Monde. Un expert en politiques publiques analyse comment la percée chinoise en matière de lithographie DUV menace le monopole occidental des semi-conducteurs
Siège social d'ASML (NASDAQ : ASMLD), fournisseur de systèmes de lithographie pour l'industrie des semi-conducteurs. L'immeuble de bureaux, d'une hauteur de 82 mètres, est situé à Veldhoven, aux Pays-Bas. (Image : wikimedia / A ansems / Domaine public)
Le Dr Danish Faruqui évalue la capacité récemment acquise par Pékin à fabriquer des machines de lithographie DUV et ses implications pour l'industrie des semi-conducteurs.
La dimension géopolitique de la technologie transforme rapidement l'économie mondiale : elle façonne les discours économiques, crée des alliances, engendre des guerres d'approvisionnement, influence l'innovation et la recherche à l'échelle mondiale et impacte même le quotidien des citoyens.
Dans une série d'entretiens intitulée Géopolitique de la technologie, Vision Times interroge des experts en technologie et des analystes géopolitiques afin d'offrir à ses lecteurs des perspectives diverses sur les forces qui façonnent la géoéconomie contemporaine, fortement influencée par la technologie.
La machine de lithographie ultraviolette profonde (DUV)
Une machine de lithographie ultraviolette profonde (DUV) est un système de fabrication de semi-conducteurs avancé capable d'imprimer des motifs de circuits minuscules sur des plaquettes de silicium. ASML, une entreprise néerlandaise, est le premier fabricant mondial de machines de lithographie ultraviolette profonde (DUV) et ultraviolette extrême (EUV), des systèmes ultra-précis utilisés pour « imprimer » les motifs complexes qui constituent les puces informatiques.
Ces machines d'impression de puces utilisent la lumière pour dessiner des motifs de circuits microscopiques sur des plaquettes de silicium, un procédé appelé lithographie. La principale différence entre la lithographie DUV et EUV réside dans la longueur d'onde de la lumière utilisée. La plupart des puces les plus avancées sont fabriquées en combinant les technologies de lithographie DUV et EUV, chaque puce comportant plusieurs couches produites grâce à ces technologies.
Le segment DUV comprend des outils de lithographie dont le coût peut atteindre 60 millions de dollars américains chacun (un peu plus de 52 millions d’euros). ASML détient plus de 80 % de parts de marché dans cette catégorie, selon Reuters. L'entreprise détient également un quasi-monopole sur le segment de pointe de l'EUV, où chaque outil peut coûter jusqu'à 200 millions de dollars américains.
Les machines EUV sont utilisées pour fabriquer de nombreuses puces d'IA et puces mémoire parmi les plus avancées au monde. Bien qu'ASML soit le seul fabricant commercial de machines de lithographie EUV, l'entreprise doit faire face à la concurrence de Nikon et Canon sur le segment DUV. C'est également dans ce domaine que les dernières avancées technologiques chinoises tentent de s'implanter.
Dans un secteur manufacturier auparavant très exclusif, la Chine a fait son entrée cette année avec la production de machines DUV à immersion de conception nationale, selon un rapport de Reuters publié en juillet. L'entrée de la Chine dans cette chaîne d'approvisionnement exclusive est particulièrement délicate, car les Pays-Bas, où est implantée ASML, le seul fabricant commercial mondial de machines de lithographie EUV, et les États-Unis ont tous deux restreint l'accès de la Chine aux technologies de semi-conducteurs de pointe.
Les machines EUV sont des systèmes imposants, certains étant, selon certaines sources, comparables en taille à un autobus scolaire. Les États-Unis ont instauré leur régime de contrôle des exportations de semi-conducteurs le 7 octobre 2022, restreignant la capacité de la République populaire de Chine (RPC) à acheter et à fabriquer certaines puces haut de gamme utilisées dans des applications militaires. Ce régime s'appuie sur des politiques antérieures, des mesures prises par certaines entreprises et des actions réglementaires, juridiques et coercitives moins publiques menées par le BIS (Bureau de l'industrie et de la sécurité), selon un communiqué du département du Commerce américain. Ces restrictions ont été renforcées un an plus tard.
De même, le gouvernement néerlandais a instauré un régime de contrôle des exportations le 1er septembre 2023. Dans un communiqué officiel, il a indiqué que son « exigence d'autorisation nationale stipule que, désormais, les entreprises devront demander une autorisation pour exporter ce type d'équipements de fabrication de pointe ».
Les restrictions imposées par les Pays-Bas ont empêché la Chine d'acquérir les systèmes de lithographie ultraviolette extrême (EUV) les plus avancés d'ASML, tandis que les contrôles à l'exportation néerlandais ont également limité son accès à certains équipements de lithographie ultraviolette descendante (DUV) de pointe, selon un rapport de Reuters. Ces restrictions ont incité la Chine à renforcer son autonomie dans la fabrication de semi-conducteurs. Parallèlement, la Chine demeure un important contributeur au chiffre d'affaires d'ASML, représentant 16 % de ses ventes nettes au premier semestre 2026.
ASML est actuellement le seul fournisseur commercial de machines de lithographie EUV, indispensables à la fabrication des semi-conducteurs les plus avancés. Cependant, des informations récentes indiquent que l'entreprise publique chinoise Shanghai Aishengna Electronic Technology Group a commencé la production en série de machines de lithographie DUV par immersion. Ces machines ne sont pas encore compétitives avec les systèmes les plus performants d'ASML, mais leur production représente néanmoins une avancée majeure.
Pour mieux comprendre le contexte géopolitique de la fabrication de semi-conducteurs et des chaînes d'approvisionnement mondiales : notamment l'entrée récente de la Chine sur le marché de la lithographie DUV, Venus Upadhayaya a interviewé le Dr Danish Faruqui, PDG de Fab Economics, un cabinet de conseil américain spécialisé dans la création d'usines de semi-conducteurs et les projets ATP. Le Dr Faruqui est également coprésident du Global Semiconductor Policy Council (GSPC), un groupe de réflexion qui analyse la géopolitique et la géoéconomie concurrentielles des semi-conducteurs dans différentes régions du monde.
Venus Upadhayaya (V U) : Quelle est l'importance commerciale de la production en série de machines de lithographie DUV par immersion en Chine ?
Dr. Danish Faruqui (Dr. D F) : Selon Fab Economics, l'importance commerciale de la production en série de machines de lithographie ultraviolette profonde (DUV) par immersion en Chine, via Shanghai Aishengna Electronic Technology Group, réside dans la rupture du monopole occidental et la redéfinition des perspectives de revenus à long terme pour les géants mondiaux des semi-conducteurs comme ASML.
Bien que ces outils nationaux ne soient pas encore suffisamment avancés pour rivaliser avec les systèmes EUV (ultraviolet extrême) de pointe d'ASML, cette évolution a un impact structurel considérable sur le marché mondial des technologies, entraînant une chute de 10 % du cours de l'action ASML et une perte de 60 milliards d'euros de capitalisation boursière en deux séances.
Si des fonderies chinoises comme SMIC (Semiconductor Manufacturing International Corporation) et CXMT (Changxin Memory Technologies) parviennent à se procurer localement des outils DUV (ultraviolet extrême) performants et coûteux, ASML risque de perdre son principal point d'ancrage dans la région. Cependant, l'impact immédiat est limité par l'énorme disparité des capacités de production entre ASML et SAETG (Shanghai Aishengna Electronic Technology Group) : la Chine prévoit de fabriquer seulement 5 outils DUV à immersion cette année et 20 d'ici 2027. À titre de comparaison, ASML a livré 131 systèmes comparables rien qu'en 2025.
V U : Quelle est l'importance géopolitique de la production chinoise ?
Dr. D F: L’analyse du GSPC, les États-Unis, de concert avec les Pays-Bas et le Japon, ont fortement restreint l’exportation d’outils DUV et EUV à immersion vers la Chine afin de freiner sa croissance dans les secteurs des semi-conducteurs et de l’IA. La capacité de la Chine à fabriquer ses propres machines DUV à immersion compromet efficacement la stratégie d’endiguement occidentale, permettant aux fonderies nationales de poursuivre leur développement indépendant dans la production de puces de moyenne et haute gamme.
Bien que ces nouvelles machines chinoises soient fondamentalement des machines DUV (utilisant une lumière de 193 nanomètres) et ne remplacent pas directement les systèmes EUV 13,5 nanomètres de pointe d’ASML, elles offrent à la Chine une solution géopolitique. Disposant d’outils DUV à immersion souverains, les fonderies chinoises comme SMIC peuvent déployer des techniques complexes de multi-motifage pour produire des processeurs 7 nanomètres (et potentiellement plus petits). Bien que cette méthode soit très complexe, produise moins de puces fonctionnelles et coûte plus cher que l’utilisation d’une machine EUV, d’un point de vue géopolitique, la viabilité prime sur l’efficacité.
V U : Quelle est l’importance commerciale/de marché de la production en masse par la Chine de machines de lithographie DUV par immersion ?
Dr. D F : Lorsque les fonderies chinoises, telles que SMIC, Hua Hong et Changxin Memory Technologies (CXMT), s'équipent d'outils DUV (ultraviolet profond) à immersion de pointe, leur processus de fabrication s'en trouve fondamentalement modifié. Sans machines EUV, capables d'imprimer des motifs complexes à l'échelle nanométrique en une seule exposition, les fabricants de puces chinois doivent recourir aux machines DUV à immersion pour un procédé appelé multi-patterning.
Au lieu d'imprimer un circuit en une seule fois, la machine DUV expose la plaquette à plusieurs reprises à l'aide de différents photomasques, selon les méthodes SAQP et OAQP. Si le multi-patterning permet aux fonderies chinoises de fabriquer des processeurs avancés, il engendre des coûts de fabrication considérablement plus élevés que ceux des fonderies internationales classiques (comme TSMC ou Samsung) :
Rendements inférieurs - Chaque exposition supplémentaire augmente le risque d'erreurs d'alignement microscopiques, de défauts et de puces défectueuses.
Goulots d'étranglement du débit - Le passage d'une plaquette dans un scanner DUV quatre ou cinq fois ralentit drastiquement la chaîne de production. Les usines de fabrication de semi-conducteurs nécessitent davantage de temps, d'électricité et de matières premières chimiques pour produire le même volume de puces.
Coûts de production élevés - Le taux élevé de défauts sur les plaquettes entraîne une flambée du coût par puce fonctionnelle. Ce processus, peu rentable, n'est maintenu que grâce à d'importantes subventions publiques.
Enfin, la production chinoise de semi-conducteurs logiques et mémoires peut évoluer structurellement vers des usines hybrides. En se procurant des outils de lithographie par immersion sous vide (DUV) nationaux, les fabricants de puces chinois peuvent externaliser la fabrication des couches supérieures non denses (MOL et BEOL) sur des équipements DUV natifs. Ils peuvent ainsi libérer leur stock actuel, limité, de machines DUV ASML importées (ASML TWINSCAN 2000Di, 2050Di et 2100Di, offrant un débit et une précision de superposition supérieurs) pour se concentrer exclusivement sur les couches denses du cœur, inférieures à 7 nm, multipliant ainsi leur capacité de production avancée.
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