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Vous avez surement dû entendre parler de la crise liée à la pénurie de composants électroniques qui frappe autant l’industrie automobile que celle de l’électroménager et qui n’est pas prête de s’arrêter

 

Retrouvez l’article de Vincent, notre elephantech sur la partie hardware qui nous explique le contexte de cette crise et les solutions pour y faire face

 

Bonne année, bonne santé… et tous mes vœux pour la réception de vos composants !

 

Après une année 2021 marquée par la reprise et la relance industrielle, la demande est forte dans l’industrie et dans la « high-tech » grand publique. Mais l’engrenage mondial de fabrication de composants électroniques semble encore et toujours bien grippé, et sans doute que les difficultés d’approvisionnement continueront tout au long de cette année 2022…

 

15 ans que je travaille dans le domaine de l’électronique, et je n’aurai pas pu imaginer qu’un simple microcontrôleur de 2-3 euros puisse se vendre 120 euros, rareté oblige. Sans compter un délai d’attente de quelques semaines quand nous avions l’habitude d’être livré le lendemain.

 

Nombre de composants sont aujourd’hui impactés : transistors, microcontrôleur, mémoire, FPGA, logique, capteurs… Le Covid et ses effets secondaires sur le marché de l’électronique bouleverse l’industrie spécialisée.

 

  • Les confinements mondiaux ont créé un appel d’air à la consommation de produits telle que les ordinateurs, écrans, webcam, imprimantes, mais aussi les consoles de jeux, pour se divertir sans sortir
  • Les cartes graphiques performantes ont été prises d’assaut avec l’augmentation du nombre de mineurs de cryptomonnaie.
  • L’électronique continue sa diffusion et son expansion dans de nombreux produits du quotidien : trottinettes, vélos électriques, alarmes et capteurs domotiques, chauffage intelligent, volets et stores électriques, brosse à dents, et surtout la voiture…

Enfin, des éléments connexes viennent augmenter la pression sur la fabrication des semi-conducteurs tel que la mise en place par les Etats-Unis, en 2020, de restrictions sur le plus grand fabricant de semi-conducteur chinois.

 

Les entreprises américaines se sont donc tournées vers Tawain Semiconductor Manufacturing et Samsung, deux autres géants du domaine. Mais une sécheresse historique en 2021 à Taiwan a impacté la production déjà très tendue de semi-conducteur, ceux-ci demandant une forte proportion d’eau lors de leur fabrication, et dès lors la production n’arrive plus à suivre la demande.

 

Les entreprises qui développent et produisent des cartes électroniques pour les intégrer dans leurs produits se retrouvent donc bloquées par 1, 2, 10 composants de leur BOM (Bill Of Materials) introuvables chez les différents brokers, ou dans des délais extrêmement longs.

 

  • Parfois nous pouvons nous en sortir en trouvant des équivalents composants dans les mêmes boitiers (un circuit logique classique, un amplificateur opérationnel, un régulateur de tension…).

 

  • Parfois le composant est unique en termes d’empreinte sur la carte, et faute de disponibilité de celui-ci, il faut redessiner (re-router) la carte électronique pour accueillir en urgence un équivalent fonctionnel. Cela demande beaucoup de temps, de nouvelles validations électroniques, du logiciel à remanier et adapter, et par conséquent un certain coût.

 

  • Parfois le composant est unique physiquement et fonctionnellement. Aucun substitue n’est possible. Pour sortir la carte électronique il faut donc attendre longtemps, et/ou payer le prix fort pour acheter les quelques stocks de composants restant dans le monde. C’est d’ailleurs ce que l’on a pu voir en 2021 dans le marché automobile, où certains composants ont bloqué la fabrication de cartes électroniques qui ont interrompu la production des véhicules.

 

Quelles solutions pourrions-nous mettre en place à l’avenir pour amortir ces phénomènes de pénurie et ces dépendances technologiques ?

 

Tout d’abord, dès la conception de la carte électronique, il faut encore et toujours pour chaque composant penser seconde source, troisième source. Cela vaut autant pour les composants actifs (microcontrôleur, transistors, AOP…), que les composants passifs (résistances, condensateurs…). On se souviendra en effet en 2018 de la crise des composants passifs.

 

Dès la conception aussi, on doit être prudent sur l’exotisme, le caractère unique d’un composant. Prenons l’exemple d’une LED RGB (rouge-vert-bleu) à intégrer sur une carte. On peut trouver la LED aux spécifications idéales en terme par exemple de luminosité, diffusion, mais dans un boitier et avec une empreinte unique au constructeur. Il est préférable, sans doute, de se rabattre sur une LED avec une empreinte standard à plusieurs marques, même si celle-ci présente des caractéristiques moins optimales.

 

Microcontrôleur, microprocesseur, FPGA et mémoires constituent souvent le cœur du système des cartes électroniques. Ce noyau dure qui présente un impact très important si un des composants n’est plus disponible ou obsolète, se voit de plus en plus souvent relégué sur une carte dédiée, une carte fille, qui vient se connecter sur la carte principale. En cas de changement de technologie sur cette carte fille, seule celle-ci est impactée par un re-routage, et non le système électronique complet. On peut envisager cette solution de carte fille sur d’autres circuits électroniques particuliers et uniques dans leur conception.

 

Lors du routage de la carte, et dans la mesure du possible on peut aussi penser double empreinte sur les composants actifs et passifs spécifiques. Parfois même en seconde source nous pouvons choisir des composants qui s’encapsulent dans l’empreinte du composant initial, car leur boitier est plus petit. En cas de rupture de l’un, la carte électronique est prête à accueillir l’autre. L’impact est ainsi moins élevé pour adapter rapidement la production en cours.

 

Enfin, il faut être pro-actif, même si la bande passante des équipes n’est pas toujours dédiée à ce sujet : pro-actif sur la fin de vie ou l’obsolescence des composants. Des logiciels de gestion ou des outils Internet dans lesquels on rentre une BOM permettent de connaitre le cycle de vie en production de chaque composant électronique, et ainsi, en avance de phase de mettre à jour des design électroniques avant obsolescence. Et c’est d’ailleurs dans ce marché du composant très tendu que des lignes de production de composants sont brutalement arrêtées, car en phase de fin de vie ou trop peux demander dans le marché actuel. Ces lignes de production sont réquisitionnées pour les fortes demandes du moment sur les composants d’actualités.

 

 

L’électronique est en évolution et en croissance permanente. De nouvelles crises cycliques ne sont pas à exclure à l’avenir.

Cela demande bien sûre de la réactivité, mais c’est surtout dès la conception qu’il faut intégrer de nouveaux paramètres (interchangeabilité, cloisonnement sur carte fille, statut et cycle du composant lors de sa pose sur la schématique).

Le concepteur ne doit plus seulement assurer le bon fonctionnement de chaque circuit face au cahier des charges, il doit aussi de manière assez systématique envisager les questions suivantes :

 

  • Et si demain ce composant n’existait plus ?
  • Quelle part de risque assumons-nous ?
  • Quels leviers techniques mettons-nous en place ?

 

Nous remercions Vincent pour cet article complet

 

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