Les semi-conducteurs sont les éléments de base des micropuces. Ces merveilles technologiques se retrouvent dans tout, des ampoules et brosses à dents aux voitures, trains et avions, sans parler de la vaste gamme d'appareils électroniques qui font désormais partie intégrante de la vie quotidienne de nombreuses personnes.
L’industrie de fabrication de puces du 21e siècle a été décrite comme « au moins aussi importante géopolitiquement que le pétrole l’était au 20e ». Mais semi-conducteur la fabrication nécessite de grandes quantités d’eau pour maintenir les machines au frais et les feuilles de plaquettes exemptes de débris, et l’urgence climatique en cours met l’industrie en danger.
Malgré la dépendance de l'industrie à l'égard de l'eau, peu d'attention a été accordée à l'impact que l'évolution des conditions environnementales peut avoir sur elle. Les reportages des journalistes et des groupes de réflexion ont tendance à négliger le climat comme facteur de risque pour l’avenir de l’industrie.
Pourtant, aux niveaux mondial et régional, des signes de difficultés apparaissent. Taïwan, par exemple, produit environ 90 % des semi-conducteurs les plus avancés au monde et connaît une importante sécheresse depuis 2021.
La sécheresse est suffisamment grave pour que les agriculteurs taïwanais soient payés pour laisser leurs champs en jachère afin que l'eau qui autrement serait destinée à l'agriculture puisse être injectée dans les usines de fabrication de semi-conducteurs. Les usines manufacturières taïwanaises ont même dû recourir au transport de l’eau par camion d’un bassin versant à un autre pour surmonter les pénuries.
Les données accessibles au public sur le stress hydrique induit par le changement climatique, combinées aux données sur l'emplacement des installations de fabrication de semi-conducteurs existantes, planifiées et annoncées dans le monde, mettent toutes en évidence des tendances mondiales d'inquiétude quant à l'avenir de la fabrication de semi-conducteurs.
Des pénuries d’eau imminentes
Quel que soit le scénario de changement climatique envisagé – qu’il soit optimiste, statu quo ou pessimiste – au moins 40 % de toutes les usines de fabrication de semi-conducteurs existantes sont situées dans des bassins versants qui devraient connaître un risque de stress hydrique élevé ou extrêmement élevé d’ici 2030.
Les bassins versants à haut risque sont ceux dans lesquels 40 à 80 pour cent de la totalité des eaux renouvelables de surface et souterraines disponibles à toutes fins (par exemple, irrigation, usage industriel, domestique) sont utilisées. Les bassins versants à risque extrêmement élevé sont ceux dans lesquels plus de 80 pour cent de la totalité des eaux de surface et souterraines renouvelables sont utilisés.
Une grande partie des inquiétudes récemment exprimées concernant la fabrication de semi-conducteurs décrivent le problème en termes géopolitiques de rivalité interétatique, en particulier entre la Chine et les États-Unis.
Les États-Unis et l’Europe ont annoncé un financement gouvernemental important pour l’industrie de fabrication de semi-conducteurs, notamment pour restaurer les installations des entreprises qui ont passé des décennies à établir des capacités de production en dehors de ces régions. Cependant, les usines de fabrication annoncées ou en construction aux États-Unis et en Europe sont toutes situées dans des régions déjà confrontées à un stress hydrique important.
Intel, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) et Samsung construisent tous de nouvelles installations dans le sud-ouest des États-Unis, une région qui connaît officiellement une sécheresse depuis 1994. En 2021, le Bureau américain de réclamation a fait sa toute première déclaration de pénurie pour le Colorado. Bassin de la rivière.
Les futurs scénarios de changement climatique suggèrent que plus de 40 % de toutes les nouvelles installations de fabrication de semi-conducteurs annoncées depuis 2021 se trouveront dans des bassins versants susceptibles de connaître des scénarios de stress hydrique à risque élevé ou extrêmement élevé.
En termes simples, le changement climatique et les pénuries d’eau créent des risques pour la fabrication de semi-conducteurs à court et à long terme.
L'état de l'industrie
Les installations de fabrication de semi-conducteurs représentent des investissements de plusieurs milliards de dollars. Il ne suffit pas de prendre une installation à un endroit et de la déposer ailleurs si les conditions locales de l'eau deviennent problématiques.
Aussi inquiétant que puisse être l’avenir du secteur, les risques globaux de stress hydrique ne racontent qu’une partie de l’histoire. L’importance de nœuds particuliers dans les réseaux mondiaux de production de semi-conducteurs est un autre facteur clé.
Par exemple, TSMC est largement reconnu comme un leader mondial dans la fabrication de semi-conducteurs avancés pour des sociétés comme Apple, Nvidia et Cerebras. Pourtant, les installations où TSMC fabrique pour ces entreprises sont situées sur seulement trois sites à Taiwan. Cela rend très fragiles les réseaux de production mondiaux qui fabriquent ces technologies. Les semi-conducteurs, en particulier les plus avancés, s'appuient sur un réseau composé seulement d'une poignée d'installations comme celle de TSMC.
Les clients de ces installations ne peuvent pas facilement se tourner vers un autre fournisseur en cas de perturbation, de sorte que les problèmes qui surviennent dans une seule installation peuvent se répercuter sur les chaînes d'approvisionnement mondiales. Cela peut avoir un impact sur une grande variété de produits utilisant des semi-conducteurs, comme ce fut le cas lors de la pandémie de COVID-19.
Les grands fabricants de semi-conducteurs comme Intel et TSMC affirment prendre la gestion de l’eau au sérieux. Pourtant, les rapports de leur propre entreprise suggèrent que des problèmes pourraient survenir. Malgré les investissements de TSMC dans la récupération et le recyclage de l'eau, l'entreprise prévoit de pouvoir fournir seulement les deux tiers de la consommation quotidienne d'eau nécessaire dans ses installations basées à Taiwan.
Intel, quant à lui, prétend atteindre une consommation d’eau nette positive dans l’ensemble de son réseau de fabrication. Mais elle n’y parvient qu’en comptabilisant les excédents d’eau dans certaines parties du monde et les déficits en eau dans ses installations ailleurs.
Un avenir inquiétant à venir
Il ne sera ni facile ni bon marché de surmonter les risques chroniques de stress hydrique pour l’industrie des semi-conducteurs résultant de l’urgence climatique en cours. Des conflits existent déjà entre le secteur et les autres utilisateurs de l’eau.
Même si les entreprises individuelles améliorent considérablement leur efficacité en matière d’utilisation de l’eau, ces efforts ne se traduisent pas automatiquement par une efficacité systémique dans les réseaux de production de semi-conducteurs. Et aucune efficacité ne parviendra jamais à résoudre le problème de l’eau nécessaire à la fabrication des semi-conducteurs qui est également nécessaire aux autres utilisateurs.
Il est peut-être encore possible d’éviter certaines des pires conséquences d’un futur stress hydrique pour le secteur en repensant l’emplacement des futures installations annoncées, mais qui ne sont pas encore en construction.
Sans accès sécurisé à de grands volumes d’eau, il n’y a pas de semi-conducteurs, et sans semi-conducteurs, il n’y a pas d’électronique. L’urgence climatique est un facteur majeur de stress hydrique, aujourd’hui et à l’avenir. Le secteur technologique peut-il faire face ? Cela reste à voir.