Les principaux semi-conducteurs sont le germanium (Ge), le silicium (Si), le sélénium (Se), les composés binaires : arséniure de gallium (GaAs), antimoniure d'indium (InSb), phosphure de gallium (GaP) et phosphure d'indium, ainsi que les composés ternaires et quaternaires.
Le silicium est le matériau semi-conducteur le plus utilisé commercialement, du fait de ses bonnes propriétés, de son abondance naturelle et de son coût de mise en œuvre économique. On peut toutefois en citer quelques autres : le germanium, l'arséniure de gallium ou le carbure de silicium.
Les semi-conducteurs veillent à la stabilité
1 / Un capteur vérifie en permanence l'assiette du véhicule. Connecté à une suspension, il peut redresser la voiture si le coffre est chargé, ou jouer sur les amortissements dans les virages. Il commande la hauteur des phares selon le chargement.
Les semi-conducteurs composent la majeure partie des appareils électroniques, en commençant par l'ordinateur pour en éviter les surchauffe, la tablette ou le smartphone. On peut aussi en trouver dans les radios à transistor, les téléviseurs, les consoles de jeux vidéo, le matériel médical, etc.
Les semi-conducteurs sont largement utilisés en électronique pour réaliser des composants tels que des diodes, des transistors, des thyristors, des circuits intégrés ainsi que des lasers à semi-conducteur.
En 2019, les cinq premiers pays producteurs de semi-conducteurs étaient dans l'ordre Taiwan, la Corée du Sud, le Japon, la Chine et les Etats-Unis. En Europe, les deux premiers producteurs de semi-conducteurs sont l'Allemand Infineon et le Franco-italien STMicroelectronics.
Taïwan, la Corée du Sud, le Japon,les Etats-Unis et la Chine sont loin devant. Abritant 21,8% de la capacité de production mondiale installée (contre 21,3% en 2017), Taïwan est le premier fabricant mondial des semiconducteurs, juste devant la Corée (21,3% en 2018).
Les fabricants de semi-conducteurs GlobalFoundries (américain) et STMicroelectronics (franco-italien) vont construire une usine près de Grenoble pour produire des semi-conducteurs, pour un investissement estimé à 5,7 milliards d'euros, selon les deux entreprises et l'exécutif français.
1879 : Effet Hall. Edwin Herbert Hall découvre une différence de potentiel dans le cuivre dans la direction perpendiculaire au courant et au champ magnétique. 1931 : Théorie moderne des semi-conducteurs. Alan Herries Wilson décrit les semi-conducteurs comme isolant à faible bande interdite.
Les raisons qui expliquent cette pénurie sont multiples. Il y a d'abord la crise du Covid-19, qui a ralenti la production de ces fonderies, alors que, dans le même temps, la demande de produits électroniques (ordinateurs portables, téléviseurs, consoles de jeu) s'envolait en raison du confinement et du télétravail.
La technique de lithographie + gravure est le procédé le plus répandu pour la réalisation de circuits semi-conducteurs. La lithographie consiste à altérer une résine sensible par une source à travers un masque. La photolithographie est le procédé historique utilisant un rayonnement lumineux et une résine photosensible.
Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant. Son atout tient au fait qu'il parvient à laisser passer un courant électrique. On dit aussi que la conductivité électrique d'un semi-conducteur est intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants.
Les semi-conducteurs, essentiellement fabriqués en Asie, sont omniprésents dans la vie quotidienne et pourraient manquer « jusque fin 2023, voire début 2024 » selon la secrétaire américaine au Commerce Gina Raimondo. Il va falloir prendre son mal en patience.
Un semi-conducteur est un isolant pour une température de 0K. Cependant ce type de matériau ayant une énergie de gap plus faible que l'isolant (~1eV), aura de par l'agitation thermique (T=300K), une bande de conduction légèrement peuplée d'électrons et une bande de valence légèrement dépeuplée.
Le silicium est majoritairement utilisé dans la fabrication de panneaux photovoltaïques aujourd'hui. Ce matériau sera encore largement employé dans la conception des cellules solaires de demain, qu'elles soient à hétérojonction ou en tandem à base de pérovskites.
L'intérêt est d'obtenir un semi-conducteur ayant une plus grande conductivité électrique. Les schémas suivants présentent des exemples de dopage du silicium respectivement par du phosphore (dopage N) et du bore (dopage P). Dans le cas du phosphore (à gauche), un électron supplémentaire est amené.
Ainsi, le courant dans les semi-conducteurs provient de deux sources : un courant d'électrons libres, et le déplacement des électrons atomiques d'atomes en atomes. Le courant de proche en proche des électrons se reformule alors comme un courant de trous, qui sont donc des porteurs de charge.
Créée en 1980, LAM Research est le fournisseur mondial leader d'équipements et de services de fabrication de plaquettes pour l'industrie des semi-conducteurs.
“Deux des plus grands fabricants de puces du monde”, le franco-italien STMicroelectronics (STM) et l'américain GlobalFoundries, vont “construire une usine de semi-conducteurs en France avec l'aide des pouvoirs publics dans ce qui est devenu une course mondiale” à la souveraineté technologique, explique le Wall Street ...
L'Allemagne va se tailler la part du lion : la ville de Magdebourg, capitale du Land de Saxe-Anhalt, située à 130 kilomètres à l'ouest de Berlin, obtient l'implantation de deux usines de production. Le pays abrite déjà le plus gros écosystème de semi-conducteurs d'Europe, avec des groupes comme Bosch ou Infineon.
Le marché des semi-conducteurs est dominé par la Corée du Sud.
La pénurie mondiale de semi-conducteurs est loin d'être terminée. Les difficultés d'approvisionnement sont notamment dues à la guerre menée par la Russie en Ukraine. En effet, les deux pays sont les deux principaux exportateurs de krypton, un gaz utilisé pour la production des puces.
La Chine a produit 359,4 milliards de semi-conducteurs en 2021, soit 33 % de plus qu'en 2020, selon les chiffres publiés lundi [17 janvier] par le Bureau national des statistiques.
Facteurs de la pénurie des composants électroniques
la crise sanitaire qui, par le biais de confinements, a fait ralentir les chaînes de production alors que. le télétravail et les cours à distance, découlant de cette même crise ont produit une augmentation de la demande en appareils électroniques.
Il s'agit de réaliser, sur une surface de quelques millimètres carrés et une épaisseur de quelques microns, un assemblage de plusieurs milliers de composants et les interconnexions entre tous les éléments. Le matériau de départ est un disque de silicium dont le diamètre ne cesse de croître (entre 10 et 30 cm).