La croissance des puces IA met sous tension l’offre de substrats ABF, tandis que les acheteurs paient pour réserver des capacités jusqu’en 2028

Une pénurie sous la puce IA

Certains équipements nécessaires à la fabrication de substrats avancés mettent désormais 30 mois à être livrés, tandis que l’offre de certains matériaux essentiels pourrait être inférieure d’environ 20 % à la demande en 2027, a averti S.C. Chien, président d’Unimicron, au salon TPCA Show le 20 octobre 2026. Son avertissement explique pourquoi la course à la construction d’infrastructures d’intelligence artificielle dépasse désormais les processeurs et la mémoire pour s’étendre aux supports de câblage sophistiqués qui se trouvent en dessous.

Nvidia soutient l’expansion des capacités de substrats d’Unimicron, à Taïwan, dans le cadre d’un accord de réservation de capacités. La production supplémentaire devrait commencer au deuxième trimestre 2027 et atteindre la pleine capacité prévue vers le milieu de 2028. Nvidia travaille également avec le japonais Ibiden et le sud-coréen Samsung Electro-Mechanics, avec pour objectif de porter en trois ans à 2,5 fois le niveau actuel la capacité de substrats destinée à ses produits.

Les substrats ABF relient les minuscules contacts électriques d’un processeur à la carte de circuit imprimé, beaucoup plus grande, qui se trouve en dessous. Les puces d’IA plus volumineuses nécessitent des substrats plus grands comportant davantage de couches de câblage. Chaque boîtier consomme donc davantage de temps de production et de matériaux, même avant que les fabricants n’augmentent le nombre de puces livrées.

J.P. Morgan prévoit une croissance annuelle de la demande d’ABF de 34 %, 39 % et 40 % entre 2026 et 2028, contre une hausse des capacités d’environ 9 % à 12 %. Les acheteurs réagissent en concluant des contrats plus longs, en versant des acomptes et en soutenant la construction de nouvelles usines. Les fournisseurs capables de sécuriser les matériaux et de fabriquer ces produits difficiles de manière fiable disposent d’un pouvoir de négociation accru sur les prix.

Pourquoi chaque accélérateur a besoin de plus de substrat

Les accélérateurs d’IA associent de plus en plus plusieurs puces de calcul à des empilements de mémoire à large bande passante, ou HBM, dans un même boîtier. Le substrat doit acheminer les signaux électriques et distribuer l’alimentation dans cet ensemble plus vaste. On peut le comparer à un réseau routier qui a besoin de davantage de terrain et de niveaux à mesure que la ville s’agrandit.

Un substrat de 110 sur 110 millimètres a une superficie quatre fois supérieure à celle d’un substrat de 55 sur 55 millimètres : 12 100 millimètres carrés contre 3 025. L’ajout de couches de câblage alourdit encore la fabrication. Les producteurs doivent appliquer à plusieurs reprises un film isolant, former des connexions microscopiques et créer des circuits en cuivre, en veillant à aligner chaque couche sur les autres.

Les estimations de J.P. Morgan illustrent l’effet cumulé. La génération Hopper de Nvidia utilise un substrat de 3 190 millimètres carrés sur 12 couches. Son modèle pour la génération Feynman, ultérieure, atteint environ 18 000 millimètres carrés sur 24 couches. En multipliant la superficie par le nombre de couches, on obtient 38 280 millimètres carrés pour Hopper et 432 000 pour Feynman, soit une hausse d’environ 11,3 fois selon cette mesure de la charge de fabrication.

La feuille de route d’Ibiden montre également une progression régulière : des substrats de 90 sur 90 millimètres en 2026, de 110 sur 110 millimètres en 2028, puis de 130 sur 130 millimètres ou plus à partir de 2030. Il s’agit d’objectifs de développement ; la production commerciale dépendra des progrès de fabrication et de l’approbation des clients.

Quelle ampleur pourrait prendre le déficit d’offre ?

J.P. Morgan estime que la demande mondiale d’ABF passera de 11 308 milliards de millimètres carrés en 2025 à 29 565 milliards en 2028, selon un modèle ajusté en fonction de la complexité de fabrication. La demande représenterait ainsi environ 2,6 fois son niveau de 2025.

La banque prévoit un taux d’utilisation supérieur à 100 % en 2027 et proche de 130 % en 2028. En pratique, un taux d’utilisation prévisionnel de 130 % signifie que les clients souhaiteraient environ 130 unités de production pour 100 unités disponibles. Les usines se retrouveraient face à des commandes qu’elles ne pourraient pas honorer, obligeant les acheteurs à accepter des retards, à chercher un autre fournisseur ou à modifier leurs plans de production.

D’autres prévisions évaluent le déficit d’offre d’ABF à environ 10 % au second semestre 2026, 21 % en 2027 et plus de 40 % en 2028. Goldman Sachs estime les déficits à 34 % et 51 % pour 2027 et 2028. Ces estimations reposent sur des hypothèses de demande et des méthodes de calcul différentes ; elles convergent néanmoins sur un point : les expansions prévues peinent à suivre la hausse des besoins.

Les serveurs d’IA et les commutateurs haut débit expliquent une grande partie de cette évolution. J.P. Morgan prévoit que leur part de la demande mondiale d’ABF passera de 26 % en 2024 à 73 % en 2028. La demande des serveurs traditionnels progresse plus lentement, tandis que la consommation d’électronique grand public reste inférieure à son niveau de 2024.

Les matériaux peuvent freiner une usine pourtant équipée

Ajinomoto fournit, selon les estimations, au moins 95 % du film isolant ABF mondial. Les fabricants de substrats appliquent ce film entre les couches de câblage en cuivre ; il s’agit donc d’un intrant commun à des fournisseurs par ailleurs concurrents.

Au deuxième trimestre 2026, la production de film d’Ajinomoto fonctionnait à pleine capacité, à environ 2 millions de mètres carrés par mois. En mai, l’entreprise a informé ses clients d’une hausse de prix d’environ 30 %, applicable au troisième trimestre. Les expéditions vers la Chine auraient également été réduites de 30 %, ajoutant une contrainte régionale à une chaîne d’approvisionnement déjà très concentrée.

Le tissu de fibres de verre à faible coefficient de dilatation thermique constitue un autre goulot d’étranglement. Ce coefficient mesure l’ampleur de la dilatation d’un matériau lorsqu’il est chauffé. Les matériaux qui se dilatent moins aident les grands substrats à rester plats lorsque les processeurs chauffent puis refroidissent.

J.P. Morgan estime qu’Unimicron reçoit 35 % à 40 % de l’allocation de verre T du producteur japonais Nittobo, tandis qu’Ibiden en reçoit 30 % à 35 %. Les fournisseurs plus petits se partageraient, selon les estimations, 25 % à 33 %. Ces allocations peuvent déterminer le volume de produits avancés qu’une entreprise est en mesure de livrer, même si elle dispose d’espace en usine et de machines installées.

La prévision de Chien, qui évoque un possible déficit de 20 % en 2027, concerne certains matériaux essentiels, notamment le tissu de verre à faible dilatation, les stratifiés cuivrés et les intrants ABF. L’Association taïwanaise des circuits imprimés (TPCA) signale elle aussi la disponibilité limitée du tissu de verre à faible dilatation comme une contrainte, car il faut du temps pour mettre en production les nouvelles usines de matériaux et accroître leur rendement.

Les retards d’équipement allongent le calendrier d’expansion

Le président d’Unimicron a déclaré que les délais de livraison s’étaient allongés pour plus de 80 % des équipements, et qu’environ un cinquième d’entre eux mettait près de deux fois plus de temps à arriver qu’auparavant. Certains équipements essentiels nécessitent jusqu’à 30 mois d’attente.

La construction d’une usine ne représente donc qu’une étape de l’expansion. Les fabricants ont également besoin d’outils, de matériaux, de salariés formés et d’une qualification par les clients. Cette qualification consiste à démontrer qu’une ligne de production peut fabriquer de manière répétée des substrats conformes aux exigences du client en matière d’électricité, de mécanique et de fiabilité.

L’analyse des équipements de J.P. Morgan indique un retard similaire. Les commandes d’outils de photolithographie pour substrats, qui servent à définir les minuscules motifs de câblage, devraient repartir en 2026 après une année 2025 difficile. Les équipements commandés lors de cette reprise devraient contribuer à la production commerciale qualifiée à partir de 2027.

Unimicron a cherché à coordonner ces calendriers plus tôt. Chien a indiqué que ses équipes avaient commencé à communiquer leurs plans d’expansion aux fournisseurs début 2025, parfois en présence des clients et des clients de ces derniers. Plus de dix échanges ont permis aux fournisseurs de mieux comprendre les besoins à venir, et certains ont commencé à accroître leur approvisionnement en 2026.

Les clients paient pour sécuriser leur accès

Nvidia, AMD et des fournisseurs de services cloud cherchent à conclure des contrats allant jusqu’en 2028, tandis que certains clients demandent aux fournisseurs de planifier leurs capacités pour 2029 et 2030. Cette coopération peut prendre la forme d’avances sur les équipements, de machines mises à la disposition des fabricants et de contributions au financement de la construction des usines.

Les frais de réservation de capacités apportent un soutien financier aux fournisseurs avant le démarrage de la nouvelle production. En contrepartie, les acheteurs s’assurent un accès convenu à la production future. Ce dispositif aide les fabricants à s’engager dans une expansion coûteuse après que la précédente vague d’investissements du secteur a contribué à la faiblesse des prix entre 2023 et 2025.

Les estimations du secteur évaluent à environ 5 milliards de dollars, soit 162,9 milliards de dollars taïwanais, les engagements liés aux substrats associés à Intel, Nvidia et AMD. Intel représenterait 3 milliards de dollars, contre environ 1 milliard chacun pour Nvidia et AMD. Les entreprises citées dans ces estimations ont refusé de commenter les accords conclus avec des clients individuels ; le montant exact des acomptes et les conditions contractuelles restent inconnus.

Le directeur général d’Intel, Lip-Bu Tan, a déclaré que plusieurs clients avaient versé des avances pour sécuriser des substrats et des capacités. Kinsus indique avoir signé des accords d’approvisionnement d’une durée de trois à cinq ans, même si ceux-ci ne couvrent actuellement qu’une part relativement faible de son activité. L’entreprise préférerait que les clients contribuent au financement de l’expansion plutôt que de simplement réserver les capacités existantes de ses usines.

Où vont les milliards de nouveaux investissements ?

Le budget annuel d’investissement d’Unimicron est passé de 34 à 53,7 milliards de dollars taïwanais après l’ajout d’une enveloppe de 19,7 milliards. L’entreprise a également ajouté 17,6 milliards de dollars taïwanais de commandes d’équipements aux délais de livraison longs. Ces commandes constituent un engagement d’achat distinct, à prendre en compte parallèlement au calendrier de construction et de production de l’entreprise.

Ibiden prévoit d’investir 500 milliards de yens entre les exercices 2026 et 2028, avec pour objectif de porter ses capacités de substrats pour serveurs d’IA à 2,8 fois leur niveau de 2024. Samsung Electro-Mechanics investit 1,2 milliard de dollars dans l’expansion de ses capacités ABF, avec un objectif de production en volume au troisième trimestre 2027.

Samsung Electro-Mechanics a également conclu avec Nvidia un accord pluriannuel portant sur des lignes dédiées à Sejong et Busan, en Corée du Sud, dont les livraisons doivent commencer en 2026. L’accord concerne à la fois les chipsets de calcul et les commutateurs réseau. Aucune des deux entreprises n’a dévoilé le montant de l’investissement ni la répartition des coûts.

Kinsus a approuvé 23,5 milliards de dollars taïwanais pour l’expansion de ses capacités et de ses équipements, dont 8 milliards de dépenses prévues en 2026, parmi lesquelles 6 milliards consacrés à l’ABF. L’entreprise a ensuite ajouté un budget distinct de 19,6 milliards de dollars taïwanais pour un projet. Nan Ya PCB prévoit une usine de 46,8 milliards de dollars taïwanais destinée aux grands substrats multicouches.

Kinsus vise à doubler sa capacité trimestrielle en ABF, d’environ 40 à 80 millions d’unités d’ici 2029. Des terrains sont disponibles pour ce projet, mais l’entreprise indique qu’une expansion supplémentaire nécessiterait de nouveaux sites. Leading Interconnect, filiale de Zhen Ding, prévoit de porter à plus de sept le nombre de bâtiments de son usine de Shenzhen avant 2030.

L’amélioration des rendements compte autant que le nombre de machines

Il est plus difficile de maintenir à plat les substrats de grande taille. Le cuivre, la résine, le renfort en verre et le silicium se dilatent à des rythmes différents lorsque la température varie. Cela peut provoquer une déformation, compliquer l’alignement des fines couches de câblage et réduire la proportion de produits finis qui passent l’inspection.

Le rendement correspond à cette proportion de produits conformes. Une ligne affichant un rendement de 60 % fournit 60 unités acceptables pour 100 unités traitées. Améliorer le rendement peut accroître l’offre utilisable sans construire une usine entièrement nouvelle, même si les équipements continuent de consacrer du temps au traitement d’unités qui seront ensuite rejetées.

Selon les estimations du secteur, le rendement des substrats destinés au conditionnement EMIB d’Intel se situe autour de 45 %. Les fournisseurs visent 50 % au quatrième trimestre 2026 et 60 % au premier trimestre 2027. EMIB utilise de petits ponts en silicium pour relier les puces à l’intérieur d’un boîtier, ce qui impose des exigences élevées à la fabrication des substrats.

Chien a également évoqué des puces d’IA consommant plus de 1 000 ampères. Fournir un tel courant tout en limitant le bruit électrique, en préservant la qualité du signal et en gérant la chaleur exige que les fournisseurs participent plus tôt à la conception des systèmes. Unimicron, Nan Ya PCB et Kinsus développent des produits plus grands et plus complexes, tandis que Zhen Ding élargit ses capacités en substrats avancés et en interconnexions pour les serveurs d’IA.

Le verre et la céramique, des pistes à plus long terme

Les noyaux en verre et les interposeurs en céramique sont en cours de développement pour répondre aux enjeux de stabilité dimensionnelle et de gestion thermique des boîtiers de très grande taille. Un noyau soutient le substrat, tandis qu’un interposeur fournit des connexions denses entre les puces. Ces composants occupent des places différentes dans le boîtier et nécessitent des procédés de fabrication distincts.

Unimicron travaille sur des technologies de noyaux en verre et en céramique, ainsi que sur des substrats de conditionnement avancés. Nan Ya PCB teste des substrats en verre et développe des matériaux de noyau dont le coefficient de dilatation thermique est inférieur à trois parties par million et par degré Celsius. Kinsus participe au développement de procédés pour le verre et la céramique avec des partenaires du conditionnement des puces.

Les substrats organiques renforcés de verre contiennent déjà du tissu de fibres de verre. Un noyau en verre remplace la structure centrale de support par du verre, ce qui nécessite de nouvelles méthodes pour établir des connexions à travers celui-ci et maîtriser les défauts de fabrication. Les fournisseurs utilisent aussi le routage automatisé et des règles de conception qui aident les ingénieurs à éviter les configurations difficiles à fabriquer.

Les calendriers de développement dépassent la période de pénurie immédiate. Le procédé de conditionnement sur panneau de TSMC, CoPoS, vise une production d’essai en 2027 et une production de masse au second semestre 2028. La production à l’échelle commerciale de sa technologie de noyau en verre est prévue après 2030. La production actuelle de substrats ABF organiques devrait donc supporter l’essentiel de l’expansion jusqu’en 2028.

Les échéances et les enjeux économiques à surveiller

L’Association taïwanaise des circuits imprimés et l’Institut de recherche en technologies industrielles évaluent la valeur mondiale de la production de substrats à 14,75 milliards de dollars en 2025, en hausse de 18,5 %, et prévoient 19,51 milliards en 2026, soit une progression de 32,3 %. Cela représente une augmentation de 4,76 milliards de dollars en un an pour l’ensemble du marché des substrats.

Les prochaines échéances indiquent à quel moment les investissements pourraient commencer à atténuer les tensions, et quand la complexité des produits pourrait les accentuer de nouveau :

• Quatrième trimestre 2026 : les fournisseurs visent un rendement d’environ 50 % pour les substrats EMIB.
• Premier trimestre 2027 : l’objectif de rendement des substrats EMIB passe à environ 60 %.
• Deuxième trimestre 2027 : les capacités supplémentaires d’Unimicron soutenues par les réservations de Nvidia devraient commencer à entrer en service.
• Troisième trimestre 2027 : Samsung Electro-Mechanics vise le début de la production en volume issue de son expansion ABF.
• Milieu de 2028 : l’expansion réservée d’Unimicron devrait atteindre sa pleine capacité prévue.
• 2029 : Kinsus vise une capacité trimestrielle de 80 millions d’unités ABF.

J.P. Morgan estime que les substrats des accélérateurs de nouvelle génération pourraient afficher des primes de prix de vente moyennes supérieures à 50 %. La hausse du coût des matériaux et les difficultés de production absorberont une partie de cette augmentation. Les fournisseurs qui disposent d’allocations fiables de matériaux, de rendements élevés et d’une production qualifiée sont les mieux placés pour transformer la tension sur l’offre en hausse de leurs bénéfices.

Pour les fabricants de puces et les opérateurs de centres de données, cela se traduit concrètement par des achats plus précoces et une participation plus étroite à la planification de la production. Le lancement d’un processeur dépend de plus en plus de la réservation de son substrat plusieurs années à l’avance, puis de la bonne coordination des calendriers d’approvisionnement en matériaux, de livraison des équipements et de production.

Points clés

• Les boîtiers d’IA consomment davantage de surface de substrat et de couches de câblage par puce, ce qui accroît la charge des usines plus rapidement que ne le laisse penser le seul nombre de puces.
• J.P. Morgan prévoit une croissance annuelle de la demande d’ABF de 34 % à 40 % entre 2026 et 2028, contre une croissance des capacités d’environ 9 % à 12 %.
• Certains équipements mettent 30 mois à être livrés, tandis que certains matériaux essentiels pourraient connaître un déficit d’offre de 20 % en 2027.
• Nvidia et d’autres acheteurs ont recours aux réservations, aux contrats de plus longue durée et aux avances pour sécuriser la production future.
• Les principaux ajouts de capacités sont prévus en 2027 et 2028, mais l’offre utilisable dépendra des matériaux, des rendements et de la qualification par les clients.
• Les technologies du verre et de la céramique progressent, tandis que les substrats ABF organiques restent au cœur de l’expansion actuelle.