Comment la pénurie d'eau menace l'industrie des semi-conducteurs à Taiwan

Taïwan est devenu le premier fabricant mondial de puces électroniques, abritant les installations de fabrication les plus avancées de la planète. produit L'industrie des semi-conducteurs produit plus de 60 % des semi-conducteurs du monde et un peu moins de 90 % des puces les plus sophistiquées. Pourtant, malgré sa domination mondiale, l'industrie possède sa kryptonite : l'eau.

La fabrication de puces est un processus extrêmement gourmand en eau. Prenons l'exemple de Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC), le plus grand fabricant de puces sous contrat au monde, dont les installations du parc scientifique du sud de Taiwan consomment à elles seules jusqu'à 99 000 tonnes de l'eau quotidiennement. Et cela sans compter l'eau utilisée par ses autres installations réparties à travers Taiwan.

Les fonderies de semi-conducteurs utilisent l'eau pour deux fonctions principales : les systèmes de refroidissement et le nettoyage des résidus des plaquettes de silicium. Le processus de nettoyage, en particulier, nécessite eau « ultra pure »qui est des milliers de fois plus propre que l’eau potable et exempte de minéraux, de polluants ou d’autres contaminants susceptibles d’endommager les puces.

Cette dépendance à l’eau expose une vulnérabilité majeure au sein de l’industrie mondiale des semi-conducteurs, en particulier compte tenu des tendances climatiques du XXIe siècle. D’ici 2030 et 2040, 40 % des usines de puces actuellement en activité, 24 à 40 % de celles en construction et 40 à 49 % de celles annoncées depuis début 2021 seront situées dans des zones de risque de stress hydrique élevé à extrêmement élevé. À Taïwan en particulier, les sécheresses saisonnières pourraient mettre en péril la solidité à long terme et l'expansion future de l'industrie des puces électroniques, l'approvisionnement en eau déjà épuisé de l'île ne faisant qu'aggraver le problème.

En termes de chiffres, Taïwan reçoit suffisamment de précipitations pour répondre à la demande actuelle. Cependant, la répartition irrégulière des précipitations ainsi que le relief escarpé et les courants rapides de l'île rendent la collecte et le stockage des eaux de pluie difficiles. En 2005, Taïwan a été classé parmi les pays ayant le plus de précipitations. 18e plus faible disponibilité en eau douce par habitant parmi 146 pays.

Début 2021, Taïwan a été confronté à sa pire sécheresse depuis 1964. Après un été rare sans typhons et des mois de faibles précipitations, de nombreux réservoirs du centre et du sud de l'île sont tombés en dessous de leur niveau d'eau. Capacité de 20 pour centLa pénurie d'eau était si extrême qu'elle a perturbé les fabricants de puces électroniques tout comme États-Unis, Allemagne et Japon nous dépendions de Taïwan pour nous fournir des puces automobiles en cas de pénurie mondiale.

Dans les principaux centres de fabrication de puces électroniques à travers Taiwan, y compris Taoyuan, Taichung, Hsinchu et Miaoli – les usines ont reçu l’ordre de réduire leur consommation d’eau de plus de 15 pour centEn réponse, les fabricants, dont TSMC, Vanguard International Semiconductor Corp. et United Microelectronics Corp., ont eu recours à l'achat des camions remplis d'eau et forer des puits résistants à la sécheresse pour maintenir les opérations. Malheureusement, il ne s’agissait là que de solutions temporaires et le problème de la pénurie d’eau demeure une préoccupation pressante.

Au début de l’année dernière, alors que Taïwan entrait dans la seconde moitié d’une autre grande saison sèche, les centres de fabrication de puces électroniques de Kaohsiung et de Tainan – situés à l’extrémité sud de l’île, où les sécheresses sont les plus graves – ont une fois de plus réduit la durée de fonctionnement nocturne. pression de l'eau publique en prévision d’une nouvelle grave pénurie d’eau.

L'impact du stress hydrique sur les fabricants de puces électroniques de Taïwan est considérable. Une gestion inefficace de l'approvisionnement en eau pourrait entraîner une 10 pour cent de baisse dans la production de TSMC par rapport à ses projections pour 2030. À mesure que les capacités de production augmentent et que des processus plus complexes sont nécessaires pour produire des puces avancées, les fabricants de puces n'auront qu'une soif encore plus grande de cette précieuse ressource.

De 2015 à 2019, la consommation totale d'eau de TSMC a augmenté de façon étonnante 70 pour centD'ici 2036, la consommation globale d'eau de Taiwan devrait être 7,3 pour cent de plus En 2021, la production de Taiwan a chuté de 1,5 à 2,5 tonnes, ce qui a entraîné un déficit d’approvisionnement quotidien de 680 000 mètres cubes. Même pendant la saison des typhons, Taïwan aura du mal à approvisionner son industrie des puces électroniques avec sa ressource naturelle la plus précieuse. Et pendant les périodes de sécheresse, la pénurie sera encore plus intense.

Pour rendre la situation encore plus alarmante, le changement climatique menace d’entraîner des sécheresses plus longues et plus fréquentes. Les réservoirs de Taïwan dépendent fortement des typhons estivaux pour reconstituer les niveaux d’eau épuisés. Avec moins de typhons et des périodes plus longues sans pluies importantes, les réservoirs de toute l’île – et pas seulement ceux du sud – seront soumis à une pression croissante.

Selon l'Agence des ressources en eau, le volume d'eau de pluie collecté par les réservoirs de Taïwan jusqu'à présent cette année n'a été que de 30 à 60 pour cent de la moyenne typique. Les experts prédisent que d'ici la fin du sièclele nombre de jours sans précipitations dans le centre et le sud de Taïwan pourrait augmenter jusqu'à 50 pour cent, tandis que les précipitations dans les réservoirs du nord pourraient diminuer jusqu'à 25 pour cent.

Pour répondre à cette préoccupation croissante, les fabricants de puces de Taïwan ont pris de nombreuses mesures pour atténuer les effets dévastateurs des pénuries d'eau. TSMC, par exemple, s'est engagé à réduire sa consommation d'eau de 30 pour cent d'ici 2030 par rapport aux niveaux de 2010 et a considérablement augmenté le recyclage des eaux usées dans ses installations. En septembre 2022, le fabricant a même lancé son propre usine de recyclage des eaux dans le parc scientifique du sud de Taïwan, qui soutient ses installations de puces à proximité avec 10 000 tonnes d'eau par jour – un chiffre qui devrait augmenter à 36 000 d'ici 2026.

Le gouvernement taïwanais a également intensifié ses efforts, au-delà des restrictions de base sur l'approvisionnement de l'agriculture et de l'industrie. Ils ont soutenu la construction de nouvelles usines de recyclage et de dessalement de l'eaule dragage des réservoirs a été intensifié et le réseau de conduites d'eau a été renforcé, ce qui a permis de détourner l'eau des régions suffisamment riches en eau vers les parcs scientifiques de fabrication de puces pendant la crise de 2021.

Toutefois, les experts estiment que ces efforts sont insuffisants et suggèrent que Taïwan doit opérer un changement fondamental dans sa stratégie. Plutôt que d'exploiter continuellement l'offre pour répondre à la demande croissante de l'industrie des puces électroniques, Taïwan devrait fixer des limites de demande en fonction de la disponibilité réelle en eauEn outre, Taïwan doit promouvoir des pratiques tolérantes à la sécheresse et diversifier ses sources d’eau, en particulier dans le secteur agricole, qui revendique la responsabilité de 70 pour cent de la consommation d'eau de l'île.

Il est également dans l'intérêt de Taïwan de mettre en œuvre des politiques de tarification de l'eau plus strictes pour lutter contre la consommation excessive d'eau. Cette approche a déjà porté ses fruits. À partir de janvier, Taïwan a ajouté une surtaxe sur toute eau utilisée au-delà de 9 000 mètres cubes par mois, ce qui a conduit à des réductions significatives de la consommation au parc scientifique du sud de Taiwan.

Actuellement, Taiwan niveaux des réservoirs L'industrie des semi-conducteurs de Taïwan tourne presque à plein régime en raison de la saison des typhons. Cependant, Taïwan ne doit pas se laisser bercer par un faux sentiment de sécurité. Le gouvernement, les agences et la population taïwanaises doivent continuer à mettre en œuvre des mesures globales et intégrées pour se préparer aux saisons sèches prolongées et lutter contre l'insuffisance de l'approvisionnement en eau. Ce n'est qu'à cette condition que l'industrie taïwanaise des semi-conducteurs pourra continuer à maintenir sa domination à long terme.

Il est essentiel de garantir la prospérité de l’industrie taïwanaise des semi-conducteurs. Son rôle central dans la chaîne de valeur mondiale confère à l’île un poids stratégique sans précédent sur la scène internationale, qui lui permet de dissuader une éventuelle invasion chinoise. Taïwan doit coordonner de nouvelles stratégies de gestion de l’eau sur l’ensemble de l’île et le faire rapidement s’il veut sauver son « bouclier de silicium » de l’effondrement.