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IDM vs fabless vs fonderie : les modèles économiques des semi-conducteurs

Un IDM (fabricant de composants intégré verticalement) réalise lui-même la conception, la fabrication et la vente. Une entreprise fabless ne possède pas d’usine (fab) : elle se concentre sur la conception et la vente et confie la fabrication à une fonderie. Une fonderie fabrique, sous contrat, des puces conçues par d’autres entreprises. À mesure que la construction d’usines de pointe et le développement des procédés de fabrication ont exigé des investissements colossaux, la séparation entre conception et fabrication s’est généralisée.

CritèreIDMFablessFonderie
Étapes prises en chargeToutes : conception, front-end, back-end et vente (une partie, comme le back-end, est parfois sous-traitée)Conception et vente. La fabrication est sous-traitéeFabrication du front-end (production des wafers). Une partie du back-end aussi, comme les boîtiers avancés
Usines en propreOuiNonOui (la fabrication est le cœur de l’activité)
Ce qui est venduDes semi-conducteurs sous sa propre marqueDes semi-conducteurs sous sa propre marqueUn service de fabrication. En principe, pas de produits sous sa propre marque
Investissements principauxÀ la fois les usines et la R&DIngénieurs de conception, outils EDA, IP, coûts des masques et des prototypes. Aucun investissement en usineUsines et développement des procédés de fabrication. Une usine de pointe exige des investissements colossaux
ForcesOptimisation conjointe de la conception et de la fabrication, procédés propriétaires et maîtrise plus facile de l’approvisionnementPas de coûts fixes d’usine, ressources concentrées sur la conception, libre choix des procédés les plus avancésEn regroupant les commandes de nombreux clients, elle augmente le taux d’utilisation de ses usines et amortit des investissements colossaux
FaiblessesLes coûts fixes des usines pèsent lourd quand la demande baisse, et il est coûteux de continuer à investir dans les procédés de pointeCapacités de production et prix dépendent de la fonderie ; quand la fabrication est saturée, l’approvisionnement est difficile à garantirExposée aux fluctuations de la demande de ses clients, elle doit poursuivre la course au développement de pointe et les investissements en équipements
Entreprises typiquesIntel, Samsung Electronics, Texas Instruments, KioxiaNVIDIA, Qualcomm, AMD, Broadcom, MediaTekTSMC, UMC, GlobalFoundries, SMIC
Domaines de produits fréquentsMémoire (DRAM, NAND), analogique, semi-conducteurs de puissance, microcontrôleurs, CPUGPU, SoC pour smartphones, circuits intégrés de communication, FPGAToutes sortes de puces, surtout des semi-conducteurs logiques conçus par les clients

Les valeurs indiquées sont des ordres de grandeur typiques et varient selon la génération de procédé et le produit.

Quand choisir l'un ou l'autre ?

IDM
Un modèle fréquent dans les domaines où la technologie de fabrication elle-même fait la différence. Pour la mémoire, l’analogique et les semi-conducteurs de puissance, perfectionner ensemble le procédé et la conception est un avantage concurrentiel.
Fabless
Un modèle adapté aux produits qui se distinguent par la conception des circuits ou par le logiciel. Sans usine, même une jeune entreprise peut réaliser des puces sur des procédés de pointe.
Fonderie
Un modèle qui prend en charge la fabrication pour de nombreux clients. Une usine de pointe exigeant des investissements colossaux, la fabrication de la logique avancée s’est concentrée chez les fonderies capables de réunir de nombreuses commandes.
Modèles intermédiaires et acteurs connexes
Il existe aussi le modèle fab-lite, qui fabrique une partie des produits dans ses propres usines et confie les produits de pointe, entre autres, à une fonderie. Les OSAT prennent en charge le back-end et les fournisseurs d’IP concèdent des licences de blocs de conception : ils soutiennent cette division du travail.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre fabless et fonderie ?

Une entreprise fabless conçoit et vend des puces sans posséder d’usine ; une fonderie fabrique des puces conçues par d’autres entreprises. Le travail se répartit ainsi : l’entreprise fabless transmet les données de conception à la fonderie, puis un OSAT, par exemple, met en boîtier les wafers fabriqués par la fonderie pour en faire des produits.

Pourquoi la séparation entre conception et fabrication s’est-elle généralisée ?

Parce que la construction d’usines de pointe et le développement des procédés de fabrication exigent des investissements colossaux, et qu’il est devenu difficile pour une seule entreprise de rester à la pointe à la fois en conception et en fabrication. La fonderie amortit ses investissements en réunissant les commandes de nombreux clients, et l’entreprise fabless peut se concentrer sur la conception sans la charge des usines.

Qu’est-ce que le fab-lite ?

C’est un modèle dans lequel l’entreprise fabrique une partie de ses produits dans ses propres usines, tout en confiant à une fonderie ceux qui exigent des procédés de pointe, par exemple. Souvent adopté par des IDM qui veulent limiter leurs investissements en usines, il se situe entre l’IDM et le fabless.

Une même entreprise peut-elle combiner plusieurs modèles ?

Oui. Samsung Electronics est un IDM qui fabrique ses propres mémoires, entre autres, et exerce en même temps une activité de fonderie qui produit des puces pour d’autres entreprises. Intel a lui aussi lancé une activité de fonderie, et confie également une partie de la fabrication de ses propres produits à des fonderies externes.

Vérifier vos connaissances

Quel modèle d'entreprise de semi-conducteurs assure en interne l'ensemble des étapes, de la conception au front-end, au back-end et à la vente ?

  1. AIDM (fabricant intégré de composants)
  2. BFabless
  3. COSAT
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Réponse : A. IDM (fabricant intégré de composants)

Un IDM (Integrated Device Manufacturer) assure lui-même la conception, la fabrication et la vente. La proximité entre équipes de conception et de fabrication facilite l'optimisation conjointe du procédé et du produit, mais des investissements colossaux dans les usines sont nécessaires. Ce modèle est fréquent dans les domaines où la technologie de fabrication elle-même différencie les produits : mémoires, semi-conducteurs de puissance, semi-conducteurs analogiques, etc. Un fabless n'a pas d'usine et un OSAT assure le back-end sous contrat.

Quelle est la définition correcte d'une entreprise « fabless » ?

  1. AUne entreprise qui assure elle-même l'ensemble des étapes, de la conception à la fabrication et à la vente
  2. BUne entreprise sans usine de fabrication propre, spécialisée dans la conception et la vente
  3. CUne entreprise qui assure uniquement le back-end des semi-conducteurs sous contrat
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Réponse : B. Une entreprise sans usine de fabrication propre, spécialisée dans la conception et la vente

Fabless (fab-less) désigne une entreprise sans usine de fabrication (fab). Elle concentre ses ressources sur la conception et la vente, confie la fabrication à une fonderie et l'assemblage et le test à un OSAT. Comme aucun investissement massif dans une usine n'est nécessaire, même une jeune entreprise peut commercialiser des produits de pointe ; la plupart des grands acteurs des GPU et des SoC pour smartphones adoptent ce modèle. Une entreprise qui assure tout, de la conception à la fabrication, est un IDM ; celle qui assure le back-end sous contrat est un OSAT.

Quelle est la définition correcte d'une « fonderie » dans l'industrie des semi-conducteurs ?

  1. AUne entreprise spécialisée dans la fabrication sous contrat de semi-conducteurs conçus par d'autres sociétés
  2. BUne entreprise sans usine, spécialisée dans la conception et la vente de semi-conducteurs
  3. CUne entreprise spécialisée dans la vente de pièces pour équipements de fabrication de semi-conducteurs
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Réponse : A. Une entreprise spécialisée dans la fabrication sous contrat de semi-conducteurs conçus par d'autres sociétés

Une fonderie est une entreprise (ou activité) de fabrication sous contrat qui produit des wafers à partir des données de circuit conçues par ses clients. TSMC, fondée en 1987, a établi le modèle de la fonderie pure. Comme les usines de pointe, qui exigent des investissements colossaux, peuvent être partagées entre de nombreux clients, la division du travail avec les entreprises fabless s'est généralisée. Une entreprise sans usine spécialisée dans la conception et la vente est une entreprise fabless ; la vente de pièces d'équipement relève des fournisseurs d'équipements.

  1. Quel facteur explique le développement de la division du travail entre fonderies et fabless ?
  2. Quel modèle d'entreprise, limitant les investissements en usines, consiste à fabriquer certains produits dans ses propres usines tout en confiant à une fonderie la fabrication des produits de pointe notamment ?
  3. Quel est un exemple approprié de produit conçu par une entreprise fabless ?
  4. Quelle entreprise, dont le siège est à Taïwan, détient la plus grande part de marché mondiale en tant que fonderie (fabrication sous contrat de semi-conducteurs) ?

Questions d'entraînement sur Industrie et marché des semi-conducteurs

Termes clés expliqués

IDM (fabricant de composants intégré)
Entreprise de semi-conducteurs qui assure elle-même toute la chaîne : conception, fabrication front-end et back-end, et vente.
Fabless
Modèle d'entreprise sans usine de fabrication propre, spécialisée dans la conception et la vente de semi-conducteurs.
Fonderie (foundry)
Entreprise ou modèle d'activité spécialisé dans la fabrication sous contrat de semi-conducteurs conçus par d'autres sociétés.
OSAT
Entreprise sous-traitante des étapes de back-end des semi-conducteurs, comme l'assemblage et le test.
MPW (plaquette multi-projets)
Dispositif de prototypage où les conceptions de plusieurs clients partagent une même plaquette (un même jeu de masques). Comme le coût élevé des masques est partagé, il est utilisé par les universités et les start-up.

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