Rappel sur la chaîne de valeur de l'industrie des semi-conducteurs

Je vais passer rapidement sur cette partie car ce n’est pas le sujet de cette newsletter. Si ce n’est pas clair pour toi, nous avons fait un article dédié à l’industrie des semi-conducteurs.

En effet, avant de parler de Besi, il faut comprendre de quoi on parle lorsqu’on parle de semi-conducteurs, puisque pour produire des puces, il faut passer par un process complexe qui se décompose en plusieurs étapes, dont voici le schéma simplifié.

Ainsi, si on reprend la chaîne de valeur de l'industrie des semi-conducteurs, on retrouve tout d’abord les entreprises fournissant des logiciels pour concevoir les puces (Design Solutions Providers). Des acteurs comme ARM, Cadence et Synopsys qui créent les outils indispensables à la conception des circuits électroniques, en répondant aux besoins croissants de miniaturisation et de performance.

Ensuite viennent les entreprises dites « fabless », qui conçoivent des puces sans posséder d’usine de fabrication. Parmi les plus célèbres, on trouve NVIDIA, spécialiste des puces graphiques pour l'IA, Broadcom dans les télécommunications, Qualcomm dans les smartphones, et AMD dans les processeurs.

Plus récemment, des géants du numérique comme Apple, Amazon, Google et Microsoft développent leurs propres puces pour optimiser leurs services et réduire leur dépendance externe.

Ces puces conçues par les fabless sont ensuite produites par des « fondeurs » comme TSMC (leader mondial avec 60 % du marché) ou GlobalFoundries.

D'autres entreprises, appelées IDM (Integrated Device Manufacturers), comme Intel ou Samsung, combinent conception et fabrication en interne (un mélange entre un “fabless” et un “fondeur”).

Enfin, les équipementiers comme ASML ou BESI fournissent les machines nécessaires à chaque étape du processus, de la gravure initiale (front-end) à l'assemblage final (back-end).

Maintenant que vous avez une vue d’ensemble de l’industrie des semi-conducteurs, plongeons dans les détails de ce que fait plus précisément BESI ⤵️

Histoire

L’histoire de BE Semiconductor Industries, plus connue sous le nom de Besi, débute en 1995 aux Pays-Bas, précisément à Duiven, lorsqu'elle est fondée par Richard Blickman, qui en demeure encore aujourd’hui le PDG avec 1,7% du capital. À cette époque, l'industrie des semi-conducteurs connaît déjà une forte croissance, mais le marché des équipements d'emballage et d’assemblage reste fragmenté.

Dès sa création, Besi adopte une stratégie ambitieuse de croissance externe, cherchant à consolider le secteur par des acquisitions ciblées. En 2000, soit seulement cinq ans après sa création, Besi acquiert la société autrichienne Datacon, spécialisée dans les machines de placement de puces (die bonding).

Cette acquisition majeure permet à Besi d’étendre considérablement son portefeuille technologique et d’accélérer sa pénétrations sur les marchés mondiaux en ayant maintenant des clients comme Intel, Samsung et Infineon.

Malgré la crise financière de 2008 qui affecte durement l’industrie des semi-conducteurs, Besi parvient à maintenir sa solidité financière grâce à une gestion prudente et à la diversification croissante de ses produits. Ainsi dès 2010, l’entreprise renoue avec une forte croissance en profitant du boom des smartphones, tablettes et smartphones, qui exigent des équipements toujours plus sophistiqués pour l’assemblage des puces.

Entre 2015 et 2021, Besi a vu son chiffre d’affaires doubler, passant d’environ 350 millions à près de 750 millions d’euros, porté par l’explosion de la demande dans les segments de l’intelligence artificielle, des data centers et de l’industrie automobile, avec notamment l’arrivée des véhicules électriques.

Comme vous l’aurez compris, Besi se distingue comme un acteur plus discret que ses compatriotes néerlandais, tels qu’ASM International ou ASML, tout en étant indispensable à l’industrie mondiale des semi-conducteurs. En effet, l’entreprise a su atteindre un niveau technologique de pointe grâce à une stratégie d’entreprise combinant croissance externe, différenciation stratégique et une gestion financière exemplaire.

Les activités de BESI

L’entreprise néerlandaise se démarque par ses divisions aux profils très différents, qu’il est important de bien comprendre pour saisir leurs tendances et leur potentiel sur la décennie à venir. En effet, ces divisions, qui ont des dynamiques bien différent, reflètent plutôt bien les évolutions rapides de l’industrie.

BESI est présent dans trois grandes divisions : Die Attach, Packaging (TCB et l’Hybrid Bonding), et le Plating. Ces termes peuvent sembler difficile à comprendre au premier abord, mais pas d’inquiétude, je vais expliquer tout ceci en détail.

La division Die Attach continue à être la division mainstream de Besi avec des caractéristiques importante puisqu’elle est cyclique et relativement mature par rapport au Packaging. En effet, elle repose majoritairement sur la technologie Flip-Chip, qui génère des marges intéressantes et affiche une croissance stable de 7 à 8 % par an sur le long terme.

De l’autre côté, nous avons la division Packaging, qui comprend deux segments : le TCB et l’Hybrid Bonding. Ces deux segments, en phase de pénétration technologique, connaissent une croissance explosive, portée par l’adoption de technologies telles que l’intelligence artificielle.

Passons maintenant au cœur des activités de BESI pour mieux décrypter les fondamentaux de ce dossier ⤵️

Die Attach : l’activité historique de BESI

BESI possède une expertise dans les principales méthodes d’assemblage de puces (Die Attach), couvrant le flip-chip, le Wafer-to-Wafer (W2W) et le Die-to-Wafer (D2W). Ces technologies répondent à des besoins variés, de la production de masse économique aux architectures complexes de pointe.

Le flip-chip : la référence actuelle

Le flip-chip repose sur l’utilisation de bumps en cuivre pour connecter une puce à un substrat. Cette méthode continue à être la plus répandue et la plus économique, dans les marchés des smartphones, de l’automobile et de l’industrie, des segments qui, actuellement, traversent des difficultés importantes.

Depuis deux décennies, la tendance est à la miniaturisation : la taille des bumps et le pitch (l’écart entre eux) ont été divisés par dix, passant par exemple de 100 µm à 10 µm. Cette réduction est au cœur des gains de performance et de densité dans le packaging, permettant d’intégrer davantage de fonctionnalités dans un espace réduit.

Le flip-chip, c’est la façon la plus classique et la moins chère de connecter une puce à une base (qu’on appelle un substrat). C’est tout simplement le fait de coller une puce à un substrat avec des petites gouttes de colle (qu’on appelle des "bumps", faits en cuivre).

On utilise ces gouttes de cuivre pour faire passer l’électricité entre la puce et le substrat.

Depuis 20 ans, pour simplifier, on a réussi à réduire la taille des bumps : auparavant, ils mesuraient 100 µm (un µm étant très petit, 1 000 fois plus petit qu’un millimètre), et ils sont désormais à 10 µm. De plus, il faut ajouter que l’espace entre ces gouttes (le "pitch") a également diminué.

Actuellement, le marché du flip-chip représente 27 milliards de dollars et devrait atteindre 45 milliards en 2030.

Bien évidemment, même si le Flip chip est loin d’être une technique avancée, cette technologie devrait profiter de la tendance actuelle de toujours proposer des puces plus puissantes et plus compactes au fil des années, notamment pour les géants de l’automobile, des smartphones ou encore de l’industrie.

Wafer-to-Wafer (W2W) : empiler pour gagner de la place

Le W2W, c’est prendre deux grandes plaques de silicium (les "wafers") et les coller directement l’une sur l’autre avec de fines connexions en cuivre. Ça rend le processus plus rapide et facile, surtout pour des puces toutes identiques, comme celles des mémoires empilées (DRAM 3D)

Par exemple, le produit qui te sert à lire comme ton ordinateur ou ton téléphone, dispose d’une mémoire qui stocke les données qui est souvent faite comme ça : plusieurs couches empilées pour avoir plus de stockage sans prendre plus de place.

Die-to-Wafer (D2W) : assembler avec soin

Le Die-to-Wafer, c’est comme construire un jouet Lego : tu découpes des petites pièces (les "dies", qui sont les puces) et tu les poses une par une sur une grande plaque (un wafer).

Le D2W est très utile lorsque tu souhaites mélanger différents types de puces, comme une puce pour calculer (CPU ou GPU) et une autre pour stocker (HBM). De plus, on peut tester chaque puce pour être sûr qu’elle fonctionne avant de la coller. Comme ça, on ne gâche pas tout si une puce est cassée.

Concrètement, on choisit le D2W quand on a besoin de flexibilité et de fiabilité. Bien évidemment, c’est plus lent et plus cher que le W2W, mais ça permet de faire des puces plus avancées sans risquer de tout rater à cause d’une seule pièce défectueuse.

Cependant, malgré leurs atouts, le Flip-chip, W2W et le D2W présentent des limites importantes : ils demandent parfois plus de temps, consomment davantage d’énergie et surtout ils manquent de précision par rapport à des technologies plus avancées comme le Thermo-Compression Bonding (TCB) et surtout l’Hybrid Bonding (HB).

Voyons maintenant pourquoi ces deux alternatives se révèlent bien plus performantes pour répondre aux besoins des puces pour les années à venir ⤵️

Comprendre l’avantage concurrentiel de BESI

L’avantage concurrentiel de BESI est principalement technologique. Ainsi, il est essentiel de comprendre le positionnement de BESI sur le bonding.