Contexte general
Avant de s’attaquer aux impacts environnementaux des semi-conducteurs, on va commencer par poser le contexte actuel.
La demande en semiconducteurs a explosé, provoquant des pénuries importantes, et continue de monter… En même temps les tensions diplomatiques et la guerre commercial entre la chine et les états unis poussent les pays chacun de leurs cotés à engager des investissements importants afin de pouvoir subvenir à leurs propres besoins en semiconducteurs.
Dans cette course aux semiconducteurs, le taiwanais TSMC (Fondeur) détient à lui seul 90% des puces les plus avancées à 3nm. Cette dernière a également lance la construction d’une usine en Arizona. La chine de son coté, peine encore à fabriquer des puces au dela de 7nm. Les Etats unis ont également interdit l’exportation des puces les plus élaborés vers la chine et ont également trouver un accord avec les pays bas pour interdire l’exportation des appareils de Lithographie du fabricant ASML. La chine de son coté subventionne l’industrie des semi-conducteurs avec des investissement massifs, 130 Milliards de dollars sur 5 ans, beaucoup plus que le plan américain de 52 Milliards alloués à la recherche dans le secteur des semi-conducteurs. Et l’Europe me diriez-vous… ?
Le 08 février 2022, l’Europe a présenté le « Chips Act ». Objectif atteindre 20% de la production mondiale a l’horizon 2030, ce qui revient à quadrupler ses capacités de production. Le plan se divise en deux volets, 47 Milliards d’investissement dans l’industrie des semi-conducteurs et 30 milliards d’aides publiques des états à des industriels du secteur.
D’un point de vue environnemental, le plan européen ne prévoit pas vraiment de volet écologique en termes de fabrication. Néanmoins, il considère l’impact environnemental à travers le développement de puces qui consomment moins d’Energie au niveau des produits finis.
Quel impact pour l'environnement ?
Maintenant que nous avons quelques éléments de contexte, on peut enfin parler d’impact environnemental.
On peut déjà citer quelques impacts au niveau de l’extraction de sable :
Les effets sur le paysage ont été jugés critiques
Les impacts sur la qualité de l’eau ont été jugés sévères (augmentation des écoulements, de l’érosion et de la turbidité en aval)
Les impacts sur le sol et la végétation ont également été jugés sévères (érosion, atteinte aux zones boisées et aux pâturages)
Vient ensuite la fabrication. Si des puces de plus en plus élaborés permettent effectivement une réduction de la consommation une fois intégrée dans le produit fini, c’est malheureusement l’inverse en termes de fabrication. Plus la puce est évoluée en termes de gravure, plus elle consomme plus d’eau et d’Energie.
ainsi la production de puces de 2 nm nécessite plus de deux fois plus d’eau et trois fois plus d’électricité que celle de puces de 28 nm.
L’industrie des semi-conducteurs est extrêmement consommatrice d’eau et d’Energie. De plus la fabrication des semi-conducteurs a besoin d’eau ultra purifié. A titre d’exemple le plus important fondeur TSMC consomme 150 000 tonnes d’eau de manière quotidienne, l’équivalent de 80 piscines olympiques chaque jour. En 2021, Taiwan, a connu une sécheresse qui a mis une évidence le déficit en gestion de cette ressource précieuse.
Pour pallier cette problématique Le recyclage de l’eau dans les usines de semi-conducteurs ne cesse d’augmenter. En Europe, le Franco-italien STMicroelectronics s’est fixé pour objectif de recycler au moins 50 % de l’eau qu’il utilise. Intel semble plus ambitieux puisqu’il annonce qu’il recycle déjà entre 80 et 90 % de l’eau !
En Belgique, l’IMEC (Interuniversity Microelectronics Centre) poursuit des recherches dans le but de trouver de nouvelles solutions permettant d’optimiser les techniques de fabrication prenant en compte les enjeux écologiques.
References
[[Leopold et al., 1971; Gonzalez Alonzo et al., 1991]]:
https://www.euractiv.fr/section/economie/news/le-defi-environnemental-de-la-production-de-semi-conducteurs/
Le silicium : Les impacts environnementaux liés à la production
https://fr.businessam.be/lindustrie-de-semi-conducteurs-est-lune-des-plus-gourmandes-en-ressources-au-monde-comment-le-chips-act-se-heurte-aux-ambitions-climatiques-de-leurope/