CODDE® 🏷️MicroElectronique

CONCILIER PERFORMANCE ET DURABILITE

La microélectronique est marché très dynamique et en constante évolution. Avec une course permanente à la miniaturisation et à l'amélioration des performances des composants électroniques, des nouvelles usines de production ultra-sophistiquées se créent.

De nombreux pays cherchent à développer leur souveraineté dans ce domaine clé, avec des programmes d'investissement et de soutien à la R&D. Parmi les avancées technologiques, nous pouvons citer les progrès dans la fabrication des semi-conducteurs. Les techniques de lithographie, de dépôt et de gravure se sont considérablement affinées pour permettre la production de circuits toujours plus denses et performants. Les derniers nœuds technologiques atteignent des dimensions inférieures à 10 nanomètres.

Mais, ces avancées s'accompagnent généralement  d'une augmentation des impacts environnementaux : consommation d'eau élevée, utilisation intensive d'énergie, rejet de produits chimiques, génération de déchets.

Face à ces enjeux, l'industrie de la microélectronique doit concilier performance technologique et durabilité environnementale.

72% des capacités de fabrication mondiale de composants semi-conducteurs sont situées en Asie-Pacifique (Taïwan, Corée du Sud, Chine, Japon).

L'IMPACT INVISIBLE DES SEMI-CONDUCTEURS

À l'instar des organes vitaux d'un être vivant, ces éléments essentiels se cachent littéralement "sous la surface", dissimulés à nos yeux mais indispensables au bon fonctionnement de nos appareils. Leur impact, bien que crucial, demeure ainsi largement invisible pour la majorité d'entre nous.

30%

On estime que jusqu'à 30% des wafers fabriqués peuvent être rejetés à cause de défauts de fabrication, de problèmes de qualité ou de rendements insuffisants. Cela représente des quantités importantes de déchets de silicium haute pureté.

80% vs 1%

Prenons l'exemple d'un smartphone. Les semi-conducteurs (microprocesseurs, mémoires) représente jusqu'à 80% de l'empreinte carbone alors qu'ils ne pèsent que 1.0% du smartphone.

x13

Purifier du silicium nécessite jusqu'à 13 fois plus d'énergie que produire de l'aluminium. Le silicium est l'élément le plus utilisé pour fabriquer les wafers.

APERÇU DES DONNÉES

Semi-conducteurs configurables

Dans EIME, la donnée « CODDE-2909 Semi-conductor; PBGA packaging » est configurable par l'utilisateur :

  • Lieux de production : l'utilisateur choisi parmi les 9 pays ou 11 zones géographiques disponibles
  • Quantité principale : l'utilisateur renseigne la surface totale de die
  • Quantité secondaire : l'utilisateur renseigne la masse du semi-conducteur
  • Cristal de silicium : la quantité totale de cristal de silicium (incluant les rendements et les pertes) est calculée automatiquement par EIME
  • Photolithographie : l'utilisateur renseigne le nombre de masques lithographie (de 20 à 75) ou la résolution de gravure (de 180 nm à 5 nm)
  • Encapsulation : l'encapsulation dans un boîtier PBGA est calculée automatiquement par EIME

Lieu de production

La base sectorielle MicroÉlectronique couvre les 9 pays qui conçoivent et produise le plus de semi-conducteur. Des données marchés sont également disponibles selon 11 zones géographiques qui dépendent du niveau technologique des wafers :

  • Pays : Chine, Taïwan, Corée, Japon, Etats-Unis, France, Italie, Allemagne, Pays-Bas
  • Zones géographiques :
    • Europe, Asie Pacifique, Monde
    • Niveau de gravure : >180 nm, 180-40 nm, 40-20 nm, 20-10 nm, ou <10 nm.

En modifiant la localisation, les données s'adaptent au mix électrique du pays concerné (basé sur des données de l'IEA), ainsi qu'à l'approvisionnement et au traitement de l'eau ultrapure (basé sur des données d’AquaStat).

Résolution de gravure : de 180 à 5 nanomètres

Au fil des années, la résolution de gravure des semi-conducteurs n'a cessé de s'affiner, permettant une miniaturisation toujours plus poussée des composants électroniques. Partant d'une résolution de 180 nanomètres dans les années 1990, l'industrie des semi-conducteurs a progressivement réduit cette échelle, atteignant 130 nm au début des années 2000, puis 90 nm, 65 nm et 45 nm dans les années suivantes. Cette course à la miniaturisation s'est poursuivie, avec des nœuds technologiques de 32 nm, 22 nm, 14 nm et même 10 nm et 7 nm plus récemment. Aujourd'hui, les technologies les plus avancées sont capables d'atteindre une résolution de gravure de seulement 5 nanomètres, offrant une densité d'intégration et des performances inédites pour les microprocesseurs, mémoires et autres puces électroniques de pointe.

La base CODDE® vous permet de modifier le niveau de gravure des semi-conducteurs de 180 à 5 nm.

CAS D'APPLICATION

Faites la différence! En utilisant la base CODDE® MicroÉlectronique, vous évaluez précisément vos produits. Voici 2 cas d'application réalisés avec EIME :

Lieu de production
  • Boitier : PBGA
  • Masse du composant :  2757 mg
  • Masse de wafer : 40,02 mg
  • Niveau de gravure étudiés : 180 nm (20 masques)
  • Lieu de production : les 9 pays et 11 zones géographiques de la base CODDE®

+56%

Modifier le lieu de production peut augmenter de +50% les impacts environnementaux des semi-conducteurs.

Dans cette exemple, l’empreinte carbone du composant varie de 1,54 kg CO2 eq. (France) à 2,41 kg CO2 eq. (Chine), soit une variation de +56%.

  • France : 1,54 kg CO2 eq. par composant
  • Pays-Bas : 1,90 kg CO2 eq. par composant
  • ...
  • Asie-Pacifique : 2,26 kg CO2 eq. par composant
  • Taïwan : 2,34 kg CO2 eq. par composant
  • Chine : 2,41 kg CO2 eq. par composant
Résolution de gravure
  • Boitier : PBGA
  • Masse du composant :  2757 mg
  • Masse de wafer : 40,02 mg
  • Niveau de gravure étudiés : de 180 nm à 7 nm
  • Lieu de production : Monde

+277%

Modifier le niveau de gravure peut tripler les impacts environnementaux des semi-conducteurs.

Dans cette exemple, l’empreinte carbone du composant varie de 2,16 kg CO2 eq. (20 masques, >180 nm) à 8,15 kg CO2 eq. (75 masques, 7 nm), soit une variation de +277%.

  • 20 masques, 180 nm : 2,16 kg CO2 eq. par composant
  • 29 masques, 130 nm : 3,14 kg CO2 eq. par composant
  • ...
  • 54 masques, 22 nm : 5,71 kg CO2 eq. par composant
  • 58 masques, 14 nm : 6,11 kg CO2 eq. par composant
  • 75 masques, 7 nm : 8,15 kg CO2 eq. par composant

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