Le Japon accélère son retour aux premiers rangs de l’industrie des semi-conducteurs, et Hokkaido est devenue le centre de cette renaissance. L'île, connue pour ses pâturages pour vaches, ses stations de ski et ses champs de fleurs d'été, abrite aujourd'hui l'un des projets de fabrication de copeaux les plus ambitieux au monde : l'usine Rapidus, soutenue par le gouvernement. La fonderie vise à réaliser une percée dans la production de masse de puces logiques de 2 nm.

L'importance de ce projet est extraordinaire, tant sur le plan politique qu'économique. Tokyo a engagé environ 12 milliards de dollars dans Rapidus, qui ne représente qu'une partie du marché des « subventions aux semi-conducteurs ». Par ailleurs, des géants locaux comme Toyota, SoftBank et Sony ont également rejoint les rangs du soutien.

La nouvelle usine s'appelle « IIM-1 (Innovative Integrated Manufacturing) » et est située dans la ville de Chitose, à proximité du nouvel aéroport de Chitose et à distance de trajet de la ville de Sapporo. Il est situé dans le parc industriel Bibi World. Le site a été choisi pour son approvisionnement stable en eau et en électricité et pour son risque sismique plus faible que d'autres candidats au Japon - crucial pour les équipements de lithographie hautement sensibles.

La conception de l’usine prend en compte à la fois les caractéristiques industrielles et régionales. Junyoshi Koike, PDG de Rapidus, a déclaré que l'extérieur de l'usine serait recouvert d'herbe et se fondrait dans le paysage pastoral d'Hokkaido. Derrière cette coque verte, il y a une base de fabrication intégrée front-end et back-end prévue : la première ligne de production d'essai de 2 nanomètres devrait être mise en production en premier, et la production de masse à grande échelle devrait démarrer en 2027.

D'un point de vue technique, Rapidus tente d'entrer sur le marché à l'étape la plus exigeante du processus. Plus tôt cette année, la société a annoncé avoir testé avec succès des transistors GAA (Gate All Around) de 2 nanomètres. Cette réussite est due à sa coopération avec IBM et à l'introduction de la propriété intellectuelle du processus de nanofeuilles d'IBM.

Actuellement, seuls TSMC et Samsung ont démontré des capacités similaires dans ce domaine de processus, tandis qu'Intel a adopté une voie de développement différente et passera directement de 7 nanomètres à environ 1,8 nanomètres sans mettre en place une transition de nœud de 2 nanomètres.

Pour le Japon, l'importance de pouvoir réaliser des dispositifs 2 nm utilisables sur des tranches de 300 mm n'est pas de rattraper ses concurrents à court terme, mais de prouver que les ingénieurs locaux disposent des meilleures capacités d'intégration GAA au monde.

Rapidus a installé la dernière machine de lithographie ultraviolette extrême (EUV) d'ASML à l'usine IIM-1, devenant ainsi la première entreprise japonaise à déployer ce niveau d'équipement dans la fabrication logique avancée. Cet équipement provient de la ligne de haute production d'ASML et peut traiter des centaines de plaquettes par heure à pleine charge. Il intègre des sources lumineuses haute puissance, des composants optiques de précision et des plates-formes de plaquettes ultra-rapides.

La mise en service de cet équipement nécessite un degré élevé de coordination dans la construction de l'usine, la préparation de la salle blanche et la livraison de l'équipement, et répond strictement aux spécifications de température, d'humidité et de propreté requises pour le fonctionnement de l'EUV.

Du côté de la production, Rapidus adopte une architecture de processus différente de celle de la plupart des usines matures. La société prévoit d’exécuter tous les processus front-end sur des équipements mono-wafer au lieu de l’hybride batch/single-wafer couramment utilisé. Autrement dit, chaque tranche subit indépendamment des processus de dépôt, de gravure, de nettoyage et autres, permettant aux ingénieurs d'ajuster les paramètres en temps réel et de collecter des données haute résolution sur chaque couche.

Ce processus basé sur les données permet de réduire la densité des défauts et d'accélérer l'amélioration du rendement, en particulier sur les nœuds exigeants comme 2 nm, où même de minuscules changements dans la largeur de ligne, le décalage ou les détails des parois latérales peuvent provoquer une défaillance de la puce. Rapidus estime que la détection précoce des écarts et des anomalies de traitement peut raccourcir le cycle depuis l'enregistrement jusqu'à la production de masse certifiée, et renforcer son argument de vente de « réponse rapide et de fabrication personnalisée » au lieu de concurrencer directement les grandes fonderies pour la capacité de production.

Rapidus construit également simultanément un écosystème d’emballage. Près de Chitose City, Seiko Epson a déployé RCS (ligne de production pilote back-end) dans ses installations pour développer des interposeurs de couches de redistribution, des processus d'intégration de matrices et d'emballage 3D. Ces technologies passeront à la ligne de production back-end IIM-1 en 2027, leur permettant de réaliser une chaîne industrielle intégrée depuis la fabrication de transistors jusqu'au conditionnement et aux tests avancés, formant ainsi un système d'assemblage de « produits connus de haute qualité » pour améliorer les taux de rendement.

Malgré la dynamique politique, des doutes subsistent quant à ses obstacles structurels. Le Bureau de recherche macroéconomique ASEAN+3 estime que Rapidus a encore un déficit important dans son financement actuel d'environ 5 000 milliards de yens (environ 31,8 milliards de dollars) nécessaire pour réaliser une production de masse à grande échelle de 2 nanomètres. Les analystes du Centre d'études stratégiques et internationales ont également souligné que Rapidus n'a pas de réelles réalisations dans le domaine de la fabrication avancée et s'appuie fortement sur la technologie transférée par IBM, ce qui est bien inférieur à l'accumulation profonde de processus accumulée par TSMC et Samsung au fil des ans.

Par conséquent, l'issue de la bataille de transformation de Rapidus est pleine d'incertitudes : elle doit non seulement mettre en production en douceur le premier lot de nouvelles usines de l'industrie, mais également transférer les recettes de processus complexes développées localement à l'étranger, atteindre un niveau commercial de rendement de 2 nm, attirer des clients stables et vérifier que son modèle de production « plaquette unique + intelligence IA » peut réellement raccourcir le cycle de production.

Si la plupart de ces objectifs peuvent être mis en œuvre, le Japon retrouvera sa position à l’avant-garde de la fabrication de semi-conducteurs. En cas d'échec, l'IIM-1 pourrait devenir un cas typique de « vouloir le retour du roi mais vaincu par la réalité ».