Antoine BELPOIS (belpois@aist.enst.fr)

Arnaud MARTIN

An 2000

DOSSIER D’ECONOMIE

L’INDUSTRIE DES SEMI-CONDUCTEURS

Sommaire

I] Structure du marché

1/ Classification des acteurs

a/ L’activité industrielle

b/ Concentration et parts de marché

c/ Panorama des grandes entreprises

d/ Le rôle des Etats

2/ Le marché par régions

3/ Le marché par débouchés

II] Les règles du marché

1/ La croissance tendancielle

a/ Nature de la croissance

b/ Les facteurs de la croissance

c/ La pervasion

2/ Les cycles

a/ Manifestation des cycles

b/ Mécanisme d'un cycle

Conclusion

Bibliographie

Introduction

L’industrie des semi-conducteurs a pris une place considérable dans la société actuelle. Aujourd’hui, tous les équipements que nous utilisons contiennent des composants électroniques. L’industrie électronique s’est mise en branle dans les années 1950. Industrie naissante par rapport à toutes les industries sidérurgiques ou textiles qui existaient depuis un siècle déjà. Cependant, elle a dès le début provoqué un engouement supérieur à toutes les autres industries. En effet, sa mise en place a largement été motivée par les militaires, qui cherchaient à acquérir de la puissance de calcul pour le chiffrement et pour le contrôle des engins militaires. Par la suite, les scientifiques se sont lancés massivement dans la recherche sur les propriétés physiques des matériaux et sur les procédés de fabrication industrielle.

Depuis cinquante ans, nous connaissons les performances de cette industrie, et nous sommes bien conscients de notre dépendance vis-à-vis de la technologie électronique. C’est pourquoi il est bon de s’intéresser aux aspects économiques du marché des composants électroniques et du marché des semi-conducteurs en particulier. Ce marché est à plus d’un titre spécial : nous étudierons les acteurs de ce marché et nous verrons de quelle façon les Etats sont intervenus dans l’implantation de cette industrie ; nous examinerons également la caractéristique majeure de ce marché, qui réside dans la périodicité au cours du temps de la croissance. Nous verrons de plus quelles sont les constantes de ce marché, et quelles sont les préoccupations pour l’avenir.

L’industrie des semi-conducteurs est passionnante car son évolution semble souvent difficile à prévoir, et constitue un défi permanent pour les économistes qui tentent de modéliser correctement son fonctionnement. Cette volonté de prévoir intervient tant au plan économique qu’au plan technologique, et permet de fournir des informations stratégiques aux entreprises. A terme, tout deviendra électronique.

I] Structure du marché

1/ Classification des acteurs

a/ L’activité industrielle

On comptait 120 sociétés en 1994, qui alimentaient le marché des semi-conducteurs, marché de 100 milliards de dollars. On peut y distinguer 3 grands types de sociétés:

· Les sociétés « à catalogue large » dont la gamme de produits couvre entre 70% et 85% de l’ensemble de la gamme des semi-conducteurs. Ces sociétés, généralement placées parmi les vingt premières mondiales, réalisent un chiffre d’affaires compris entre 1,2 milliards et 8 milliards de dollars. Leur part de marché est en moyenne de 5%, allant de 1,5% jusqu’à 8%. Ces sociétés ont des représentations commerciales dans toutes les grandes régions du monde et réalisent plus du tiers de leurs ventes à l’extérieur de leur territoire d’origine. Ce sont les sociétés asiatiques (par exemple Samsung) qui réalisent en proportion la plus grande partie de leur chiffre d’affaires à l’extérieur, soit par le biais de l’exportation directe, soit par celui des ventes effectuées par leurs unités de production implantées à l’étranger. Les américains et les européens sont peu derrière, tandis que les japonais sont les moins externalisés. Si les japonais ont été favorisés par cet état de fait lorsque la demande intérieure était importante, ils sont depuis 1990 grandement pénalisés.

· Les sociétés « spécialisées », une vingtaine environ, dont le chiffre d’affaires va de 300 millions de dollars à 1,5 milliards de dollars. Ces sociétés ne couvrent qu’une partie du catalogue, généralement un seul segment tel que les circuits intégrés à la demande, ou encore les micro-contrôleurs. Elles opèrent de même dans toutes les régions du monde, mais réalisent la majorité de leur chiffre d’affaires (70%) sur leur territoire.

· Les sociétés « de niche », dont le chiffre d’affaires oscille entre 30 et 300 millions de dollars. Ces sociétés sont rarement internationales et beaucoup d’entre elles sous-traitent la fabrication de leurs puces à de grandes sociétés. Ces sociétés ont une durée de vie courte, et sont le plus souvent absorbées par les grandes entreprises. Elles se situent principalement aux Etats-Unis et à Taiwan.

b/ Concentration et parts de marché

La concentration de l’industrie des semi-conducteurs s’est largement intensifiée au cours des vingt dernières années. Les vingt premières sociétés couvraient en 1970, 70% de la production mondiale, 85% en 1985 et 82% en 1994. Les mouvements de concentration ont souvent profité aux grandes sociétés. Mais l’industrie des semi-conducteurs est relativement jeune et sa structure n’est pas tout à fait consolidée ; environ 150 sociétés opèrent sur un marché de 100 milliards de dollars, dont la croissance est de 15% par an, et la part de marché des plus grandes sociétés se situe autour de 3 à 4% du marché mondial. Cependant, Intel, première société mondiale, occupait 9% du marché mondial en 1993, ce qui constitue une exception aux normes habituelles dans l’industrie des semi-conducteurs.

Evolution du degré de concentration de l’industrie électronique mondiale

en % de la production mondiale

	1974	1984	1994
5 premières	19	18	20
10 premières	30	33	35
20 premières	43	48	50
30 premières	50	56	60

Source : THOMSON CSF

c/ Panorama des grandes entreprises

Classement 1994	Société	Chiffre d’affaires en millions de $
1	Intel	10 121
2	Nec	7 944
3	Toshiba	7 527
4	Motorola	7 237
5	Hitachi	6 485
6	Texas Instrument	5 280
7	Samsung	4 893
8	Fujitsu	3 858
9	Mitsubishi	3 735
10	Philips	2 905
11	Matsushita	2 887
12	IBM	2 885
13	SGS-Thomson	2 640
14	Sanyo	2 316
15	Sharp	2 182
16	National Semi-conductor	2 137
17	Siemens	2 075
18	AMD	2 065
19	Sony	1 866
1 797

Classement 1999	Société
1	Intel
NEC
3	Toshiba
5	Texas Instrument
6	Motorola
7	Hitachi
8	ST
9	Philips
10	Infineon

Source : DATAQUEST

d/ Le rôle des Etats

Les applications militaires ont été la motivation principale de l’intervention des Etats dans l’industrie électronique, dès la fin de la Seconde Guerre Mondiale, car elles ont revêtu un aspect stratégique en Europe et aux Etats-Unis.:p>

« L’aide à la recherche » est la forme la plus commune de soutien à l’industrie électronique et prend la forme de contrats d’études pour les grands clients publics, de laboratoires publics de recherche (Etats-Unis, Japon, France et Grande Bretagne) ou encore de subventions.

En Europe, ces aides sont importantes principalement en France, Allemagne et Italie. Mais ce soutien est de plus en plus réglementé par la Commission Européenne qui développe en fait des programmes de Recherche et Développement (PCRD). Par exemple, des programmes tels que « Technologies de l’information », « Technologies et services avancés de communication », adoptés en 1994 lors du quatrième PCRD disposaient d’un budget de 2500 et de 750 millions de dollars respectivement, pour une durée de quatre ans. Par ailleurs, les industriels et les Etats européens ont mis en place dès 1989 le JESSI (Joint European Submicron Silicon Initiative), programme coopératif visant à développer les filières semi-conducteurs. Au cours de la période 1990-1995, ce programme aura mis en œuvre un peu plus de 1 milliard de dollars de financement public à destination des industriels. Au total, le financement public de la recherche sur les composants électroniques est en Europe de 600 millions de dollars par an, dont 25% proviennent de la Commission Européenne et dont le reste est dû essentiellement à la France, l’Allemagne et l’Italie.

Aux Etats-Unis, le soutien public à l’industrie électronique (particulièrement l’industrie des composants) est très important, en dépit du capitalisme libéral qui prédomine. Le financement public à l’industrie des composants dépasse 1 milliard de dollars par an, ce qui représente le double de ce qui est fait en Europe. Le ministère de la Défense compte pour moitié, l’autre moitié provenant des ministères du Commerce et de l’Energie. En 1987, le programme coopératif Sematech fut mis en place entre 14 fabricants américains de semi-conducteurs. Ce programme s'est surtout attaché à la production et aux équipements de production des semi-conducteurs, avec un budget de 200 millions de dollars partagé pour moitié entre les industriels et les pouvoirs publics. De plus, les pouvoirs publics fournissaient des équipements et de la main d'œuvre, participant donc à plus de 50%.

Au Japon, le soutien public à la recherche sur les composants électroniques est sensiblement égal à 300 millions de dollars par an. Le soutien à cette industrie est dû au MITI (Ministère de l'Industrie), dans le cadre de grands programmes. Ainsi la recherche est la plupart du temps effectuée dans les grands laboratoires du MITI. En 1994, le SIRIJ (Semiconductor Industry Research Institute Japan) est crée par les dix premiers fabricants japonais de semi-conducteurs, mais son budget de 3 millions de dollars est insuffisant.

En Corée, le soutien public à la recherche sur les composants électroniques est d'environ 150 millions de dollars par an mis en œuvre dans le cadre de grands programmes et de l'installation de laboratoires publics comme le KETI (Korea Electronics Technology Institute).

Taiwan a crée en 1975 l'ERSO (Electronic Research Service Organisation) qui effectue de la recherche et aide à la diffusion de la technologie. L'aide à la recherche représente environ 50 millions de dollars par an.

« La politique industrielle » est un ensemble de moyens d'intervention plus directs et plus contestés car à la différence de l'aide à la recherche, cette forme d'aide peut perturber le libre jeu de la concurrence. En fait, c'est plus ou moins l'objectif que se donne cette politique, puisqu'elle a pour but d’aider les industriels à se maintenir dans un marché qui à l'évidence leur échappe.

Les moyens mis en œuvre dans une telle politique sont variés: mesures dpe, signalons que la France a utilisé de tels moyens, avec la succession de plans « calcul », « composants » et « filière électronique » dans les années 70-80. Même s'il est difficile de rattacher ces actions avec le succès de Thomson ou Alcatel, ou bien encore de ST, il semble qu'elles aient eu un impact positif. D'autres pays européens tels que l'Allemagne ou l'Angleterre se disent hostiles à de telles politiques, même si l'usine de semi-conducteurs ouverte par Siemens à Dresde a été financée pour moitié par l'Etat allemand, soit un investissement de 1 milliard de dollars.

Il en est de même aux Etats-Unis, où une forte concurrence s'est installée entre les différents Etats. Ceux-ci rivalisent à l'aide de subventions à caractère régional et autres avantages afin d'attirer les investissements.

Le Japon, quand à lui, met en œuvre une politique industrielle très active, basée sur une grande coordination des différentes stratégies utilisées au niveau des entreprises. Bien qu'elle n'empêche pas les firmes japonaises de se livrer une bataille acharnée, elle permet d'uniformiser les stratégies à long terme et d'opposer un front uni à l'étranger.

Les pays pauvres ont eux toujours cherché à encourager le développement d'industries électroniques locales grâce à une politique de sous-traitance et de fourniture du marché local. Ils ont pour cela créé des zones franches pour l'exportation, donné des aides à l'investissement et offert des avantages fiscaux, réglementé les importations ou prévu des clauses dans les grands contrats qui leur assurent une part de fabrication locale.

L'efficacité de ces politiques a été largement démontrée par le développement de l'industrie en Irlande et aussi dans des pays asiatiques tels que la Corée, Taiwan, Singapour, Hong Kong. Mais il existe des faiblesses dans ces industries, qui tiennent à une trop grande spécialisation et à une très grande dépendance vis-à-vis des étrangers.

« Les entreprises nationales » représentent la forme la plus directe d'intervention des Etats dans l'industrie électronique. Ce phénomène est typiquement français, puisque de grandes entreprises telles que Bull, Thomson, Alcatel-Alsthom ou Dassault ont été nationalisées. Néanmoins, ces entreprises nationales sont en voie de privatisation.

2/ Le marché par régions

En 1994, pour un marché mondial des semi-conducteurs d'une valeur de 100 milliards de dollars, un tiers se plaçait en Amérique du Nord, 19% en Europe, 19% en Asie Pacifique et 29% au Japon. Ces proportions ont très largement varié avec le temps, en raison des différentes conjonctures économiques, des mouvements de délocalisation et du jeu de la concurrence. En effet, en 1985, le marché américain représentait 30%, le marché japonais 39%, l'Europe 19% et l'Asie 12%.

Le Japon vaut 29 milliards de dollars dans le marché des semi-conducteurs. La crise économique durable qui eut lieu au Japon a entraîné un ralentissement dans la croissance de son industrie électronique, de sorte qu'elle a connu entre 1989 et 1996 une période morose. De plus, le Japon, leader des biens de consommation électroniques tels que la chaine Hi-Fi ou la télévision, a été dépassé par les Etats-Unis dans le domaine de l'informatique personnelle et de la communication, deux vecteurs essentiels de l'industrie électronique aujourd'hui.

L’Amérique du Nord représente 33 milliards de dollars de marché pour les semi-conducteurs. Le marché y a connu une très forte remontée grâce à la reprise économique et à l’émergence rapide et massive des producteurs américains dans les segments de l’informatique personnelle et de la téléphonie mobile. En 1995, 90% de la production mondiale de PC était américaine. Par ailleurs, certains constructeurs de téléphones mobiles lancent leurs satellites afin d’assurer aux utilisateurs une couverture mondiale, ce qui ne manquera pas de donner une poussée supplémentaire au marché.

En Asie Pacifique, le marché représente 19 milliards de dollars pour les semi-conducteurs. Les marchés des composants en Asie Pacifique sont les plus dynamiques du monde en raison des mouvements incessants de délocalisation de la fabrication des équipements électroniques américains, européens et japonais. A cela s’ajoute la forte émergence de la Chine en tant que puissance électronique mondiale, avec un taux de croissance de son industrie électronique de 20% par an.

Pourcentage de la production mondiale

délocalisée en Asie en %

	1994	1996	1998
Informatique	25	30	36
Grand Public	30	37	41
Télécommunications	15	18	21

Source : SAMSUNG

L’Europe représente également 19 milliards de dollars dans le marché des semi-conducteurs. Bien qu’elle ait subi des revers face aux américains et aux japonais dans les segments informatiques et de biens de consommation, elle a su remporter des victoires car en 1994, elle dominait dans le secteur des télécommunications et de l’électronique automobile, et aujourd’hui elle compte Philips et Thomson parmi les cinq premiers leaders mondiaux de l’électronique grand public. L’Europe a également bénéficié de la délocalisation de sociétés américaines fabricants de PC. L’ensemble de ces mouvements a conservé à l’Europe sa part du marché mondial.

Source : ST / DECISION

3/ Le marché par débouchés

Depuis l’avènement de la micro-informatique, le marché des composants a été de façon croissante tiré par le segment de l’informatique, qui représente aujourd’hui près de la moitié du marché total des composants. A l’intérieur de ce segement, les PC comptent pour 75% dans le marché des semi-conducteurs.

Le segment grand public a lui vu sa part de marché diminuer régulièrement en raison de la saturation des ménages en équipements audiovisuels et aussi de la très faible évolution technologique des matériels grand public.

Le segment de l’automobile, qui était quasi inexistant il y a 15 ans, a pris de l’ampleur et représente désormais 5% du marché total des composants, soit 10 milliards de dollars. La raison en est que les dispositifs mécaniques sont peu à peu remplacés par des boitiers électroniques pour satisfaire les exigences de protection de l’environnement et de sécurité ; par ailleurs, les automobiles intègrent de plus en plus des navigateurs de bord.

Le segment des télécommunications est évidemment important dans l’industrie des semi-conducteurs, depuis les autocommutateurs du réseau fixe jusqu’aux stations de base pour la téléphonie mobile, en passant par les terminaux. Ce marché représente aujourd’hui 16 milliards de dollars sur le marché des semi-conducteurs.

Source : SGS-THOMSON

En 1970, le marché se partageait essentiellement en trois : un tiers pour le grand public, un tiers pour l’informatique et un tiers pour le militaire. Aujourd’hui, le segment militaire décroît régulièrement, tandis que les segments automobile et télécommunications sont apparus en force. L’informatique s’est tournée principalement vers la micro-informatique. On peut penser que le marché est désormais stabilisé autour de ces cinq segments, mais des modifications importantes auront lieu à l’intérieur des segments eux-mêmes. En voici les grandes lignes :

· L’informatique continuera à dominer le marché, en raison de l’émergence des produits portables, et aussi en raison du développement de l’Internet.

· Les télécommunications devraient avoir une croissance plus forte que la moyenne du marché à cause du développement effréné des infrastructures de radiotéléphonie.

· Au niveau du grand public, il y a tout naturellement saturation de l’équipement des ménages. Cependant, l’utilisation de la technologie numérique pour la télévision va entraîner un nouveau dynamisme dans ce segment avec le renouvellement de tout le parc télévisuel, et donc un retour de la croissance.

En moyenne, la part en volume des semi-conducteurs dans l’industrie électronique est de 17%. Elle est de 17% pour le grand public, 12% pour les télécommunications et 23% pour l’informatique.

Source : ST / DECISION

II] Les règles du marché

1/ La croissance tendancielle

a/ Nature de la croissance

En 1975, l'industrie des équipements électroniques représentait moins de 5% de la valeur ajoutée industrielle dans la plupart des pays industriels. Vingt ans après, sa proportion dépassait déjà les 10% et elle continue encore de croître. Le marché des composants électroniques est la branche industrielle qui a la plus grande croissance. Alors qu'en 1960 il représentait 1 milliard de dollars dans le monde, les semi-conducteurs représentaient à eux seul 149 milliards en 1999. Depuis 1959, la croissance tendancielle du marché des composants électroniques est aux alentours de 12%. Parmi ces composants, les semi-conducteurs sont ceux qui connaissent la plus grande croissance : 15% par an, alors que les composants passifs, eux, connaissent une croissance de 10% par an. Les semi-conducteurs représentent déjà plus de la moitié du marché des composants électroniques.

Les débuts d'une telle croissance remontent à 1948, date de l'invention du transistor par un laboratoire civil de Bell Telephones. En effet, avant la période de croissance exponentielle, le marché de l'électronique était principalement militaire, ce qui limitait sa croissance ; l'invention du transistor a permis la mise au point d'équipements plus légers, consommant peu d'énergie, et à des prix accessibles par le grand public, qui est depuis son principal marché. Cette découverte a permis de transférer le rôle de moteur des industries de pointe vers les industries grand public. Et cela a eu pour effet de privilégier les grandes séries dont la fiabilité est excellente et le prix inférieur aux équipements professionnels.

En résumé, l'industrie des composants électroniques a accéléré sa croissance depuis l'avènement du transistor, brique de base des composants semi-conducteurs ; depuis 1959, la croissance moyenne des semi-conducteurs s'établit à +15%, avec des sommets au-dessus des 50% pour certaines années. Quels sont les facteurs qui ont permis aux semi-conducteurs de créer un marché avec une telle croissance ?

b/ Les facteurs de la croissance

Le premier facteur est lié à la croissance globale. En effet il est compréhensible que la consommation des ménages augmente lorsque la conjoncture est favorable. La corrélation n'était pas évidente jusqu'en 1990 : par exemple lors des 2 crises pétrolières, la demande des ménages en téléviseurs a maintenu sa croissance autour de 11 % par an. De même, l'équipement en grandes infrastructures publiques de télécommunication n'a pas été sensible aux fluctuations de l'économie. Depuis une dizaine d'années, le marché de l'électronique semble plus sensible à l'économie globale. Certains de ses segments suivent les fluctuations économiques, toutefois avec un certain décalage.

Le second facteur de croissance est l'innovation : que ce soit en informatique (50% du marché des semi-conducteurs) ou en télécommunications (18% du marché des semi-conducteurs), l'utilisateur est obligé de renouveler son matériel pratiquement à chaque nouvelle génération d'équipement. Ainsi, le marché n'arrive jamais à saturation puisqu'il se renouvelle sans cesse. Les entreprises productrices de semi-conducteurs ont bien compris l'intérêt qu'elles avaient à innover : dans les années 60, l'effort de Recherche & Développement représentait pratiquement 30% du chiffre d'affaires ; aujourd'hui, il s'est stabilisé autour de 13%. Pour les entreprises de semi-conducteurs, les avancées technologiques représentent une véritable arme de conquête des parts de marché, ce qui explique l'importance qu'elles attachent à la R&D. Les états, qui ont saisi l'intérêt qu'ils avaient à financer la R&D, les aident dans leurs efforts. La recherche effectuée dans les laboratoires publics représente près de 20% du total ; à celle-ci s'ajoutent des financement publics, ce qui nous amène à un total de 35% des dépenses de R&D mondiales.

Comparaison des aides nationales à la R&D dans l'industrie du semi-conducteur

Pays	Aides fiscales	Subventions à la R&D	Prêts à faible taux d'intérêt	Infrastructure et recherche
Japon	+++	+	++	++
Corée	+++	+++	++	++
Taiwan	++	++	++	+++
États-Unis	+	+	0	+
Allemagne	0	++	0	++
Grande-Bretagne	0	+++	0	++
Irlande	+	0	0	+
France	0	N.C.	0	+++

0 : inexistant, + : faible, ++ : important, +++ : très important (Source : IFO)

Les vagues d'innovation sont complètement insensibles à la conjoncture économique : par exemple, en 1993, alors que l'économie mondiale frôlait son niveau le plus bas historiquement, les ventes de micro-ordinateurs atteignaient un niveau sans précédent, et les ventes de portables commençaient à décoller.

Un troisième facteur, d'ailleurs lié à l'innovation, est l'individualisation des équipements électroniques. Par exemple, alors qu'en 1950 la radio était familiale, elle a peu à peu envahi toutes les pièces de la maison puis et jusqu’à nos rues avec l'apparition du walkman. La télévision est sur la même voie, ainsi que l'informatique. Aux débuts du téléphone on n'avait qu'un téléphone par foyer, aujourd'hui on en a pratiquement un par pièce, sans compter les portables personnels. On ne mesure plus un marché en nombre de foyers, mais en nombre de pièces ou en nombres d'individus. Le taux de saturation qui était censé définir une limite à l'équipement des ménages perd ici sa signification. L'innovation a joué ici encore un rôle capital, car elle a permis la miniaturisation des équipements, ainsi que la baisse de leurs prix en améliorant les techniques de production.

La baisse des prix constitue elle aussi un facteur important. En 1960, un téléviseur couleur coûtait aussi cher qu'une voiture bas de gamme, c'est à dire dix mois de SMIC. Aujourd'hui, alors que la voiture bas de gamme coûte à peu près le même prix, le téléviseur couleur coûte 20 fois moins cher, soit un demi-SMIC. Ce phénomène se retrouve dans toute l'industrie électronique : radio, hi-fi, magnétoscopes, lecteurs de CD, mais aussi ordinateurs, radiotéléphones. D'ailleurs, en ce qui concerne les radiotéléphones, le consommateur se s'aperçoit pas directement de la baisse des prix, étant donné que les opérateurs préfèrent lui offrir le terminal pour l'inciter à utiliser leurs services. De la même façon que Kodak, qui bradait ses appareils photos pour pouvoir vendre plus de pellicules, ils préfèrent subir des pertes sur les terminaux si cela leur permet d’avoir plus d'abonnés ; ils font ainsi des bénéfices en vendant plus de minutes de communication. Cela leur permet aussi de gagner des parts de marché, étant donné que la demande est très élastique aux prix.

Le cinquième facteur de croissance est l'extension du champ d'application de l'électronique. Cette extension a toujours été présente depuis les débuts de l'électronique. On peut l'assimiler à une croissance externe. D'abord confinée aux applications radioélectriques, elle a envahi le domaine du calcul, avant d'englober les télécommunications en remplaçant les systèmes électromécaniques. Aujourd'hui, c'est dans l'automobile que l'électronique trouve un nouveau débouché : en 1980, l'électronique représentait 1% du prix d'une voiture ; elle en représente aujourd'hui près de 15%. Aujourd'hui les avancées du secteur automobile sont majoritairement dûes à l'électronique : contrôle du moteur, ABS, coussins gonflables de sécurité, suspensions intelligentes permettant une meilleure tenue de route, etc. L'électronique trouve aussi de nouveau débouchés dans la gestion intelligente de l'énergie, en aéronautique, et dans le bâtiment (domotique).

Globalement, l'industrie électronique est donc peu sensible à la conjoncture économique. Il en va de même pour le segment des semi-conducteurs en particulier. Il apporte des facteurs de production à l'économie (informatique, télécommunications, automatisation ...), et sait profiter des phases d'expansion car il apporte également des loisirs (jeux vidéos, hi-fi ...). Mais le facteur essentiel de sa croissance, qui s'établit autour de 9%, est l'innovation, qui permet le renouvellement des équipements et autorise des politiques de cannibalisation (la nouvelle génération cannibalise toujours les marchés des générations précédentes). L'innovation est aussi à l'origine de la baisse des prix en améliorant les techniques de production, ce qui permet l'individualisation des équipements.

c/ La pervasion

Les composants électroniques sont des produits de haute technologie dont la durée de vie est généralement assez brève. Dans ce marché en perpétuelle évolution on assiste sans cesse à des substitutions de nouveaux composants à d'autres. La pervasion est une notion qui a été introduite pour évaluer la croissance relative des différentes familles de composants par rapport au marché global des composants. Si cette pervasion est positive, cela signifie que la proportion de composants présents dans les équipements électroniques est en augmentation. Par contre si la pervasion est négative, cela signifie que cette proportion est en diminution, donc que le composant en question est en train d'être remplacé par un autre composant. Pour calculer la pervasion d'une famille de composants, on retranche le taux de croissance annuel moyen de l'industrie des équipements électroniques au taux de croissance de la famille considérée. L'évolution de la pervasion permet d'évaluer dans le temps la vitesse de pénétration des composants électroniques dans les équipements électroniques. Par exemple, la croissance annuelle du marché des mémoires vives DRAM a été de 48% en 1999, tandis que la croissance de l'industrie des équipements électroniques était de 9% (la croissance des équipements est de 9%, alors que la croissance tendancielle des composants est de 15% ; car l'industrie des équipements électroniques n'est pas le seul client de l'industrie des composants) . La pervasion des DRAM est donc 48 - 9 = 39%. Cela signifie que chaque année, il y a 39% de DRAM en plus dans les équipements électroniques (en valeur).

Croissance comparée des composants et pervasion

Composants	Croissance 1984-1994	Pervasion
Microprocesseurs	25	19
Microcalculateurs	20	11
Mémoires DRAM	18	9
Circuits imprimés	15	6
Mémoires EEPROM	14	5
Circuits intégrés dédies	14	5
Mémoires SRAM	13	4
Connecteurs	12	3
Circuits hybrides	10	1
Mémoires EPROM	10	1
Transistors de puissance	10	1
Optoélectronique	8	-1
Transistors petits signaux	8	-1
Ferrites	7	-2
Bobinages	7	-2
Résistances	6	-3
Condensateurs	6	-3
Circuits intégrés standard bipolaires	-8	-17
Équipements électroniques	9

(Source : ST)

Comme le fait apparaître le tableau précédent, les plus fortes pervasions sont celles des semi-conducteurs, alors que les composants passifs sont globalement en chute libre. On constate aussi que la pervasion la plus petite est celle des semi-conducteurs à base de transistors bipolaires. Ceci n'a rien d'étonnant : ces transistors, les premiers inventés, sont en train d'être remplacés par les transistors MOS car ces derniers consomment moins, donc sont plus facilement intégrables (quand un circuit consomme trop, il s’échauffe et peut s'arrêter de fonctionner ; or l'intégration augmente la consommation des circuits). Même dans le domaine des circuits analogiques, qui était pourtant le domaine de prédilection des transistors bipolaires grâce à leur rapidité et à leur linéarité, les transistors sont de plus en plus souvent choisis pour faciliter l'intégration.

On a ainsi assisté à l'émergence d'une nouvelle catégorie de composants pour les applications de très haute technologie : les composants Bi-CMOS. Sur un même substrat, on réunit des transistors bipolaires et des transistors MOS. Ainsi les opérations numériques sont réalisées par les transistors MOS, alors que les opérations analogiques délicates (qui nécessitent une bonne linéarité) ou les opérations analogiques qui doivent être effectuées à très haute vitesse (conversion analogique numérique, filtres, amplification ...) sont laissées aux transistors MOS.

Débouchés des semi-conducteurs

La technologie des semi-conducteurs tire les applications (Source : ST)

Les circuits intégrés ont une pervasion positive, car leur nature est justement de regrouper sur un substrat de plus en plus d'éléments. Cela se fait au détriment des composants passifs, qui peuvent aujourd'hui être intégrés directement sur ces substrat, voire même émulés grâce à de nouvelles techniques, comme la technique des capacités commutées.

Evolution du niveau d’intégration des circuits intégrés

	1995	1998	2001	2004
Finesse de gravure ( en microns)	0.35	0.25	0.18	.012
Nombre de transistors par puce	64 M	256 M	1 G	4 G
Surface de la puce (en mm²)	200	320	500	1000
Diamètre des tranches de silicium (en mm)	200	200	200-400	200-400
Nombre d’entrées/sorties	750	1500	200	3500

(Source : ST)

Evolution du degré d’intégration des circuits intégrés (Loi de Moore)

(Source : " Les composants électroniques et leur industrie", Jean Philippe Dauvin)

Cette perpétuelle course à l'intégration a une autre conséquence sur le prix des composants: ils sont de plus en plus chers, car de plus en plus complexes. Ainsi, les circuits intégrés ont une pervasion fortement positive, car leur valeur augmente de génération en génération (or la pervasion est calculée par rapport à la valeur). Si le prix moyen des semi-conducteurs augmente, on ne peut pas en dire autant des fonctions qu'ils réalisent. Comme le montre la courbe ci-dessous, le prix moyen par bit de RAM a une décroissance encore plus abrupte que celle d'une exponentielle inverse : le bit coûte de moins en moins cher alors que les composants qui réalisent cette fonction coûtent de plus en plus cher car les capacités augmentent continuellement.

Prix du bit en fonction de l’intégration (mémoire DRAM)

(Source : Dataquest)

Prix moyen des semi-conducteurs sur le marché mondial de 1984 à 1994

(Source : ST)

Cela a une répercussion sur les équipement électroniques eux-mêmes : il ressemblent de plus en plus à une grosse puce entourée de quelques périphériques. Alors que la grosse puce fait tout le travail, les périphériques sont uniquement présents car on ne peut pas encore les intégrer. Aujourd'hui, on n'achète plus un "ordinateur personnel", mais un "Intel" ou un "AMD". Effectivement, le processeur central est le composant déterminant dans un ordinateur, et aussi le plus cher.

2/ Les cycles

La croissance des composants électroniques n'a jamais été parfaitement linéaire. L'observation a permis de mettre en évidence l'existence de cycles depuis les débuts de l'électronique grand public. Toutes les familles de composants électroniques connaissent des cycles, mais celle des semi-conducteurs a les cycles les plus marqués.

a/ Manifestation des cycles

La croissance observée est toujours différente de la croissance à long terme. Celle-ci est alternativement supérieure et inférieure, d'où le phénomène de cycles.

Comme le fait apparaître cette courbe, l'industrie des semi-conducteurs a connu depuis 1959, 8 cycles au cours desquels le marché a diminué à 6 reprises. L'importance d'un pic se mesure par la différence entre la croissance la plus haute et la croissance la plus basse. Depuis 1990, on peut dire que les évolutions du marché sont globales : à quelques semaines près, elles sont les mêmes partout dans le monde, à cause de la globalisation du marché des semi-conducteurs.

En général, l'onde de choc part du marché informatique, et plus particulièrement du marché des ordinateurs personnels type PC. Ensuite elle se propage, avec une certaine atténuation, aux marchés des télécommunications et des applications industrielles. Parmi les semi-conducteurs, le secteur où les cycles sont les plus visibles est celui des mémoires vives type DRAM, avec par exemple un pic de croissance de +70% lors de la phase ascendante de 1984, suivi d’un effondrement de la croissance de -60% l'année suivante.

Les ASICs (Application Specific Integrated Circuits : circuits intégrés dédiés), enregistrent quant à eux des fluctuations plus modestes, avec des croissances variant de -10% pour les phases descendantes à +40% pour les phases montantes.

Les fluctuations extrêmes que connaissent les semi-conducteurs ont incité les industriels à prendre des mesures pour les atténuer. Ainsi, il apparaît clairement sur la courbe qu'à partir de l'année 1985 les cycles se sont atténués. Nous verrons par la suite quelles ont été les mesures prises par les industriels pour limiter l'impact des cycles.

Atténuation des cycles du marché des semi-conducteurs

Année	Croissance des investissements	Amplitude des cycles du marché des semi-conducteurs
1973	+60	+55
1974	+150	+5
1975		-20
1983	+30	+22
1984	+110	+46
1985		-17
1993	+40	+29
1994	+40	+29

(Source : SGS-Thomson/WSTS)

Comme nous l'avons vu précédemment, les cycles du marché des composants électroniques ne dépendent pas de la conjoncture économique (à cause de l'aspect aléatoire des découvertes), mais ont une influence sur elle. Ainsi, le marché des semi-conducteurs est devenu un indicateur de la reprise économique. Par exemple en 1992, la reprise du marché des semi-conducteurs (+15%) annonçait la reprise économique de 1993. A voir la croissance actuelle des semi-conducteurs (+19% en 1999), les années suivantes s'annoncent excellentes !

b/ Mécanisme du cycle

Description d’un cycle

(Source : « Les semi-conducteurs », Jean-Philippe Dauvin)

A l'origine du cycle, il y a toujours la création d'une nouvelle application des semi-conducteurs, rendue possible par des avancées technologiques plus fondamentales : la télévision en 1959, les circuits intégrés en 1970, l'informatique personnelle en 1983 et en 1993, la téléphonie portable en 1994, Internet en 1999. Au début du cycle, personne n'est certain que la nouvelle application saura s’imposer dans le temps. Ainsi les industriels n'investissent que le minimum nécessaire et préfèrent allonger les temps de production plutôt que de construire de nouvelles usines. Au bout d'un moment, l'offre devient beaucoup plus faible que la demande, et les prix s'emballent. Par précaution, les équipementiers électroniques (les clients des fabricants de semi-conducteurs) vont créer des stocks pour se préparer à une éventuelle pénurie, ce qui accentue l'excès de la demande. Cela dure entre 12 et 18 mois selon les cycles. A la fin de cette période, les prix des semi-conducteurs ont augmenté de 30 à 50% par rapport au prix initial.

Ensuite, les nouvelles usines, dans lesquelles les industriels ont consenti à investir après avoir constaté la pérennité de la nouvelle application, commencent à répondre efficacement à la demande. Et c'est précisément à ce moment là que la demande commence à ralentir. Ainsi, la tendance est inversée : l'offre est devenue supérieure à la demande, et les prix s'effondrent. Les stocks constitués précédemment par les équipementiers sont mis à contribution, ce qui accentue la baisse de la demande. Cette phase peut durer entre 8 et 10 mois suivant les cycles.

La baisse des prix incite les équipementiers à mettre au point des équipements plus perfectionnés, ce qui crée une nouvelle demande. De plus les équipements bas de gamme sont devenus très bon marché, ce qui attire une nouvelle clientèle. A cela s'ajoute l'effet mécanique lié à la fin du déstockage des équipementiers. On se rapproche de l'équilibre, jusqu'à la prochaine vague d'innovation.

Après la grande crise de 1985 (-17%), l'industrie essaie de mieux gérer le phénomène de cycle. Pour cela, la pratique des flux tendus est développée par les équipementiers, pour éviter les phénomènes de surstockage qui amplifient les crises. Du coté des producteurs de semi-conducteurs, les capacités de production sont gérées de manière à éviter le surinvestissement. La visibilité du marché des composants a été améliorée grâce à des systèmes statistiques fonctionnant en temps réel (WSTS). Enfin, utilisateurs et fabricants tentent de substituer à la sauvage confrontation vendeurs-acheteurs des rapports plus constructifs, et échangent des informations. Tous ces efforts ont porté leurs fruits, puisqu'on constate que les crises sont moins sévères depuis 1985. Toutefois la cyclicité est un aspect inhérent à ce marché, et cela continuera tant qu'il ne sera pas arrivé à maturité.

Conclusion

En conclusion, nous pouvons dire que l'industrie électronique est un secteur qui, malgré des hauts et des bas dus à sa cyclicité inhérente, est en pleine croissance, et qu'il a encore de beaux jours devant lui. La croissance tendancielle, autour de 15%, va se maintenir tant que le marché ne sera pas arrivé à maturité. Le secret de l'industrie électronique est d'avoir la capacité de créer un nouveau marché à chaque nouvelle application. Aujourd'hui, les nouvelles applications grand public sont pour la plupart le résultat indirect de découvertes scientifiques et technologiques, qui permettent l'augmentation de la puissance de calcul grâce à l'intégration. Le grand défi de demain sera de réussir à maintenir l'innovation au niveau des applications quand les limites ultimes d'intégration seront atteintes. Ces limites seront, d'après les estimations actuelles, atteintes vers 2020. Cependant il faut prendre cette date avec précaution, car depuis l'origine de l'électronique, les experts n'ont jamais cessé d'avancer des limites théoriques qui ont toutes été franchies par la suite.

Aujourd'hui l'industrie connaît des difficultés liées à la complexité des circuits. La complexité augmente tellement vite, que les ordinateurs actuels sur lesquels tournent les logiciels de CAO sont tout juste assez puissants pour concevoir la génération suivante de semi-conducteurs. Le problème s'aggrave, car le nombre d'ingénieurs de conception ne pouvant augmenter aussi rapidement que la complexité, c'est l'automatisation qui voit sa tâche grandir. L'ordinateur se voit donc confier de plus en plus de travail, et ce travail est de plus en plus complexe. La difficulté que connaît une génération à concevoir la suivante pourrait à terme ralentir les progrès de l'électronique.

Mais le facteur limitant le plus important risque d'être le financement. Aujourd'hui, une usine de semi-conducteurs performante coûte plusieurs milliards de dollars, et ce prix ne cesse d'augmenter. Ces investissements faramineux, outre la barrière à l'entrée qu'ils représentent, constituent pour les grands groupes déjà installés des sommes qu'ils hésitent à investir étant donné la volatilité du marché. C'est une sérieuse menace à l'augmentation de l'intégration, qui pourrait se concrétiser avant la limitation technologique .

Bibliographie

· « Les composants électroniques et leur industrie », Jean-Philippe DAUVIN, John OLLIVER, Didier Coulon, Collection Que sais-je ?, 1995

· « 2000 Company Presentation », ST Microelectronics, February 2000

· « Innovation and market structure :lessons from the computer and semiconductor industries », Nancy DORFMAN

· « Attracting High Technology Investment :Intel’s Costa Rican Plant », Deborah L. Spar, April 1998