À l'échelle internationale, grâce à ses nombreuses applications potentielles dans les véhicules à énergies nouvelles, la production d'énergie photovoltaïque, les réseaux intelligents, l'électronique grand public, l'aérospatiale et bien d'autres domaines, le carbure de silicium revêt une importance stratégique considérable. Des pays occidentaux avancés, tels que les États-Unis, l'Union européenne, le Japon et la Corée du Sud, ont successivement lancé de multiples plans de développement et projets de recherche et développement afin de promouvoir leur industrie du carbure de silicium et de consolider leur position de leader.

01   CREE « Si vous perdez votre cerf, le monde entier le chassera. »    
 
       

Si l'on se penche sur l'histoire du développement de l'industrie du carbure de silicium, l'entreprise américaine CREE semblait autrefois invincible, monopolisant pendant longtemps plus de 80 % du marché mondial des matériaux en carbure de silicium. Cependant, ces dernières années, des entreprises américaines comme II-VI et GT Advanced, l'allemande Sicrystal, la japonaise Showa Denko, ainsi que de nouveaux acteurs chinois (notamment China Electronics Semiconductor Materials Company, Tianke Heda et Shandong Tianyue) ont commencé à concurrencer CREE. Fin 2018, malgré un recul de sa part de marché, celle-ci atteignait encore 62 %. En 2020, elle a de nouveau chuté brutalement de 17 points de pourcentage, pour s'établir à 45 %.

 

 

Figure 1 Part de marché mondiale des substrats en carbure de silicium de type N en 2020

CREE « perd son proie et le monde entier se lance à sa poursuite ». Ces dernières années, les « petits frères » qui évoluaient autrefois dans l'ombre ont aiguisé leurs armes et rattrapé leur retard.

  Showa Denko a multiplié sa production par six, atteignant une production annuelle de près de 110 000 pièces.      

Showa Denko a multiplié sa production par six, atteignant une production annuelle de près de 110 000 pièces.

De 2012 à 2019, Showa Denko (SDK) a multiplié par six sa capacité de production de plaquettes de carbure de silicium. En septembre 2012, Showa Denko a augmenté sa capacité de production de plaquettes épitaxiales de carbure de silicium de 4 pouces de 2.5 fois, pour atteindre 1 500 plaquettes par mois, et a annoncé l'accélération du développement des plaquettes épitaxiales de carbure de silicium de 6 pouces. En juin 2016, Showa Denko a poursuivi l'expansion de sa capacité de production de plaquettes épitaxiales de carbure de silicium et a lancé la production en série de plaquettes HGE, avec une production mensuelle de 3 000 plaquettes. En septembre 2017 et janvier 2018, Showa Denko a procédé à deux nouvelles extensions de production. En juillet 2018, Showa Denko a encore accru sa capacité de production, portant sa production de plaquettes HGE de 5 000 à 7 000 plaquettes par mois. En février 2019, Showa Denko a augmenté sa capacité de production de plaquettes de carbure de silicium à 9 000 unités par mois. En 2021, Showa Denko a annoncé la signature d'un contrat d'approvisionnement avec Infineon.

  La disposition II-VI mesure 8 pouces, ce qui est optimiste quant au marché intérieur.      

En juillet 2015, II-VI a présenté un substrat 4H-SiC de 200 mm (8 pouces). En janvier 2019, II-VI a annoncé l'utilisation du projet REACTION pour la production de substrats en carbure de silicium de 200 mm, la première ligne pilote mondiale de ce type. En octobre 2019, II-VI a lancé un prototype de substrat semi-isolant en carbure de silicium de 200 mm de diamètre destiné aux amplificateurs de puissance RF. En 2021, la ligne de traitement de substrats en carbure de silicium financée par II-VI à Fuzhou, en Chine, a été officiellement inaugurée. L'entreprise prévoit de multiplier par 5 à 10 sa capacité de production de substrats en carbure de silicium au cours des cinq prochaines années. Par ailleurs, des sociétés telles que GT Advanced aux États-Unis et Sicrystal en Allemagne ont également obtenu des contrats d'approvisionnement auprès de grands fabricants comme Infineon et STMicroelectronics, ce qui contribue à la fragmentation du marché du carbure de silicium.

02   La fin de l'ère de la domination d'une seule famille    
 
       

     

Bien que CREE demeure une entreprise très puissante, il est indéniable que sa position de monopole dans le domaine des matériaux en carbure de silicium est en déclin. Les raisons sont multiples. Je me contenterai ici d'évoquer deux raisons objectives :

  La destruction du monopole est le résultat inévitable du jeu en amont et en aval    
     

Dans la chaîne de valeur de l'industrie des semi-conducteurs, les maillons en aval, proches du client final, ont souvent plus de poids. Des géants comme STMicroelectronics et Infineon doivent apprendre à contrôler et à contrebalancer les entreprises en amont pour éviter que ces dernières n'exercent une pression excessive sur leurs clients. Par le passé, CREE, entreprise qui dominait le marché des substrats en carbure de silicium, a longtemps été considérée comme une véritable épine dans son pied.

Les faits sont plus éloquents que les paroles. L'expérience passée montre que, dans les industries des matériaux semi-conducteurs (grandes plaquettes de silicium, résines photosensibles, matériaux de polissage chimico-mécanique, produits chimiques liquides et matériaux cibles), aucune situation de domination ne s'est jamais imposée après la stabilisation du marché. Le modèle le plus courant est celui de deux superpuissances et de plusieurs acteurs importants (comme Shin-Etsu et Shengco dans le secteur des grandes plaquettes de silicium, JSR et Tokyo Onka dans celui des résines photosensibles, etc.).

  La rupture du monopole est un choix inévitable pour le développement de la chaîne industrielle.      

     

Comme le dit l'adage, « Naître dans la douleur et mourir dans le bonheur ». Avant 2017, bien que le prix du carbure de silicium ait également baissé de manière significative, comparé à des secteurs fortement concurrentiels tels que le silicium photovoltaïque et le saphir, la rapidité de cette baisse était encore critiquée par les acteurs du secteur. Ainsi, en 2019, le prix moyen par ampère des dispositifs en carbure de silicium restait environ cinq fois supérieur à celui des dispositifs de référence en silicium. Objectivement, le monopole de CREE à cette époque a freiné le développement à long terme de l'ensemble du secteur. Par conséquent, la levée progressive de ce monopole est une nécessité pour le développement durable de toute la filière et constitue un choix incontournable.

03   Quelques prédictions sur l'avenir    
 
       

Concernant l'avenir, j'aimerais partager quelques-unes de mes prédictions :

Premièrement, en raison des diverses interactions entre les acteurs en amont et en aval, la part de marché de CREE dans le secteur des matériaux en carbure de silicium devrait continuer de diminuer jusqu'à atteindre environ 30 %. À l'avenir, ce secteur pourrait connaître une concurrence similaire à celle qui oppose deux superpuissances à plusieurs acteurs. L'indice de concentration industrielle (HHI) de l'ensemble de la filière des matériaux en carbure de silicium devrait se stabiliser entre 0.2 et 0.3, à l'instar de nombreuses autres filières de matériaux semi-conducteurs, telles que les grandes plaquettes de silicium, les résines photosensibles, les matériaux de polissage chimico-mécanique (CMP) et les cibles. Deuxièmement, la baisse de la concentration industrielle intensifiera inévitablement la concurrence. Le prix des substrats en carbure de silicium pourrait ainsi continuer de diminuer d'environ 15 % par an. À long terme, cette baisse aura un impact positif sur le développement de l'ensemble de la filière. Si cette tendance se maintient, les facteurs de concurrence externes, tels que le nitrure de gallium et l'oxyde de gallium, auront du mal à constituer une menace significative pour le secteur du carbure de silicium. Pour les entreprises de substrats en carbure de silicium, la plus grande menace viendra peut-être des fabricants de dispositifs en aval. Dans le contexte concurrentiel actuel de la chaîne de valeur, il pourrait être judicieux pour des entreprises comme Sicrystal et Norstel de sécuriser leurs profits à l'avance.

Troisièmement, je suis personnellement optimiste quant au développement à long terme de l'industrie chinoise des semi-conducteurs de troisième génération. À l'heure actuelle, YOLE a seulement publié le classement des parts de marché du carbure de silicium à faible résistance pour 2020. La part de marché des entreprises chinoises a augmenté d'environ 360 %. Si l'on prend en compte les substrats semi-isolants, cette part pourrait dépasser 10 % ; China Electronics Semiconductor Materials Company, Hebei Tongguang et d'autres entreprises pourraient également figurer parmi les dix premières. À l'avenir, nous sommes particulièrement optimistes quant aux entreprises dotées de solides capacités et de chaînes industrielles complètes, telles que China Electronics Technology (dont la filiale China Electronics Semiconductor Materials Company est principalement spécialisée dans les matériaux) et Sanan Optoelectronics. Merci de votre attention !

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