Le défi environnemental de la production de semi-conducteurs

Le coût environnemental considérable de la fabrication de semi-conducteurs, qui devient de plus en plus problématique avec chaque nouvelle génération de puces, a été largement négligé dans le paquet législatif sur les semi-conducteurs de la Commission européenne.

La loi européenne sur les semi-conducteurs (Chips Act), présentée plus tôt en février, s’inscrit dans un effort global de souveraineté numérique, la Commission s’efforçant de faire de l’Europe une puissance technologique indépendante. Toutefois, la proposition n’a pas abordé la manière dont cette initiative se conciliera avec l’autre grande priorité de l’UE : la transition écologique.

« Les technologies numériques, tant au niveau de leur fabrication que de leur utilisation, ont leur propre empreinte environnementale, qu’il s’agisse des émissions de gaz à effet de serre fluorés lors de la fabrication ou encore de l’importante consommation d’énergie pour leur production et pendant leur utilisation », peut-on lire dans la loi.

Néanmoins, la proposition de loi ne considère l’impact environnemental qu’en fonction de la performance du produit final, c’est-à-dire de la manière dont les nouvelles générations de puces tendent à rendre les appareils connectés, l’électronique de puissance et les infrastructures des TIC plus économes en énergie.

En revanche, des recherches menées à Harvard sur l’ensemble du secteur informatique indiquent que, si la consommation énergétique de fonctionnement des appareils informatiques n’a cessé de diminuer en ce qui concerne les émissions de carbone, l’empreinte carbone des systèmes informatiques a quant à elle continué d’augmenter en raison de la fabrication du matériel et des infrastructures.

« L’industrie des semi-conducteurs est l’une des plus gourmandes en ressources au monde. Il est déroutant qu’avec la loi sur les semi-conducteurs, la Commission européenne n’en fasse pas mention », a confié Pauline Weil, assistante de recherche au groupe de réflexion Bruegel.

Un représentant de la Commission a confié à EURACTIV que la fabrication de semi-conducteurs est effectivement concernée par les objectifs climatiques de l’UE et la législation pertinente, comme le système européen d’échange de quotas d’émission (SEQE) et la certification du système de management environnemental et d’audit (EMAS).

L’association des fabricants de composants électroniques (Electronic Component Manufacturer association) a estimé que l’industrie européenne des semi-conducteurs a diminué la quantité d’émissions de gaz par produit de 42 % entre 2010 et 2020 grâce à de nouvelles technologies de réduction et d’optimisation et à l’utilisation de produits chimiques perfluorés moins polluants.

Néanmoins, l’initiative de la Commission vise à porter la fabrication de puces dans l’UE à un tout autre niveau, tant en termes de quantité que de qualité.

Quid de l’impact environnemental ?

Les recherches menées à Harvard ont montré non seulement que la majeure partie de l’empreinte environnementale du secteur informatique est engendrée par la fabrication de semi-conducteurs, mais aussi que plus la puce est sophistiquée, plus son impact environnemental est élevé en termes de consommation d’énergie et d’eau, mais également en termes de production de déchets.

Le Centre interuniversitaire de microélectronique (IMEC) a noté que la recherche sur l’impact environnemental global des puces fait encore défaut, en partie à cause de l’évolution constante et de la complexité croissante du processus de production. Toutefois, la tendance générale semble claire.

La production de puces sophistiquées de 2 nm nécessite plus de deux fois plus d’eau et trois fois plus d’électricité que celle de puces de 28 nm. Les émissions de carbone ont également plus que doublé sur ce point.

Pour que l’UE soit compétitive à l’échelle mondiale, la Commission veut attirer les meilleurs acteurs internationaux pour qu’ils créent des installations de fabrication en Europe en fournissant un financement public qui couvre jusqu’à 100 % des investissements.

Toutefois, en comparant les communications publiques des entreprises, Bloomberg a constaté que les grands fabricants de puces ont dépassé les industries traditionnellement polluantes comme l’automobile en termes d’empreinte carbone et de déchets dangereux.

En 2020, Greenpeace a estimé que le principal fabricant de semi-conducteurs, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), représentait près de 5 % de l’ensemble de la consommation d’énergie à Taïwan, un pourcentage que l’ONG s’attend à voir augmenter encore avec la nouvelle génération de puces électroniques.

La même année, TSMC a émis 15 millions de tonnes d’équivalents CO2, doublant presque ses émissions par rapport à l’année précédente. Le deuxième producteur mondial, Samsung, a émis près de 13 millions de tonnes de gaz à effet de serre (GES) la même année.

En revanche, le numéro trois mondial du secteur, Intel, a quant à lui réduit son empreinte carbone de 18 % depuis 2000 et a restitué 90 % de sa consommation d’eau en 2020, et ce même si sa production a augmenté. La production, bien que de plus en plus alimentée par des énergies renouvelables, reste tout de même gourmande en énergie.

Intel doit ouvrir une nouvelle usine en Europe, pour laquelle elle s’engage à utiliser 100 % d’énergie renouvelable, à atteindre une consommation nette positive d’eau et à ne pas se débarrasser de ses déchets dans des sites de décharge.

L’ambition de la Commission de créer des usines de fabrication de pointe en Europe est déjà une entreprise très coûteuse en soi, qui se chiffre en dizaines de milliards d’euros. Or, les normes environnementales élevées de l’UE risquent de venir alourdir encore davantage ce coût.

« Outre les précautions à prendre en matière d’efficacité des dépenses publiques, l’intention de disposer d’installations de fabrication au sein de l’UE vise à garantir la sécurité de l’approvisionnement, avec des compromis potentiels pour l’efficacité des dépenses publiques et la durabilité environnementale », a ajouté Mme Weil.

En ce qui concerne la fabrication de puces, la notion de souveraineté numérique pourrait ne pas être immédiatement conciliable avec l’agenda environnemental du bloc. L’exécutif européen pourrait donc être amené à devoir établir un ordre de priorité entre les deux objectifs.

« La mise en place d’installations industrielles peut avoir un impact négatif sur l’environnement, mais cela peut être compensé par leur contribution à la transition vers la durabilité sur le long terme », a indiqué le porte-parole de la Commission.