Entre 2021 et 2022, le marché mondial des semi-conducteurs a connu une croissance rapide, portée par la demande exceptionnelle engendrée par la pandémie de COVID-19. Toutefois, cette demande s'est estompée au cours du second semestre 2022, laissant place en 2023 à l'une des récessions les plus sévères de l'histoire.
Cependant, la Grande Récession devrait atteindre son point le plus bas en 2023, avec une reprise complète attendue cette année (2024).
En effet, l'analyse des livraisons trimestrielles de semi-conducteurs, tous types confondus, révèle que les semi-conducteurs logiques ont déjà dépassé le pic atteint grâce à la forte demande liée à la COVID-19 et établi un nouveau record historique. De plus, les semi-conducteurs MOSFET et analogiques devraient atteindre des niveaux records en 2024, le recul consécutif à la fin de la forte demande liée à la COVID-19 étant limité (Figure 1).
Parmi ces technologies, la mémoire Mos a connu un net recul, atteignant son point le plus bas au premier trimestre 2023 avant d'amorcer sa reprise. Toutefois, il semble qu'un certain temps soit encore nécessaire pour retrouver le niveau de la demande exceptionnelle liée à la COVID-19. Si la mémoire Mos dépasse ce pic, les livraisons totales de semi-conducteurs atteindront sans aucun doute un nouveau record historique. À mon avis, si cela se produit, on pourra alors considérer que le marché des semi-conducteurs a pleinement retrouvé son niveau d'avant la crise.
Cependant, l'analyse de l'évolution des livraisons de semi-conducteurs démontre que cette vision est erronée. En effet, si les livraisons de mémoires MOSFET, en phase de reprise, ont largement retrouvé leur niveau d'avant la crise, celles des circuits logiques, qui avaient atteint des sommets historiques, demeurent extrêmement faibles. Autrement dit, pour relancer véritablement le marché mondial des semi-conducteurs, les livraisons de circuits logiques doivent impérativement augmenter significativement.
Par conséquent, cet article analysera les livraisons et les quantités de semi-conducteurs, en distinguant différents types de semi-conducteurs et le total des semi-conducteurs. Nous prendrons ensuite l'exemple de l'écart entre les livraisons de semi-conducteurs logiques et celles de semi-conducteurs en général pour illustrer le retard pris par TSMC dans ses livraisons de plaquettes, malgré une reprise rapide. Enfin, nous formulerons des hypothèses quant aux raisons de cet écart et suggérerons que le plein rétablissement du marché mondial des semi-conducteurs pourrait être retardé jusqu'en 2025.
En conclusion, l'apparence actuelle de reprise du marché des semi-conducteurs est une illusion due aux prix extrêmement élevés des GPU NVIDIA. Par conséquent, il semble que le marché des semi-conducteurs ne se redressera pleinement que lorsque les fonderies comme TSMC auront atteint leur pleine capacité et que les livraisons de circuits logiques auront atteint de nouveaux sommets historiques.
Analyse de la valeur et de la quantité des expéditions de semi-conducteurs
La figure 2 illustre les tendances en matière de valeur et de quantité des expéditions pour différents types de semi-conducteurs ainsi que pour l'ensemble du marché des semi-conducteurs.
Le volume des livraisons de Mos Micro a culminé au quatrième trimestre 2021, atteint son point le plus bas au premier trimestre 2023, puis a amorcé une reprise. En revanche, la quantité livrée est restée quasiment stable entre le troisième et le quatrième trimestre 2023, avec une légère baisse.
La valeur des livraisons de mémoire Mos Memory a commencé à diminuer significativement à partir du deuxième trimestre 2022, a atteint son point le plus bas au premier trimestre 2023, puis a amorcé une reprise, pour finalement n'atteindre qu'environ 40 % de sa valeur maximale au quatrième trimestre de la même année. Parallèlement, le volume des livraisons a retrouvé environ 94 % de son niveau record. Autrement dit, le taux d'utilisation des capacités de production des fabricants de mémoire est considéré comme proche de la pleine capacité. La question qui se pose est de savoir dans quelle mesure les prix de la DRAM et de la mémoire flash NAND vont augmenter.
Le volume des expéditions de Logic a atteint un pic au deuxième trimestre 2022, un point bas au premier trimestre 2023, puis a rebondi pour atteindre un nouveau record historique au quatrième trimestre de la même année. En revanche, la valeur des expéditions a culminé au deuxième trimestre 2022, avant de diminuer à environ 65 % de ce niveau au troisième trimestre 2023 et de se stabiliser au quatrième trimestre. Autrement dit, il existe un décalage important entre l'évolution de la valeur et celle du volume des expéditions de Logic.
Les livraisons de matériel analogique ont atteint un pic au troisième trimestre 2022, un point bas au deuxième trimestre 2023, et se sont stabilisées depuis. En revanche, après avoir culminé au troisième trimestre 2022, leur valeur a continué de diminuer jusqu'au quatrième trimestre 2023.
Enfin, la valeur totale des livraisons de semi-conducteurs a fortement diminué à partir du deuxième trimestre 2022, a atteint son point le plus bas au premier trimestre 2023, puis a amorcé une reprise pour se redresser et atteindre environ 96 % de sa valeur maximale au quatrième trimestre de la même année. Parallèlement, le volume des livraisons a également fortement diminué à partir du deuxième trimestre 2022, a atteint son point le plus bas au premier trimestre 2023, mais s'est depuis stabilisé à environ 75 % de sa valeur maximale.
D'après ce qui précède, il apparaît que la mémoire MOSFET est le point faible si l'on considère uniquement les volumes expédiés, puisqu'elle n'a retrouvé qu'environ 40 % de sa valeur maximale. Cependant, dans une perspective plus large, on constate que la logique est une source de préoccupation majeure : malgré des volumes expédiés record, la valeur des expéditions stagne à environ 65 % de sa valeur maximale. L'impact de cet écart entre volume et valeur des expéditions de logique semble se répercuter sur l'ensemble du secteur des semi-conducteurs.
En résumé, la reprise du marché mondial des semi-conducteurs dépendra de l'évolution des prix de la mémoire Mos et de l'augmentation significative des volumes de mémoires logiques livrés. Face à la hausse continue des prix de la DRAM et de la NAND, le principal enjeu sera d'accroître les volumes de mémoires logiques livrés.
Ensuite, nous expliquerons le comportement des quantités expédiées et des expéditions de plaquettes de TSMC afin d'illustrer précisément la différence entre les quantités expédiées et les expéditions de plaquettes de Logic.
Valeur des expéditions trimestrielles et expéditions de plaquettes de TSMC
La figure 3 illustre la répartition des ventes de TSMC par nœud et la tendance des ventes des processus de 7 nm et plus au quatrième trimestre 2023.
TSMC considère les technologies 7 nm et suivantes comme des nœuds avancés. Au quatrième trimestre 2023, les technologies 7 nm représentaient 17 %, les 5 nm 35 % et les 3 nm 15 %, soit un total de 67 % des nœuds avancés. Par ailleurs, les ventes trimestrielles de nœuds avancés sont en hausse depuis le premier trimestre 2021. Après un léger repli au quatrième trimestre 2022, elles ont atteint leur point le plus bas avant de repartir à la hausse au deuxième trimestre 2023, pour atteindre un nouveau record historique au quatrième trimestre de la même année.
Autrement dit, si l'on considère les performances commerciales des nœuds avancés, TSMC affiche de bons résultats. Qu'en est-il alors du chiffre d'affaires trimestriel global et des livraisons de plaquettes de TSMC (figure 4) ?
Le graphique de la valeur des livraisons trimestrielles de TSMC et des livraisons de plaquettes présente une tendance globalement similaire. Il a atteint un pic lors de la bulle informatique de 2000, a diminué après la crise de 2008 et a continué de baisser après l'éclatement de la bulle des mémoires en 2018.
Cependant, l'évolution après le pic de la demande spéciale au troisième trimestre 2022 diffère. La valeur des expéditions a culminé à 20,2 milliards de dollars, puis a fortement diminué avant de se redresser après avoir atteint un point bas à 15,7 milliards de dollars au deuxième trimestre 2023, pour atteindre 19,7 milliards de dollars au quatrième trimestre de la même année, soit 97 % de la valeur maximale.
En revanche, les livraisons trimestrielles de plaquettes ont culminé à 3,97 millions d'unités au troisième trimestre 2022, avant de chuter brutalement à 2,92 millions d'unités au deuxième trimestre 2023, puis de se stabiliser. Même au quatrième trimestre de la même année, malgré une baisse significative par rapport au pic, le nombre de plaquettes livrées s'est maintenu à 2,96 millions, soit une réduction de plus d'un million d'unités.
Le semi-conducteur le plus couramment produit par TSMC est le circuit logique. Les ventes de puces de dernière génération de TSMC au quatrième trimestre 2023 ont atteint un niveau record, les ventes totales retrouvant 97 % de leur pic historique. Cependant, les livraisons trimestrielles de plaquettes restent inférieures de plus d'un million d'unités à celles enregistrées durant la période de pointe. Autrement dit, le taux d'utilisation global des usines de TSMC n'est que d'environ 75 %.
Concernant le marché mondial des semi-conducteurs dans son ensemble, les livraisons de circuits logiques ont chuté à environ 65 % de leur niveau record atteint durant la période de forte demande liée à la COVID-19. Parallèlement, les livraisons trimestrielles de plaquettes de TSMC ont diminué de plus d'un million d'unités par rapport à ce pic, le taux d'utilisation des usines étant estimé à environ 75 %.
Pour que le marché mondial des semi-conducteurs se redresse véritablement, les livraisons de circuits logiques doivent augmenter considérablement et, pour y parvenir, le taux d'utilisation des fonderies, menées par TSMC, doit approcher leur pleine capacité.
Alors, quand cela se produira-t-il exactement ?
Prévision des taux d'utilisation des principales fonderies
Le 14 décembre 2023, la société taïwanaise d'études de marché TrendForce a organisé le séminaire « Informations clés sur l'industrie » à l'hôtel Grand Nikko Tokyo Bay Maihama Washington. Lors de ce séminaire, l'analyste de TrendForce, Joanna Chiao, a présenté la stratégie mondiale de TSMC et les perspectives du marché des fonderies de semi-conducteurs pour 2024. Elle a notamment abordé la question des prévisions concernant les taux d'utilisation des fonderies (Figure).
Quand les livraisons de Logic augmenteront-elles ?
Ces 8 % sont-ils significatifs ou insignifiants ? Bien que la question soit subtile, même en 2026, les 92 % restants des plaquettes seront encore utilisés pour la fabrication de puces semi-conductrices non dédiées à l’IA. La majorité de ces puces seront des puces logiques. Par conséquent, pour que les livraisons de puces logiques augmentent et que les principaux fondeurs, menés par TSMC, atteignent leur pleine capacité, la demande d’appareils électroniques tels que les smartphones, les PC et les serveurs doit croître.
En résumé, compte tenu de la situation actuelle, je ne pense pas que les semi-conducteurs dédiés à l'IA, comme les GPU de NVIDIA, seront notre solution miracle. Par conséquent, on estime que le marché mondial des semi-conducteurs ne se redressera pas complètement avant 2024, voire 2025.
Il existe cependant une autre possibilité (optimiste) qui pourrait renverser cette prédiction.
Jusqu'à présent, les semi-conducteurs pour l'IA évoqués concernaient tous ceux installés dans des serveurs. Cependant, on observe actuellement une tendance à effectuer le traitement de l'IA directement sur les terminaux (edge computing) tels que les ordinateurs personnels, les smartphones et les tablettes.
Parmi les exemples, citons le PC doté d'IA proposé par Intel et les tentatives de Samsung de créer des smartphones dotés d'IA. Si ces technologies rencontrent le succès (autrement dit, si l'innovation se concrétise), le marché des semi-conducteurs pour l'IA connaîtra une expansion rapide. Le cabinet d'études américain Gartner prévoit d'ailleurs que d'ici fin 2024, les livraisons de smartphones dotés d'IA atteindront 240 millions d'unités et celles de PC dotés d'IA 54,5 millions d'unités (à titre indicatif). Si cette prévision se réalise, la demande en circuits logiques de pointe augmentera (en valeur et en volume), et les taux d'utilisation des fonderies telles que TSMC progresseront. Par ailleurs, la demande en microprocesseurs et en mémoire connaîtra également une forte croissance.
Autrement dit, lorsque ce monde deviendra réalité, les semi-conducteurs dédiés à l'IA seront la solution miracle. C'est pourquoi je souhaite désormais me concentrer sur les tendances des semi-conducteurs pour l'IA en périphérie.
Date de publication : 8 avril 2024