D'après le dernier rapport d'étude de marché publié par Counterpoint, le secteur mondial de la fonderie devrait connaître une croissance supérieure aux prévisions en 2020, avec un chiffre d'affaires atteignant 82 milliards de dollars américains, soit une hausse significative de 23 % par rapport à l'année précédente. Une nouvelle croissance de 12 % est attendue en 2021 par rapport à 2020, pour atteindre 92 milliards de dollars américains.

Le rapport souligne que la forte croissance du marché mondial des fonderies de semi-conducteurs entre 2020 et 2021 s'explique principalement par la vigueur persistante du contexte industriel. En effet, des événements tels que la pandémie de COVID-19, les tensions commerciales sino-américaines et d'autres facteurs ont incité les fabricants en aval à accroître leurs stocks. Il en a résulté une hausse des commandes de semi-conducteurs et un développement rapide des technologies de pointe. Par ailleurs, l'ensemble du secteur privilégie une approche rationnelle de l'augmentation des capacités de production. Les fonderies de second rang sont moins enclines à investir dans de nouvelles usines pour accroître leur capacité de production. Elles sont en revanche plus disposées à augmenter les prix des semi-conducteurs afin de répondre à la demande du marché.

Apple consomme à elle seule 53 % des plaquettes de silicium gravées en 5 nm dans le monde.

En 2020, les technologies de gravure 5 nm les plus avancées de TSMC et Samsung sont entrées en production de masse. Parmi elles, les puces A14 et M1 d'Apple, le Snapdragon 888 de Qualcomm et la série Kirin 9000 de Huawei utilisent toutes cette technologie. Cependant, suite aux sanctions américaines, TSMC n'a plus été en mesure, depuis le 15 septembre 2020, de produire des puces pour Huawei. Il est prévu que Huawei ne figure plus parmi les clients de TSMC pour les plaquettes gravées en 5 nm à la mi-2021. De ce fait, Apple et Qualcomm deviennent les principaux clients de ces plaquettes.

D'après les estimations du rapport « Counterpoint », les livraisons totales de plaquettes gravées en 5 nanomètres représenteront 5 % des plaquettes de 12 pouces mondiales en 2021, une augmentation significative par rapport à moins de 1 % en 2020. Apple sera le principal client de ces plaquettes en 2021. Une seule entreprise capte 53 % du marché mondial, et toutes les commandes sont honorées par TSMC. Par ailleurs, outre le processeur A14 équipant l'iPhone 12 et le nouveau processeur M1 des Mac, Apple devrait lancer en 2021 une nouvelle génération de processeurs A14X ou A15 gravés en 5 nanomètres. S'y ajoutent les processeurs M1X et M2, entre autres, qui devraient stimuler la demande d'Apple en capacités de production de plaquettes gravées en 5 nanomètres.

Selon les estimations du marché, la série iPhone 13 d'Apple, prévue pour 2021, utilisera probablement les puces Snapdragon de Qualcomm gravées en 24 nanomètres.

Quant à Samsung, l'entreprise devrait devenir le troisième plus grand client mondial de puces gravées en 5 nm, avec une part de marché estimée à 5 %. Fin 2020, Samsung a lancé l'Exynos 1080, un processeur gravé en 5 nanomètres conçu pour les fabricants de téléphones mobiles chinois et depuis utilisé dans la gamme de smartphones vivo X60. Début 2021, Samsung a lancé l'Exynos 2100, également gravé en 5 nanomètres, qui équipe notamment sa propre gamme de smartphones Galaxy S21. On s'attend à ce que Samsung lance une nouvelle génération de processeurs, tels que l'Exynos 1080 et l'Exynos 2100, fin 2021. Par ailleurs, des rumeurs circulent selon lesquelles, face au succès du processeur M1 d'Apple, basé sur une architecture ARM, sur le marché des PC, Samsung pourrait suivre l'exemple d'Apple et lancer un processeur Exynos pour PC, lui aussi basé sur une architecture ARM et potentiellement gravé en 5 nanomètres.

Profitant de sa part de marché croissante sur le marché des PC, le géant des processeurs AMD accélère également le développement de sa technologie de gravure afin de mieux rivaliser avec Intel. Selon les informations disponibles, AMD lancera en 2021 un processeur basé sur l'architecture Zen 4, gravé en 5 nanomètres par TSMC, et dont le nombre de cœurs pourrait dépasser 64 d'emblée. Dans ce contexte, Counterpoint prévoit qu'AMD captera 5 % du volume de production des plaquettes de 5 nm en 2021.

Par ailleurs, Counterpoint prévoit que NVIDIA et MediaTek capteront respectivement 3 % et 2 % du nombre de plaquettes gravées en 5 nm en 2021. On apprend notamment que NVIDIA lancera en 2021 un nouveau GPU basé sur l'architecture AdaLovelace et gravé en 5 nm, dont la fabrication pourrait être confiée à TSMC. De son côté, MediaTek prévoit également de lancer la série de processeurs 5G Dimensity 2000, gravée en 5 nm, avant la fin de l'année 2021. Cependant, le lancement de nouveaux produits par NVIDIA et MediaTek d'ici la fin de l'année 2021 risque de limiter la disponibilité des plaquettes gravées en 5 nm.

7 Les applications clients des procédés nanométriques continuent de se diversifier.

Outre les recherches sur le procédé 5 nanomètres, le rapport aborde également le procédé 7 nanomètres. Il souligne notamment que, compte tenu des exigences accrues en matière de performances et de consommation énergétique des téléphones mobiles 5G, les principaux clients des plaquettes de silicium gravées en 5 nm sont les fabricants de puces pour smartphones. En comparaison, les applications des processeurs ou puces produits par le procédé 7 nanomètres (notamment N7, N7+ et N6) sont plus diversifiées : intelligence artificielle, CPU, GPU, processeurs pour applications à fréquence de base et processeurs électroniques automobiles. Par conséquent, les plaquettes gravées en 7 nm ont davantage de clients, ce qui rend ce procédé plus rentable que celui en 5 nm.

Le rapport souligne finalement que les livraisons totales de plaquettes gravées en 7 nanomètres représenteront 11 % des plaquettes de 12 pouces mondiales en 2021. Dans ce contexte, les smartphones ne consommeront que 35 % de ces plaquettes, la majeure partie étant destinée aux processeurs (CPU) et aux cartes graphiques (GPU) de fabricants tels qu'AMD et NVIDIA. Au total, AMD consommera 27 % des plaquettes gravées en 7 nm et se classera premier sur le marché, suivi de NVIDIA avec 21 %. Qualcomm se classe troisième avec 12 %, et MediaTek quatrième avec 10 %. Intel occupe la cinquième place avec 7 %, suivi de près par Apple et Broadcom (6 % chacun), Samsung (5 %) et Xilinx (2 %).

Il convient de souligner que, selon les dernières informations, malgré les progrès importants réalisés par Intel dans la recherche et le développement de sa technologie 7 nanomètres, la livraison des puces concernées aux clients ne devrait pas intervenir avant 2023 au plus tôt. Counterpoint indique dans son rapport que, sous l'impulsion des smartphones 5G plus performants, le taux d'utilisation des capacités de production 5 nanomètres de TSMC et Samsung devrait dépasser les 90 % en 2021. Le taux d'utilisation moyen des capacités de production 7 nanomètres devrait quant à lui se situer entre 95 % et 100 %. Compte tenu de la faible capacité de production actuelle du procédé 7 nanomètres, il sera difficile pour les fournisseurs de puces et les fabricants d'équipements, confrontés à des besoins émergents tels que les semi-conducteurs personnalisés (ASIC) et les processeurs basés sur l'architecture Arm, d'obtenir des capacités supplémentaires à ce stade.

Les prix des produits de fonderie devraient connaître une croissance à deux chiffres en 2021.

Le rapport souligne également que, grâce à la forte demande des marchés de l'électronique grand public et automobile depuis le second semestre 2020, la demande de puces telles que les circuits intégrés de gestion de l'alimentation, les circuits intégrés de commande d'écran, les composants de puissance et les capteurs d'images COMS, principalement fabriqués sur des plaquettes de 8 pouces, a explosé. Ce phénomène, conjugué à la pénurie actuelle d'équipements de fabrication de plaquettes de 8 pouces, a freiné l'expansion des usines de fabrication de plaquettes de 8 pouces, entraînant une pénurie persistante de capacités de production mondiales. De plus, suite à certains transferts de production des plaquettes de 8 pouces vers les plaquettes de 12 pouces, une pénurie de capacités de production de plaquettes de 12 pouces est à prévoir. Il sera donc difficile de résoudre le problème de l'excédent d'offre de puces sur le marché en 2021.

Face à une demande soutenue et à la hausse des prix des matières premières, les fonderies de semi-conducteurs ont augmenté leurs tarifs et les délais de livraison se sont allongés. Le rapport indique qu'à partir de fin 2020, le délai de livraison de certaines puces standard a dépassé six mois. Par ailleurs, l'offre excédentaire a conduit des entreprises comme TSMC et UMC à augmenter leurs prix de 10 à 20 % pour les semi-conducteurs de 8 pouces depuis le troisième trimestre 2020. GlobalFoundries et World Advanced ont ensuite revu leurs tarifs à la hausse, de l'ordre de 10 à 15 %. En décembre 2020, TSMC a annoncé la suppression des remises sur les commandes de semi-conducteurs de 12 pouces à compter de 2021. Cette mesure concernerait les procédés de gravure de 7, 10, 28, 40 et 55 nanomètres. Cela équivaut à une hausse de prix déguisée. De plus, des rumeurs circulent selon lesquelles, face à une capacité de production toujours saturée, UMC et World Advanced Micro Devices prépareraient une seconde augmentation de prix, de l'ordre de 10 à 15 %. UMC a également informé ses clients des fonderies de plaquettes de 12 pouces que le délai de livraison serait prolongé d'environ un mois.

Compte tenu des conditions de marché décrites ci-dessus et de la forte demande actuelle, le rapport « Counterpoint » prévoit une croissance à deux chiffres pour l'ensemble du secteur de la fonderie de semi-conducteurs en 2021, tant en termes de volumes de semi-conducteurs livrés que de prix. Bien que ce secteur soit moins cyclique que celui de la mémoire, si l'épidémie de COVID-19 et les tensions commerciales internationales persistent, les niveaux de stocks élevés actuels deviendront la norme, et les prévisions constitueront un facteur déterminant de la demande.

L'externalisation de la production en usine par IDM continue de progresser, stimulant ainsi la croissance de l'industrie des fonderies de semi-conducteurs.

Enfin, le rapport « Counterpoint » cite également les prévisions de livraison de machines de lithographie EUV du géant néerlandais des équipements pour semi-conducteurs ASML et les dépenses d'investissement annuelles de TSMC pour 2021 comme indicateurs de la prospérité du secteur mondial des semi-conducteurs. Lors de sa conférence du quatrième trimestre 2020, TSMC a indiqué que ses dépenses d'investissement pour 2021 devraient atteindre entre 25 et 28 milliards de dollars américains, grâce à la croissance des smartphones et du calcul haute performance.

De plus, en raison du retard persistant dans la production en série du procédé 7 nanomètres d'Intel, conjugué à la pression exercée par AMD sur le marché des PC, Intel pourrait externaliser la production d'une partie de ses processeurs et cartes graphiques en 2021. Dans cette optique, TSMC et Samsung se préparent activement à remporter cette commande. Par conséquent, TSMC et Samsung pourraient commencer à augmenter leurs capacités de production pour les technologies de gravure 5 nm et 3 nm dès 2021. Par ailleurs, la tendance actuelle à l'externalisation de la production par les fabricants de circuits intégrés s'accélère, et les fournisseurs mondiaux de circuits intégrés adoptent ce modèle pour accroître leurs profits. Cette situation pourrait entraîner l'externalisation, d'ici fin 2021, non seulement des capteurs d'image CMOS de Sony, mais aussi des puces MPU de Renesas Electronics.

Compte tenu des facteurs susmentionnés, le chiffre d'affaires du secteur de la fonderie de semi-conducteurs devrait poursuivre sa croissance en 2021, une tendance inédite depuis l'éclatement de la bulle Internet en 2000. Par ailleurs, considérant l'augmentation continue de l'externalisation des activités des fabricants IDM (Integrated Design Manufacturers) de 100 millions de yuans, le rapport prévoit qu'à partir de 2022, la taille globale du marché de la fonderie de semi-conducteurs dépassera les 100 milliards de dollars américains d'ici 2023. Parmi les acteurs du secteur, TSMC et Samsung conserveront un avantage concurrentiel majeur grâce à leur technologie, leurs capitaux et leur position industrielle.