ASML Holding a fait grand bruit dernièrement avec une envolée en bourse. Localisée à Veldhoven aux Pays-Bas, elle est méconnue du grand public, et pourtant, elle constitue l’une des entreprises les plus importantes au monde. Sa situation actuelle, où elle détient un monopole absolu sur un marché crucial pour les nouvelles technologies, résulte d’un pari très risqué qui a porté ses fruits.

Pour comprendre cette situation, il faut d’abord regarder du côté de Taïwan. L’île est connue pour sa position dominante dans la fabrication de semi-conducteurs, lui conférant, au moins temporairement, une certaine sécurité politique face aux menaces de la Chine qui revendique le territoire.

Taïwan compte plusieurs entreprises, notamment TSMC, disposant des fonderies les plus avancées au monde. Celles-ci fabriquent les tout derniers processeurs avec des procédés de fabrication en 5 nm, en 3 nm, et même en 2 nm grâce à sa toute dernière fonderie. Les plus gros clients de TSMC sont Apple avec ses processeurs pour iPhone et Mac, et Nvidia avec ses puces essentielles pour l’IA. La firme compte aussi parmi ses clients Qualcomm (pour les puces Snapdragon), AMD, MediaTek et même Intel.

La course vers l’extrême ultraviolet (EUV)

Des fonderies sont en cours de construction ailleurs dans le monde, notamment aux États-Unis et en Europe, mais il faudra plusieurs années pour rattraper le retard. Et toutes ces fonderies dépendent d’une seule entreprise : ASML. La firme néerlandaise fabrique les machines de photolithographie utilisées dans les fonderies. Elle est notamment la seule à produire les machines de lithographie extrême ultraviolet (EUV) nécessaires pour la gravure en 7 nm et plus fin.

Il n’est donc pas possible de fabriquer les dernières générations de processeurs sans faire appel à ASML. La firme est essentielle à une grande partie des nouveaux appareils électroniques, ainsi que dans la construction de centres de données pour l’intelligence artificielle.

ASML a été fondé en 1984 par ASM International et Philips. L’entreprise a commencé à développer ses propres systèmes de lithographie pour les semi-conducteurs. Elle connaît une croissance soutenue, mais reste longtemps loin derrière les deux leaders du marché, à savoir Nikon et Canon. Puis elle a sorti sa plateforme PAS 5500 en 1991, ce qui marque un tournant historique pour ASML. Cette gamme, bien qu’elle ne soit plus fabriquée, est encore utilisée aujourd’hui.

« Plus de 90 % des PAS 5500 que nous avons jamais fabriqués sont toujours en service, que ce soit comme équipements remis à neuf ou comme cœur recyclé d’un nouveau système », indique la firme sur son site.

Des investissements colossaux et plusieurs décennies de recherche

L’une des premières entreprises à s’équiper de ces machines est Micron, ce qui permet à ASML de se hisser au niveau de ses deux rivaux. C’est ce qui a permis sa croissance, mais n’explique pas sa position cruciale actuelle. Dans les années 1990, ASML a pris la décision de poursuivre une nouvelle technologie, la lithographie extrême ultraviolet, que beaucoup dans le secteur jugeaient impossible. Pour cela, elle a fondé le consortium Euclides en Europe en 1998, puis rejoint le consortium américain EUV LLC en 1999.

La photolithographie utilise la lumière dans le processus de gravure des transistors sur les substrats afin de fabriquer les puces. En 1984, les machines s’appuyaient sur des lampes à vapeur de mercure, qui produisent une lumière violette avec une longueur d’onde de 436 nanomètres, ce qui a été affiné par la suite à 365 nanomètres, soit l’ultraviolet. L’EUV utilise la lumière ultraviolette avec une longueur d’onde de seulement 13,5 nanomètres, produite par un plasma à base d’étain. Une technologie beaucoup plus précise et absolument essentielle pour les processeurs modernes.

Toutefois, cette technologie a nécessité plusieurs décennies de recherche et de gros investissements. Un pari extrêmement risqué. Le développement s’est avéré particulièrement frustrant.

ASML a produit ses premiers prototypes en 2006, mais la technologie n’était toujours pas au point. Il faudra encore de longues années de recherche, et il faut aussi prendre en compte le temps nécessaire pour que les fonderies puissent utiliser les nouvelles machines. Tous les processus doivent être optimisés pour cette technologie, ils doivent concevoir les processeurs qu’ils vont fabriquer et construire des installations adaptées. Les machines sont particulièrement sensibles. Tout doit se faire dans un vide complet, car même l’air peut absorber les rayons ultraviolets. La moindre poussière ou empreinte de doigt peut endommager la machine.

Les premiers appareils intégrant des puces produites avec les machines EUV n’ont été commercialisés qu’en 2019. Il s’agissait des Galaxy Note 10 et Note 10+ de Samsung.

A High NA EUV system is larger than a double-decker bus, but it prints the tiniest chip patterns.

The system itself weighs 150,000 kg, and still it needs more than 50 auxiliary cabinets coupled to it by about 140 mechanical and 1000 electrical connections. Talk about big tech! pic.twitter.com/geFKe5aOUD

— ASML (@ASMLcompany) September 4, 2024

Vers une concurrence en Chine ?

Le fonctionnement exact des machines est top secret, et le temps de développement important de cette technologie empêche les concurrents de combler rapidement leur retard. ASML devrait conserver un monopole pendant encore de nombreuses années. Mais d’autres concurrents devraient finir par émerger, notamment en Chine.

Reuters a récemment dévoilé que le pays avait construit son premier prototype de machine EUV, mais n’a pas encore produit de puce avec. Le gouvernement espère commencer à fabriquer des puces dès 2028, un plan extrêmement ambitieux. D’autres sources annoncent plutôt 2030. Toutefois, étant donné le temps nécessaire à ASML, le délai pourrait être encore plus long.

Ce pari s’est donc révélé payant pour ASML. Une seule machine EUV High-NA (Twinscan EXE:5000) coûte 380 millions de dollars et représente le socle des nouvelles technologies. De ce fait, la firme se retrouve au centre des enjeux politiques, d’abord entre l’Occident et la Chine, et désormais dans les tensions entre les États-Unis et l’Europe. Et elle ne compte pas se reposer sur ses lauriers.

En plus de continuer le développement de ses machines, ASML parie également sur l’intelligence artificielle. En septembre dernier, elle a investi 1,3 milliard d’euros dans Mistral AI, l’entreprise française qui développe Le Chat.

L’histoire d’ASML montre à quel point une vision à long terme peut s’avérer décisive. Sans ce pari fou, engagé il y a une trentaine d’années, les derniers iPhone ou Samsung Galaxy n’existeraient pas, pas plus que le développement explosif de l’intelligence artificielle. La décision d’une seule entreprise a changé le monde, et continuera de peser lourd lourd dans les années à venir.