Schneider Électrique | Le défi de l'industrie des semi-conducteurs : décarboniser et répondre à la demande de puces

L’industrie des semi-conducteurs joue un rôle important dans notre environnement de plus en plus numérique. Ses technologies comprennent les téléphones et les ordinateurs que nous utilisons pour communiquer, les véhicules et les avions qui nous permettent de nous déplacer, les dispositifs médicaux qui aident à diagnostiquer et à traiter les maladies, et les réseaux électriques qui alimentent nos villes – tous essentiels à notre vie quotidienne. Il n’y a pas d’avenir sans semi-conducteurs, mais leur utilisation généralisée entraîne également des défis environnementaux croissants.

1，Le coût environnemental des semi-conducteurs

Pour répondre à la demande, les fabricants de semi-conducteurs construisent de nouvelles usines de fabrication (FABS) capables de consommer jusqu'à 100 mégawattheures d'électricité par heure, soit plus que de nombreuses usines automobiles ou raffineries de pétrole. Une consommation d’électricité aussi importante produira beaucoup de déchets, d’émissions de gaz à effet de serre et une empreinte carbone importante.

En 2020, les émissions de CO2 de l'industrie des semi-conducteurs ont atteint le chiffre stupéfiant de 41 millions de tonnes, soit l'équivalent des émissions annuelles de 5 millions de foyers. La fabrication mondiale de semi-conducteurs devrait consommer 237 térawattheures (TWh) d'électricité d'ici 2030, ce qui équivaut à peu près à la consommation totale d'électricité de l'Australie en 2021.

Avec l’importance croissante de l’électronique, les fabricants doivent s’attaquer aux problèmes de consommation d’énergie et de durabilité. Une étude récente de McKinsey a révélé que les derniers engagements des grandes entreprises de semi-conducteurs ne répondent toujours pas aux exigences de l'Accord de Paris de 2016.

Par conséquent, les entreprises qui ne parviennent pas à agir de manière plus respectueuse de l’environnement pourraient être confrontées à l’avenir à des restrictions et des sanctions plus strictes de la part du gouvernement, ainsi qu’à une diminution des commandes des clients à mesure qu’elles deviennent plus soucieuses de l’environnement. En revanche, les entreprises qui optimisent dès le début leur efficacité énergétique économiseront d’importantes ressources et s’ouvriront à d’énormes opportunités de croissance. Afin de protéger l’avenir de l’entreprise, les fabricants doivent dès maintenant établir une stratégie de développement durable.

2 ， Pour maintenir la durabilité du développement avec une résistance aux chocs

Outre les préoccupations environnementales, de nombreux fabricants sont toujours confrontés au choc et aux conséquences de la crise mondiale des semi-conducteurs. Tout au long de la pandémie, une « tempête parfaite » d’événements mondiaux a pratiquement paralysé la production : le confinement lié au COVID-19 a à la fois accéléré la demande d’électronique grand public et fermé les usines qui produisent les composants nécessaires.

Dans le même temps, la guerre commerciale entre les États-Unis et la Chine, la guerre entre la Russie et l’Ukraine, les événements météorologiques extrêmes, les incendies dans les installations de production et la dépendance générale à l’égard des importations de semi-conducteurs plutôt que de la fabrication nationale ont également contribué au manque persistant d’approvisionnement en semi-conducteurs.

Les recherches montrent qu’au plus fort de la pénurie de puces, pas moins de 169 entreprises dans le monde ont été touchées. Les secteurs de l’électronique grand public et de l’automobile en font les frais. La PlayStation 5 est difficile à trouver, Apple a réduit ses objectifs de production pour les iPhones, Toyota a réduit la production de véhicules de 40 % et General Motors a suspendu la production de véhicules dans ses usines nord-américaines.

Dans l'ensemble, les pénuries de semi-conducteurs ont coûté à l'industrie automobile jusqu'à 210 milliards de dollars de perte de revenus en 2021. Alors que les constructeurs se sont désormais adaptés à l'offre restreinte de semi-conducteurs, les produits de plus en plus complexes, tels que les véhicules électriques dotés de systèmes de sécurité avancés et de systèmes de conduite autonome, continueront à s'accélérer. demande de semi-conducteurs et déclencher des changements majeurs dans le paysage manufacturier. La production de semi-conducteurs s'est concentrée en Asie au cours de la dernière décennie, de sorte que les entreprises et les pays cherchent désormais à construire des chaînes d'approvisionnement plus diversifiées et plus résilientes aux impacts.

En octobre 2022, le gouvernement américain a imposé des règles de contrôle des exportations pour limiter la production chinoise des puces les plus avancées au monde. Dans le même temps, l’UE entend devenir un acteur important grâce au European Chips Act. Alors que les investissements se déplacent de l’Asie-Pacifique vers l’Amérique du Nord et l’Europe, les fabricants doivent être prêts à proposer des services à faibles émissions de carbone pour se démarquer de la concurrence.

3，Un plan en trois étapes pour atteindre la résilience et la durabilité

La détermination de la référence environnementale est une « voie obligatoire » pour que l’industrie des puces puisse parvenir à la décarbonisation.

Chez Schneider Electric, nous avons identifié trois étapes clés pour aider les entreprises de semi-conducteurs de tous types et de toutes tailles à traduire en actions leurs objectifs durables de zéro émission nette.

La première étape, appelée « élaboration de stratégie », consiste à mesurer la performance énergétique et l'empreinte carbone actuelles du fabricant, puis à élaborer un plan de carboneutralité qui produira des résultats tangibles. En réalité, cela implique d’établir une référence pour les émissions de carbone, d’examiner les technologies numériques pour identifier les lacunes et éclairer les futures feuilles de route, d’évaluer la faisabilité technique et économique pour prioriser les actions et de simuler des scénarios de rénovation de bâtiments pour élaborer des feuilles de route et des calendriers. En particulier, l'utilisation de la technologie du jumeau numérique électrique dans la conception et la simulation du nouveau système électrique FABS améliorera sa conception et optimisera le réseau pour répondre aux exigences et normes locales.

La deuxième étape consiste à passer au numérique. Cela signifie créer un centre numérique qui surveille et visualise l'utilisation de l'énergie et des ressources des entreprises de semi-conducteurs, permettant aux dirigeants de prendre des décisions en matière de développement durable basées sur des données et de rendre compte des progrès réalisés vers les objectifs établis. Cette source unique de vérité permet de suivre l'implantation du carbone (y compris la modélisation des informations sur les bâtiments), ainsi que les mesures de l'énergie et du carbone (y compris les données centralisées sur l'approvisionnement en énergie et les services publics), et de mettre en œuvre des analyses d'IA basées sur le cloud.

La troisième étape est la « décarbonation ». Au cours de cette étape, les véritables mesures seront mises en œuvre et les fabricants de semi-conducteurs doivent utiliser les enseignements tirés des étapes de « stratégie » et de « décarbonisation » pour réaliser de réelles améliorations en matière de durabilité.

Les améliorations spécifiques dépendront de leurs conclusions, mais les exemples incluent l'électrification du parc de véhicules, l'installation de générateurs d'énergie renouvelable, l'achat de produits à faible émission de carbone ou sans carbone et l'utilisation de l'intelligence artificielle pour optimiser la consommation d'énergie sur site en temps réel.

4，Travailler avec des consultants fiables et des partenaires professionnels

Outre le processus en trois étapes que sont « l'élaboration de stratégies », la « numérisation » et la « décarbonisation », la collaboration et les partenariats sont également essentiels au succès de l'industrie des semi-conducteurs en matière de durabilité. La durabilité à long terme nécessite différents domaines d’expertise et de soutien, les fabricants doivent donc reconnaître qu’aucune entreprise ne peut y parvenir seule. Au lieu de cela, les producteurs et fournisseurs de semi-conducteurs doivent travailler ensemble pour tirer parti de l’expertise et de la technologie externes.

Schneider Electric joue depuis longtemps un rôle important en aidant les entreprises de semi-conducteurs à relever les défis de durabilité et de décarbonation. Par exemple, la société s'est récemment associée à Intel, l'une des principales sociétés de conception et de fabrication de semi-conducteurs au monde, et à Applied Materials, la plus grande société mondiale d'équipements de semi-conducteurs et d'affichage, pour lancer l'initiative « Catalyse » : une nouvelle initiative collaborative visant à accélérer l'utilisation d’énergie renouvelable tout au long de la chaîne de valeur mondiale des semi-conducteurs. Avec l'aide du programme Catalyse, les leaders de l'industrie des semi-conducteurs seront en mesure d'atteindre une série d'objectifs en matière de durabilité et de résilience aux impacts, notamment :

◎ Intégrer le pouvoir d'achat de l'énergie tout au long de la chaîne de valeur des semi-conducteurs pour accélérer le déploiement de projets d'énergies renouvelables

◎ Participer au marché des contrats d'achat d'électricité à l'échelle des services publics

◎ Développer des modèles opérationnels pour la planification de la chaîne d'approvisionnement afin de combler l'écart de l'objectif de zéro énergie nette

◎ dans des régions spécifiques du monde où opère la chaîne de valeur des semi-conducteurs, Sensibilisation à la disponibilité des énergies renouvelables

◎ Diriger l'industrie des semi-conducteurs pour définir les prochaines étapes claires

5，Énergie durable dans la fabrication de semi-conducteurs

En fin de compte, les mesures proactives de développement durable sont non seulement conformes aux objectifs environnementaux mondiaux, mais ont également un sens pour les résultats financiers des usines de fabrication de semi-conducteurs.

Des études ont montré que la mise en œuvre de stratégies de développement durable peut réduire les coûts et avoir un impact positif sur les bénéfices d'exploitation allant jusqu'à 60 %. De plus, l’adoption de pratiques durables réduit les risques à long terme et ouvre des opportunités sur de nouveaux marchés.

Maintenant que nous semblons sortir de la crise des semi-conducteurs, les fabricants ont le potentiel de réaliser une croissance considérable grâce à des améliorations à long terme. Non seulement ils permettent d’économiser beaucoup d’argent, mais ils ouvrent également d’énormes possibilités en matière d’efficacité énergétique. Et le meilleur ? Les outils pour y parvenir sont juste devant nous. Avec l’aide d’un réseau de partenaires compétents, les entreprises de semi-conducteurs doivent désormais apprendre à se décarboner, à se numériser et à élaborer des stratégies.

FOUNTYL TECHNOLOGIES PTE. LTD. était situé à Singapour, nous nous concentrons sur la recherche et le développement, la fabrication et les services techniques de pièces en céramique de précision dans le domaine des semi-conducteurs depuis plus de 10 ans. notre produit principal est un mandrin à vide en céramique (mandrin à broches, mandrin à rainure, mandrin poreux et mandrin électrostatique), un effecteur d'extrémité en céramique, un piston en céramique et un faisceau et un guide en céramique et produit diverses céramiques (céramique poreuse, alumine, zircone, nitrure de silicium, carbure de silicium , nitrure d'aluminium et céramiques diélectriques micro-ondes et autres pièces céramiques avancées.