le magasin d’occasion » est ce qu’Erwin de Jong, responsable des produits et services matures d’ASML, appelle son département.
« Nous ne sommes qu’une petite partie d’ASML dans son ensemble (500 millions d’euros sur un chiffre d’affaires annuel de 20 milliards), mais nous avons doublé notre chiffre d’affaires en quatre ans », précise De Jong.
Près de 1 900 systèmes PAS fonctionnent encore dans le monde. Ils sont utilisés de manière intensive, explique De Jong. Ils écrasent des frites plus de 95 % du temps : 24 heures sur 24, sept jours sur sept.
Mécatroniquement, les systèmes semblent indestructibles. C’est un compliment indirect aux concepteurs ASML des années 90. Et à la société mère d’origine. Parce que le nom du modèle PAS signifie Stepper automatisé Philipsune référence aux origines d’ASML en tant que coentreprise entre Philips et ASM International.
ASML est l’acteur dominant dans la technologie de pointe, mais les machines de la génération PAS plus ancienne sont confrontées à une concurrence beaucoup plus forte de la part des fabricants de lithographie tels que Nikon et Canon. Ces entreprises japonaises dépoussièrent également des technologies plus anciennes pour exploiter de nouveaux marchés.
Parce qu’il n’y a pratiquement pas de systèmes d’occasion en circulation et que les fabricants de puces se séparent rarement de leurs machines existantes, ASML a maintenant commencé à produire de nouvelles machines PAS. Il s’agit d’un nombre modeste d’appareils, que De Jong préfère ne pas partager au vu de la concurrence. « C’est maintenant plus de vingt par an. »
Le prix est un multiple du montant pour lequel les machines PAS étaient annoncées dans la brochure dans les années 1990 – plus d’un million d’euros à l’époque. Les systèmes ont une électronique plus récente et certaines pièces ont été repensées, car elles n’étaient plus disponibles après trente ans.
Des wafers comme des chips Pringles
Les techniques de lithographie plus anciennes ont des propriétés utiles dans la production de semi-conducteurs en carbure de silicium (SiC), les puces qui transmettent l’énergie de la batterie au moteur électrique et vice versa. « Les tranches de ces puces sont plus épaisses et souffrent de déformations – elles prennent une forme qui ressemble aux puces Pringles. Les machines de lithographie PAS peuvent bien gérer cela », déclare De Jong.
La transition énergétique dans le secteur des transports et la industrie stimule la demande de puces en carbure de silicium. La société américaine Wolfspeed en fait partie grand joueur, mais des entreprises européennes comme Infineon, ST Microelectronics et la société néerlandaise NXP fabriquent également des puces en carbure de silicium. Foxconn, le géant taïwanais de l’électronique, veut également produire des puces SiC pour le marché automobile.
Mais il y a plus d’utilisations pour le magasin d’aubaines d’ASML. La lithographie « mature » est également une solution pour le conditionnement avancé des puces – un moyen de regrouper plus de puissance de calcul sur une petite surface. Le PAS 5500 contribue également au métaverse, un monde 3D en ligne pour les lunettes de réalité virtuelle. De Jong : « Les éléments optiques de la dernière génération de lunettes VR sont fabriqués avec nos machines PAS. »
PAS pour toujours
La demande d’unités remises à neuf pose au fabricant néerlandais de machines à copeaux un problème de luxe. Il y a déjà trop peu de capacité pour livrer les commandes de machines de lithographie modernes. En conséquence, même les plus gros clients ASML – des sociétés de puces telles que TSMC, Intel et Samsung – doivent attendre longtemps leurs commandes.
De Jong aimerait produire encore plus de modèles différents du PAS 5500 pour la clientèle qui a besoin d’une technologie plus ancienne. Cependant, ASML craint de surcharger ses fournisseurs et de gêner ainsi la production de systèmes modernes (beaucoup plus chers). « Une question de priorisation », explique De Jong.
Mais à plus long terme, les choses se présentent bien pour la friperie PAS 5500, pense-t-il : « Notre stratégie s’appelait ‘PAS 2030’. Nous l’avons maintenant renommé PAS toujours.”
Une version de cet article est également parue dans le journal du 26 novembre 2022