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Taiwan : Défis écologiques et économiques de l’industrie des puces
Hsinchu, Taïwan – Une grue s’envole au-dessus d’une rizière silencieuse, l’eau s’écoulant lentement en arrière-plan. C’est une image tranquille et stéréotypée de la campagne est-asiatique. Peu de choses laissent penser que je me trouve à quelques kilomètres d’un des cœurs de l’économie mondiale.
C’est Hsinchu, une petite ville près de Taipei à Taïwan, véritable Silicon Valley du monde.
À quelques kilomètres des paisibles rizières, des bâtiments gargantuesques émergent du sol, la climatisation bourdonnant en permanence au-dessus de l’agitation du trafic. Ce sont les usines qui fabriquent les puces en silicium ou les semi-conducteurs qui font fonctionner nos smartphones, ordinateurs et même des systèmes d’intelligence artificielle (IA) comme ChatGPT.
Cependant, ces deux mondes, nature tranquille et fabrication high-tech, entrent de plus en plus en conflit sur l’île.
Taïwan est le leader mondial dans la production de puces informatiques. La Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited (TSMC) est le plus grand fabricant de puces à Taïwan. Au troisième trimestre de 2024, elle avait conquis 64 % du marché mondial des semi-conducteurs, selon la société de recherche Counterpoint.
Le deuxième acteur, la Samsung Foundry sud-coréenne, ne représentait qu’un lointain 12 %.
La fabrication de puces constitue une part disproportionnée de l’économie taïwanaise, contribuant à 25 % du produit intérieur brut (PIB) de l’île. En 2020, la valeur marchande de TSMC était équivalente à la taille de la moitié de l’économie taïwanaise, selon une étude de l’époque.
Peu de pays semblent capables de surpasser les Taïwanais dans la fabrication de puces. Cependant, ce succès des semi-conducteurs soulève également des problèmes de durabilité.
La fabrication de puces consomme de grandes quantités d’eau et d’énergie, et émet des émissions à travers des produits chimiques. TSMC à elle seule consomme environ 8 % de l’électricité de l’île, selon un rapport récent de S&P Global Ratings.
« Après l’industrie pétrochimique, l’industrie électronique est le plus grand émetteur de Taïwan », a déclaré Chia-Wei Chao, directeur de recherche au Taiwan Climate Action Network et professeur adjoint à l’Université nationale de Taïwan, lors d’un entretien avec Al Jazeera.
« Les semi-conducteurs sont également une industrie en forte croissance, ce qui est préoccupant, pour le dire simplement. »
Cela provoque même des conflits avec les agriculteurs vivant à proximité des usines de puces de Taïwan.
En 2021, lors d’une sécheresse, le gouvernement taïwanais a interrompu l’irrigation des fermes, afin que les énormes usines de puces puissent utiliser l’eau économisée. Aujourd’hui, l’anxiété grandit quant à la manière dont les fermes solaires, nécessaires pour alimenter la fabrication de puces, pourraient empiéter sur les terres agricoles.
« Il semble y avoir un manque d’analyse systémique sur les effets environnementaux de la production de semi-conducteurs », a déclaré Josh Lepawsky, professeur de géographie à l’Université Memorial de Terre-Neuve au Canada, à Al Jazeera. « C’est une grave erreur. »
Dans la campagne de Hsinchu à Taïwan, la nature tranquille et la fabrication high-tech illustrent le conflit croissant sur l’île.
Une IA « folle »
Tandis que l’utilisation de l’eau par les usines de puces a suscité beaucoup d’attention internationale ces dernières années, sur l’île même, cela est considéré comme une vieille nouvelle. Les fabricants de semi-conducteurs recyclent déjà la plupart de l’eau qu’ils utilisent, et le gouvernement a investi dans une meilleure infrastructure hydrique depuis la sécheresse des dernières années.
Aujourd’hui, les Taïwanais s’inquiètent de l’utilisation d’énergie par l’industrie. L’intelligence artificielle a réalisé d’importantes avancées ces dernières années, alimentées par les grands modèles linguistiques des entreprises américaines comme OpenAI et des outils tels que ChatGPT. Cette révolution a été propulsée par des puces principalement fabriquées à Taïwan.
L’engouement pour l’IA, à son tour, pousse les énormes usines de puces de Taïwan à travailler à plein régime.
« Le marché de l’IA devient plus fou que jamais », a déclaré Lena Chang, militante de Greenpeace Asie de l’Est, à Al Jazeera. « À cause de cela, l’utilisation d’énergie de l’industrie des semi-conducteurs devient un problème majeur pour Taïwan, à cause des émissions accrues et même de possibles pénuries. »
Dans toute cette folie, le climat semble avoir été oublié. « L’objectif principal est désormais de développer l’IA et les chaînes d’approvisionnement connexes », a ajouté Chang. « L’énergie n’est pas une grande préoccupation. Le gouvernement devrait être plus actif dans le développement d’énergie durable. »
Énergies renouvelables lentes
Un problème clé ici est le marché de l’énergie taïwanais. Taïwan est actuellement en train de supprimer ses réacteurs nucléaires. La construction d’énergies solaires et éoliennes, cependant, accuse du retard.
« Taïwan dépend encore fortement des combustibles fossiles », a déclaré Chang. « Plus de 80 % de notre approvisionnement énergétique provient du gaz et du charbon. »
Seulement 11 % de l’approvisionnement énergétique de Taïwan entre septembre 2023 et août 2024 provenait de l’éolien, du solaire et de l’hydroélectrique, selon l’Administration de l’énergie.
Une part nucléaire déclinante a contribué à un autre 5,6 %.
Le gouvernement taïwanais a fixé en 2016 un objectif de 20 % d’énergies renouvelables d’ici 2025, qu’il manquera presque certainement.
L’éolien offshore, par exemple, est à la traîne par rapport aux objectifs gouvernementaux. En 2018, Taïwan a attribué 5,7 gigawatts (GW) d’éolien offshore à installer d’ici 2025.
En 2024, le gouvernement a abaissé ses objectifs, espérant que entre 2,56GW et 3,04GW seraient prêts cette année-là.
« L’éolien offshore a bien progressé jusqu’en 2022. Mais ensuite, pour les tours d’enchères suivantes, Taïwan a essayé d’obtenir à la fois une énergie bon marché et une forte localisation de la chaîne d’approvisionnement », a déclaré Raoul Kubitschek, directeur général du consultant en énergies renouvelables NIRAS Taïwan, à Al Jazeera.
L’énergie éolienne rencontre particulièrement les règles de localisation de Taïwan. Le gouvernement taïwanais exige que des pourcentages très élevés de ses éoliennes et d’autres composants soient produits localement. Cependant, cette production locale ne progresse pas assez rapidement.
« Vous ne pouvez pas construire une nouvelle chaîne d’approvisionnement aussi rapidement », a déclaré Kubitschek. « Taïwan n’a construit sa première ferme éolienne offshore de taille commerciale qu’en 2017. Il faut du temps pour créer une industrie domestique de l’énergie éolienne. »
L’énergie solaire rencontre également des obstacles. L’énergie solaire sur les toits est largement saturée sur l’île. En revanche, les grandes fermes solaires sont controversées en raison de disputes foncières. Des groupes comme les agriculteurs craignent qu’elles n’empiètent sur des terres agricoles, entraînant des manifestations et des poursuites.
Chia-Wei Chao espère renverser la situation. Il dirige certains projets pilotes où les agriculteurs eux-mêmes installent des panneaux solaires sur leurs terres. « Nous ne devrions pas forcer les agriculteurs à vendre leurs terres ou à arrêter de cultiver pour installer des panneaux solaires », a déclaré Chao à Al Jazeera. « Nous devrions permettre une combinaison des deux. Nous devons regagner la confiance des agriculteurs. »
Pour l’instant, cependant, le marché de l’énergie de Taïwan reste dépendant des combustibles fossiles. Pendant ce temps, l’utilisation d’énergie par l’industrie des semi-conducteurs augmente rapidement.
C’est un problème pour les fabricants de semi-conducteurs. Ils sont sous pression de la part de leurs clients pour passer au vert.
Apple, un acheteur majeur de puces TSMC, souhaite que ses grands fournisseurs s’engagent à utiliser 100 % d’énergie renouvelable d’ici 2030 – un objectif lointain compte tenu des tendances actuelles.
Les prix de l’électricité taïwanaise augmentent également rapidement, et les menaces de coupures de courant se font sentir.
Selon Kubitschek, des changements plus larges sont nécessaires dans le marché de l’énergie de Taïwan, y compris la relaxation des politiques de localisation, la réforme des permis et l’examen du rôle de Taipower, la société d’énergie détenue par l’État.
Cependant, Kubitschek affirme que de telles réformes pourraient être encore loin. En attendant, Greenpeace souhaite contourner ce dilemme et exige que des entreprises comme TSMC construisent leurs propres installations d’énergie durable.
Lois sur les CHIPS
Cependant, les problèmes de Taïwan avec la fabrication de semi-conducteurs ne sont pas uniques.
Depuis COVID-19 et les pénuries associées de biens critiques tels que les semi-conducteurs, des gouvernements comme ceux des États-Unis et de l’Union européenne souhaitent fabriquer davantage de puces localement.
Les États-Unis et l’UE ont tous deux adopté des lois pour soutenir la production nationale de puces, bien que le président élu américain Donald Trump ait sévèrement critiqué la loi CHIPS et Science de son pays.
Les États-Unis et l’UE rencontrent désormais des problèmes similaires à ceux de Taïwan.
Aux États-Unis, par exemple, de nouvelles usines de puces sont situées dans des zones sujettes à la sécheresse. TSMC investit 12 milliards de dollars dans une usine dans les régions désertiques de l’Arizona.
C’est une mauvaise planification, selon Lepawsky de l’Université Memorial de Terre-Neuve. « La loi CHIPS [des États-Unis] n’a pas pris en compte l’utilisation de l’eau. Cela causera des problèmes à l’avenir. »
En Europe, les inquiétudes concernant les effets environnementaux de la fabrication de semi-conducteurs augmentent également.
En 2022, l’UE a annoncé qu’elle souhaitait augmenter la part de l’Europe sur le marché mondial de la fabrication de semi-conducteurs à 20 % d’ici 2030, incitant TSMC et Intel à dévoiler des plans pour de nouvelles usines en Allemagne et en Pologne (Intel a depuis reporté ses projets alors qu’il cherche à réduire d’importantes pertes financières).
Selon une étude de la société de recherche Interface, si l’Europe devait atteindre son objectif de production de 20 %, les émissions de semi-conducteurs du continent augmenteraient huit fois, en conflit avec d’autres programmes politiques tels que le Green Deal.
Gaz des semi-conducteurs
Les chercheurs s’inquiètent également d’un autre type d’effet climatique des semi-conducteurs.
Outre l’utilisation de l’eau ou de l’énergie, la fabrication de semi-conducteurs produit des gaz à effet de serre. Au cours du processus de fabrication complexe, les processus eux-mêmes peuvent produire leurs propres émissions.
Celles-ci sont appelées émissions de portée 1, selon Emily Gallagher, directrice du programme Sustainable Semiconductor Technologies and Systems (SSTS) de l’institut de recherche Imec en Belgique. TSMC est l’une des entreprises membres du programme SSTS d’Imec.
« Au cours du processus de gravure, nous utilisons du plasma pour retirer sélectivement du matériau afin de construire des structures minuscules dans les puces. Le processus de gravure utilise souvent des gaz tels que le produit chimique fluoré CF4 », a déclaré Gallagher à Al Jazeera. « Le CF4 a un potentiel de réchauffement climatique qui est 6 500 fois plus important que celui du CO2. »
Selon les calculs d’Imec, pour une puce moyenne, environ 10 % des émissions de production sont de portée 1. Les réduire nécessitera d’adapter les procédures de fabrication de semi-conducteurs, en augmentant l’efficacité des processus pour améliorer l’utilisation des gaz, en remplaçant les gaz existants si possible et en réduisant leur utilisation.
« Pour l’instant, les émissions de portée 1 ne dominent pas les émissions associées à la fabrication de semi-conducteurs », a déclaré Gallagher. « Mais à mesure que les usines décarbonent leur approvisionnement en énergie, leur importance augmentera considérablement. »
De retour à Taïwan, l’utilisation d’énergie est toujours dans tous les esprits.
Taïwan est au cœur de l’engouement mondial pour l’IA, non seulement en produisant des puces, mais aussi en fabriquant les systèmes qui refroidissent les serveurs à forte chaleur sur lesquels les modèles d’IA sont entraînés. Reste à savoir si le marché énergétique local peut le supporter.
« Nous avons besoin d’objectifs plus ambitieux et des moyens de les réaliser », a déclaré Chang. « Il y a maintenant une réelle préoccupation concernant les pénuries d’énergie. Les grands utilisateurs d’énergie, tels que les entreprises de semi-conducteurs, doivent assumer leurs responsabilités. »