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Qu'est ce qu'un semi-conducteur ?
Les
semi-conducteurs désignent les matériaux capables
de relayer du courant électrique en ayant des propriétés
physiques à mi-chemin entre le métal et l'isolant.
Ce sont des éléments essentiels de l'électronique
et l'informatique modernes puisqu'ils permettent
de contrôler à la fois la direction du courant et
son intensité.
Les semi-conducteurs forment la base des transistors,
invention née en 1947 dans les laboratoires Bell. Les premiers transistors utilisaient
deux diodes pour fonctionner et le germanium comme
semi-conducteur. Ils tolèrent très bien les besoins
électroniques numériques, en termes notamment d'opérations
logiques (addition, soustraction, multiplication
).
En
1958, l'américain Jack Kilby donne la seconde impulsion
au mouvement de l'informatique moderne en formalisant
le processus de création du circuit intégré. Employé
chez Texas Instrument, ce chercheur parvient à relier
différents transistors entre eux par des connecteurs.
Les circuits intégrés - ou puces - remplissent des fonctions
très spécialisées à moindre coût. Ils sont aujourd'hui
utilisés dans les voitures, les robots d'usines,
les micro-ordinateurs ou les téléphones portables
par exemple.
Quelles contraintes affectent
le milieu des semi-conducteurs ?
L'une des contraintes du secteur
des semi-conducteurs tient actuellement à la course
à la finesse de gravure menée par les principaux fondeurs.
En effet, plus un transistor est petit, plus il
est possible d'en placer sur une même unité centrale
ou CPU et d'augmenter la puissance de calcul.
Cette logique possède toutefois deux failles. La
première est de nécessiter une augmentation
parallèle des tuyaux en sortie pour éviter une
saturation entre le CPU et la mémoire centrale.
L'autre limite est physique : plus la taille des
composants baisse, plus la dissipation thermique
est importante, tout comme le risque de fuite d'informations.
En 1971, les fabricants de processeurs plaçaient
quelques milliers de transistors sur leur puce contre
des centaines de millions aujourd'hui. Le marché
grave aujourd'hui ses transistors à une taille moyenne
de 90 nanomètres, plus de dix fois inférieure à
la taille d'un cheveu d'homme.
Quels matériaux utilise l'industrie des
semi-conducteurs ?
Aujourd'hui, le principal semi-conducteur utilisé
est le silicium. Il offre l'un des meilleurs rapports performance/prix et
résiste très bien à la chaleur. Sa première
utilisation dans l'industrie remonte à 1954.
Mais le silicium n'est pas le seul semi-conducteur,
le germanium, le nitrure de bore, l'arséniure
de gallium et d'aluminium ou encore le phosphore
d'indium remplissent le même rôle.
D'autres semi-conducteurs pourraient à terme
remplacer le silicium. Les différents protagonistes
du marché s'accordent aujourd'hui à
dire que la limite physique du silicium avoisinne
la gravure à 15 nanomètres, une finesse
qui devrait être atteinte à l'approche
de 2015. D'ores et déjà, les principaux
acteurs étudient des solutions palliatives
telles le silicium étiré ou le processeur
multicoeur (lire l'article
du 01/09/2004).
Par ailleurs, des semi-conducteurs comme le diamant ou
les molécules organiques ont déjà
été éprouvés en laboratoire.
Mais, trop coûteuses à produire
par rapport au silicium, ces technologies ne devraient
apparaître qu'après les limite du silicium atteintes.
Quels sont les principaux demandeurs de semi-conducteurs
?
Trois marchés se disputent la majorité
des besoins en semi-conducteurs : les fabricants
de composants en informatique (mémoires,
jeux de composants, cartes d'extensions, processeurs),
le secteur des télécommunications
(téléphones portables, matériels
réseaux) et l'électronique embarquée
(montres électroniques, consoles de jeux,
GPS...).
Comment se porte le marché des semi-conducteurs
?
Il se situe probablement au sommet d'un cycle.
Après la période 2000-2002, très
difficile en matière d'investissements technologiques,
le marché s'est relancé
en 2003 et 2004, enregistrant une croissance de
23 à 24% en moyenne l'année dernière
selon les différents cabinets d'analyse.
En 2005, les prévisions
misent sur une croissance de l'ordre de 5 à
10% suivie par une phase de régression en
2006.
Concernant les investissements du secteur, ils atteignaient
48,7 milliards de dollars en 2004 selon Gartner
et devraient baisser à 45,5 milliards de
dollars en 2005. Or, l'investissement en plus de
l'état des stocks détermine la santé
du marché. Toutefois, le marché des
semi-conducteurs varie régulièrement
en fonction des phases de renouvellement des équipements
et de l'évolution de la technologie.
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Principaux
fabricants de semi-conducteurs
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Intel
Samsung
Texas Instrument
Infineon
Renesas
Toshiba
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STMicroelectronics
NEC
Philips
Freescale
TSMC
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:: Les indicateurs-clés ::
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218,4
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milliards
de dollars, soit le marché des semi-conducteurs
dans le monde en 2004 (Source : IDC). |
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1,27
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milliard
de dollars de chiffre d'affaires issus de
la propriété intellectuelle
des semi-conducteurs en 2004 (Source : Gartner). |
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"La
finesse de gravure est un levier intéressant
de performance, mais pas une fin en soi"
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Dossier
