Certains transistors mesurent plus de 50 milliards et sont 10,000 XNUMX fois plus petits que la largeur d’un cheveu humain. Ils sont fabriqués sur le sol d’un immense bâtiment d’usine ultra propre, qui peut atteindre sept étages et dont la longueur équivaut à quatre terrains de football.

Les puces électroniques sont l’élément vital de l’économie moderne à bien des égards. Ils alimentent les ordinateurs, les téléphones intelligents, les voitures, les appareils électriques et de nombreux autres produits électroniques. Cependant, depuis le début de l'épidémie, la demande mondiale a augmenté, ce qui a également entraîné une perturbation de la chaîne d'approvisionnement et une pénurie mondiale.

Français Ceci, à son tour, aggravé l'inflation et suscité l'inquiétude de la population aux États-Unis : les États-Unis deviennent trop dépendants des puces fabriquées à l'étranger. Les États-Unis ne représentent qu'environ 12 % de la capacité mondiale de fabrication de semi-conducteurs ; Ceci, à son tour, aggravé l'inflation et suscité l'inquiétude de la population aux États-Unis : les États-Unis deviennent trop dépendants des puces fabriquées à l'étranger. Les États-Unis ne représentent qu'environ 12 % de la capacité mondiale de fabrication de semi-conducteurs ; 

Intel, le géant de la Silicon Valley, tente de restaurer sa position de leader à long terme dans la technologie de fabrication de puces. La société parie 20 milliards de dollars, dans l’espoir de contribuer à atténuer la pénurie de puces. L'entreprise construit deux usines dans son centre de fabrication de puces à Chandler, en Arizona, ce qui prendra trois ans. Récemment, la société a annoncé un éventuel plan d'expansion plus vaste, qui prévoit la construction de nouvelles usines à New Albany, dans l'Ohio, et à Magdebourg, en Allemagne.

Pourquoi fabriquer des millions de ces petites pièces signifie-t-il tant de choses à construire et à dépenser ? Jetez un œil aux usines de fabrication Intel de Chandler et de Hillsborough, dans l’Oregon, et vous trouverez quelques réponses.

Quelle est la fonction de la puce ?

Les puces ou circuits intégrés ont commencé à remplacer le transistor unique encombrant à la fin des années 1950. Beaucoup de ces minuscules composants sont fabriqués sur un morceau de silicium et connectés entre eux pour fonctionner. La puce générée stocke les données, amplifie les signaux radio et effectue d'autres opérations ; Intel est célèbre pour toutes sortes de microprocesseurs, qui exécutent la plupart des fonctions informatiques des ordinateurs.

Intel a réussi à réduire le transistor de son microprocesseur à une taille incroyable. Mais son rival TSMC peut produire des composants plus petits, ce qui est l'une des principales raisons pour lesquelles Apple a choisi TSMC pour fabriquer des puces pour son dernier iPhone.

Comment est fabriquée la puce ?

Des rangées de machines dédiées reçoivent des conteneurs remplis de copeaux, qui entrent et sortent de ces systèmes pour être traités.

L'une des machines est utilisée pour graver des matériaux à partir de tranches de silicium lors de la fabrication de puces.

Les fabricants de puces intègrent de plus en plus de transistors sur chaque morceau de silicium, c'est pourquoi la technologie évolue chaque année. C'est pourquoi la nouvelle usine de puces coûte des milliards de dollars, mais peu d'entreprises peuvent se le permettre.

En plus de construire des usines et d'acheter des machines, les entreprises doivent dépenser d'énormes sommes d'argent pour développer des étapes de traitement complexes et utiliser des tranches de silicium de taille plate pour fabriquer des puces. C'est pourquoi ces usines sont appelées « fabs ».

D’énormes machines conçoivent des puces sur chaque tranche, puis déposent et gravent des couches de matériaux pour fabriquer des transistors et les connecter. Dans ces systèmes, jusqu'à 25 plaquettes peuvent être transportées à la fois dans une nacelle spéciale sur la voie surélevée automatique.

Le traitement d’une plaquette nécessite des milliers d’étapes, pouvant aller jusqu’à deux mois. Ces dernières années, TSMC a donné le ton en matière de production et exploite des « gigafabs » avec quatre lignes de production ou plus. Dan Hutcheson, vice-président du cabinet d'études de marché TechInsights, estime que chaque usine peut traiter plus de 100,000 10 plaquettes par mois. Il a estimé que les deux usines d'Intel en Arizona, qui prévoyaient d'investir 40,000 milliards de dollars, avaient une capacité de production mensuelle d'environ XNUMX XNUMX plaquettes.

Comment emballer la puce ?

Empilez les puces avec la nouvelle technologie, puis emballez-les.

Lors du processus d'emballage, de petits « chiplets » seront directement liés à la plaquette.

Après traitement, la plaquette est découpée en tranches individuelles. Ceux-ci sont testés et emballés dans un emballage en plastique et connectés à un circuit imprimé ou à une partie du système.

Cette étape est devenue un nouveau champ de bataille, car il est plus difficile de réduire la taille des transistors. Désormais, les entreprises empilent plusieurs puces ou les placent côte à côte dans un boîtier pour les connecter, tout comme une puce de silicium.

De nos jours, il est courant de regrouper un petit nombre de puces ensemble, et Intel a développé un produit avancé qui utilise une nouvelle technologie pour regrouper 47 puces indépendantes, y compris certaines puces fabriquées par TSMC et d'autres sociétés, ainsi que celles produites en Usines Intel.

Qu’est-ce qui différencie l’usine de puces ?

Les employés d'Intel attendent le déplacement des pièces d'outils dans la salle blanche du campus Intel à Hillsborough, dans l'Oregon.

Les travailleurs installent un système de manutention automatique des matériaux dans une salle blanche.

De gros tuyaux évacuent les gaz des machines de traitement du campus Intel de Hillsborough.

Les puces Intel se vendent généralement entre des centaines, voire des milliers de dollars. Par exemple, Intel a lancé son ordinateur de bureau le plus rapide en mars de cette année.Microprocesseur, à partir de 739 $. Un morceau de poussière invisible peut détruire une personne. Par conséquent, les usines de fabrication doivent être plus propres que les salles d’opération des hôpitaux, et des systèmes complexes sont nécessaires pour filtrer l’air et réguler la température et l’humidité. Microprocesseur, à partir de 739 $. Un morceau de poussière invisible peut détruire une personne. Par conséquent, les usines de fabrication doivent être plus propres que les salles d’opération des hôpitaux, et des systèmes complexes sont nécessaires pour filtrer l’air et réguler la température et l’humidité.

L'usine de fabrication doit également être exempte de toute vibration susceptible de provoquer une panne d'équipement coûteuse. La salle blanche parfaite est donc construite sur une immense dalle de béton et installée sur un amortisseur spécial.

La capacité de déplacer de grandes quantités de liquides et de gaz est tout aussi importante. La plus haute usine d'Intel mesure environ 70 mètres de haut et est équipée d'énormes ventilateurs pour aider l'air à circuler vers la salle blanche située juste en dessous. Sous la salle blanche se trouvent des milliers de pompes, transformateurs, armoires électriques, canalisations électriques et refroidisseurs connectés aux équipements de production.

Le besoin d'eau

Usine de traitement des eaux à Hillsborough. Il faut des millions de litres d’eau chaque jour pour fabriquer des chips.

Intel espère coopérer avec des organisations environnementales et d'autres organisations pour augmenter l'approvisionnement en eau en Arizona d'ici 2030. 

Une tour de l'usine Intel de Hillsborough élimine le gaz de l'eau.

L’usine de plaquettes est une entreprise gourmande en eau. En effet, l'eau est nécessaire pour nettoyer la plaquette à de nombreuses étapes du processus de production.

Les deux sites d'Intel à Chandler tirent chaque jour environ 11 millions de gallons (environ 42 millions de litres) d'eau des services publics locaux. L'expansion future d'Intel nécessitera davantage de fonds, ce qui semble être un défi pour un État frappé par la sécheresse comme l'Arizona, qui a réduit son allocation d'eau aux agriculteurs. Mais l’agriculture consomme en réalité beaucoup plus d’eau qu’une usine de copeaux.

Intel a déclaré que son site de Chandler dépendait de l'approvisionnement de trois rivières et d'un puits et récupérait environ 82 % de l'eau douce grâce à un système de filtration, un réservoir de sédimentation et d'autres équipements. L'eau était renvoyée à la ville, qui exploitait des installations de traitement financées par Intel et la redistribuait pour l'irrigation et d'autres utilisations de l'eau non potable.

Intel espère promouvoir l'approvisionnement en eau en Arizona et dans d'autres États d'ici 2030 grâce à une coopération avec des organisations de protection de l'environnement et d'autres organisations sur des projets de sauvegarde et de restauration des ressources en eau dans les communautés locales.

Comment construire une fab ?

Les travailleurs de Hillsborough transportent des matériaux de construction.

Une des futures usines d'Intel à Chandler. Pour construire ses installations, Intel aura besoin d'environ 5,000 XNUMX ouvriers du bâtiment qualifiés pendant trois ans.

L'excavation des fondations de deux nouvelles usines à Chandler devrait retirer 890,000 XNUMX mètres cubes de terre.

Chandler Les terres excavées seront transportées à la vitesse d'un camion-benne toutes les minutes.

Des grues déplacent des matériaux de construction sur le site de Chandler. Entre autres choses, ces grues soulèveront 55 tonnes de refroidisseurs pour la nouvelle usine.

Pour construire la future usine, Intel aura besoin d’environ 5,000 XNUMX ouvriers du bâtiment qualifiés d’ici trois ans.

Ils ont beaucoup de choses à faire. Dan Doron, directeur de la construction d'Intel, a déclaré que le creusement des fondations devrait enlever 890,000 680,000 mètres cubes (environ XNUMX XNUMX mètres cubes) de terre, qui sont transportés au rythme d'un camion-benne par minute.

L'entreprise prévoit de couler plus de 445,000 100,000 mètres cubes de béton et d'utiliser XNUMX XNUMX tonnes de barres d'acier comme fondation, soit plus que les barres d'acier utilisées pour construire Burj Khalifa, le plus haut bâtiment du monde.

L'entreprise prévoit de couler plus de 445,000 100,000 mètres cubes de béton et d'utiliser XNUMX XNUMX tonnes de barres d'acier comme fondation, soit plus que les barres d'acier utilisées pour construire Burj Khalifa, le plus haut bâtiment du monde.

Patrick Gelsinger, devenu PDG d'Intel il y a un an, fait pression sur le Congrès américain pour qu'il fournisse des fonds pour la construction d'usines de puces et des crédits d'impôt pour les investissements dans les équipements. Afin de gérer le risque de dépenses d'Intel, il prévoit de se concentrer sur la construction de « coquilles » de fabriques, qui peuvent être équipées des équipements correspondants pour faire face aux évolutions du marché.

Pour résoudre le problème de la pénurie de puces, Gelsinger devra mettre en œuvre son projet de produire des puces conçues par d'autres sociétés. Mais une entreprise ne peut pas faire grand-chose ; Des produits tels que les téléphones portables et les voitures nécessitent des pièces provenant de nombreux fournisseurs, ainsi que de vieilles puces. Dans le domaine des semi-conducteurs, aucun pays ne peut être à l’abri. Bien que la promotion de l'industrie manufacturière nationale puisse réduire dans une certaine mesure le risque d'approvisionnement, l'industrie des puces continuera de s'appuyer sur un réseau d'entreprises mondial complexe pour fournir des matières premières, des équipements de production, des logiciels de conception, des talents et une fabrication professionnelle.