Rupture de stock à venir chez les semi-conducteurs?

Une pénurie sans précédent de semi-conducteurs frappe l’économie mondiale. Une opportunité pour les investisseurs de se positionner sur la partie de la chaine de valeur qui va le plus en bénéficier: la fabrication des puces, avec le duopole mondial des fondeurs TSMC et Samsung Electronics.

Par Brice Prunas, gérant du fonds ODDO BHF Artificial Intelligence

 

Une pénurie sans précédent…

Une semaine de stocks en microcontrôleurs (contre 12 à 14 semaines en temps normal), une industrie automobile inquiète de ne pas avoir assez de semiconducteurs pour produire ses véhicules et Joe Biden qui appelle Taiwan à la rescousse pour éviter une rupture de production dans l’industrie automobile américaine, l’économie mondiale est frappée actuellement par une pénurie de composants électroniques sans précédent. Nous pensons que les composants les plus en pénurie sont: les semi-conducteurs de puissance, les capteurs, les microcontrôleurs et certains composants passifs. Ils sont généralement fabriqués sur des wafers 200 millimètres pour les industriels et le secteur automobile.

…provoquée par une conjonction de facteurs micro-économiques et météorologiques…

Depuis le deuxième trimestre 2020, une conjonction de cycles micro-économiques a présidé à la naissance de cette pénurie:

1. la Chine qui avait ralenti en T1 2020 du fait de son strict confinement a connu une reprise de sa demande industrielle dès le deuxième trimestre 2020 qui s’est franchement accélérée sur le troisième trimestre, mettant sous tension une grande partie de l’industrie mondiale
2. au même moment (T3 2020), les principaux fabricants de smartphones chinois du monde Android (Oppo, Vivo , Xiaomi) se menaient une concurrence acharnée pour suppléer Huawei sur le marché , à coup de «double commande» de puces et de composants électroniques pour assécher l’offre des composants à disposition des concurrents directs
3. au quatrième trimestre 2020, la demande automobile se réveillait à son tour en termes d’unités; cette croissance étant démultipliée par la hausse du contenu en semi-conducteurs par véhicule lors de la transition du véhicule à moteur thermique vers celui à moteur électrique
4. la demande de semi-conducteurs liée au «stay-at-home» ne s’est jamais éteinte (pour les PC, les jeux vidéo).

Plus récemment, en février 2021 des phénomènes météorologiques n’ont rien arrangé en entrainant la fermeture partielle d’usines de composants:

1. d’abord le grand froid du mois de février 2021 au Texas qui a conduit à la fermeture partielle (pour cause de panne de courant) d’usines de production majeures chez Samsung Electronics, Infineon et NXP
2. au même moment, un tremblement de terre au Japon a entrainé deux jours de fermeture dans la Naka fab de Renesas.

…et qui profitent surtout au duopole mondial de la fabrication des puces

Pour rappel, la plus grande partie des entreprises de semi-conducteurs de la planète sont devenues «fabless» (c’est dire qu’elles «designent» leurs puces mais en confient la production à des foundries, qui ont les usines de fabrication) au cours des dernières décennies. La loi de Moore et la course à la précision qu’elle implique ont créé un effet d’éviction sur la plupart des usines de fabrication traditionnelles. Ce marché est dominé par un duopole: TSMC et Samsung Electronics qui cantonne les autres acteurs du marché (Global Foundries, UMC et SMIC par exemple) à des rôles satellites. TSMC et Samsung Electronics semblent former les gagnants structurels de cette industrie en accroissant chaque année leur parts de marché dans la production de semi-conducteurs.

La période de pénurie que nous traversons constitue l’apogée industrielle de ces deux foundries car leur appareil de production (sans équivalent de productivité dans le monde) constitue clairement le goulot d’étranglement de l’ensemble de la chaine logistique mondiale du semi-conducteur. Ce constat entraîne plusieurs bénéficies pour ces deux entreprises:

1. elles ont des carnets de commande pleins jusqu’à fin 2021 et déjà une grande visibilité sur la montée en charge de leurs volumes sur les années suivantes
2. elles deviennent de plus en plus «price makers» et sont en train d’augmenter leurs prix
3. elles sont en situation de choisir leurs clients et de se concentrer sur leur «leading edge» (puce actuellement de 5 nanomètres soit environ 10 atomes); c’est-à-dire la partie la plus rentable du marché; principalement à destination de clients comme Apple, Qualcomm, Nvidia, AMD ou Mediatek, pour ne citer que les principaux; laissant les «lagging nodes» (à partir de 28 nanomètres et au-delà) moins rentables à leurs concurrents de Grande Chine comme UMC et SMIC par exemple.

Bien plus que des investissements conjoncturels pour profiter de cette pénurie , TSMC et Samsung Electronics nous semblent des sociétés de croissance de long terme assises sur:

1. la croissance structurelle du marché mondial des semi-conducteurs
2. la part croissante de la production de ces semi-conducteurs confiée à ces deux foundries (au détriment de la production IDM , c’est-à-dire un Intel ou un STM qui utiliseraient encore pour partie leurs propres usines, ici appelées fabs)
3. leur monopole de fabrication sur l’ultra-petit (ici appelé leading edge, déjà 5 nanomètres aujourd’hui puis 3 nanomètres dans le future proche).

Ces deux entreprises ont déjà annoncé des investissements d’envergure sur le territoire américain pour ouvrir chacune une fab dans le sud des Etats-Unis: fin 2023 pour Samsung Electronics et en 2024 pour TSMC. Elles constituent à cet égard les bras armés du conflit sino-américain centré sur l’hégémonie technologique; en particulier en matière d’intelligence artificielle. La logique de ce «re-onshoring» sur le territoire nord-américain est de pallier le déséquilibre entre une demande de semi-conducteurs encore fortement tirée par l’Amérique du Nord (malgré la montée en puissance de la Chine) et la localisation des usines de ces 2 foundries majoritairement en Asie (Taiwan, Corée du Sud, Chine, Japon et Singapour) ; c’est à dire finalement trop près de la Chine. Parallèlement, l’Europe a annoncé en février la construction d’une usine leading edge en Europe pour servir la demande locale.

Au fait comment les foundries participent au développement de l’intelligence artificielle?

Les puces de l’intelligence artificielle (quelles soient GPU, Accélérateurs ou ASIC) sont faites de milliards de transistors mais ne font que quelques centimètres carrés. Cela requiert donc des géométries (aussi appelés nœuds ou nodes) très faibles, 5 nanomètres actuellement (soit 10 atomes) qui ne peuvent être fabriquées que dans les leading edge foundries; c’est-à-dire uniquement TSMC et Samsung Electronics. Ainsi même si Nvidia design ces propres GPU et Accélérateurs, même si Google design son propre TPU (Tensorflow Process Unit), même si Amazon développe sa propre puce Graviton; le réceptacle de tous ces designs sont bien les usines de TSMC et Samsung Electronics. Ainsi, on se risque ici à avancer ce raccourci, pas d’intelligence artificielle sans TSMC et Samsung Electronics.