Production-network embedding and embodied carbon–energy footprints in semiconductor supply chains: An MRIO scenario analysis of Taiwan, Japan, and the United States
En utilisant une analyse entrées-sorties multi-régionale de Taïwan, du Japon et des États-Unis, cette étude révèle que les empreintes carbone et énergétiques incorporées des chaînes d'approvisionnement des semi-conducteurs sont principalement déterminées par l'enchâssement dans le réseau de production en amont plutôt que par l'efficacité directe ou le mix électrique du site de fabrication hôte.
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Lorsque nous achetons un smartphone ou un ordinateur, nous pensons souvent à l'appareil lui-même, mais l'histoire de sa création commence bien avant qu'il n'atteigne l'étagère d'un magasin. Cela commence par un vaste réseau invisible d'usines, de mines et de centrales électriques qui travaillent ensemble pour transformer les matières premières en ces minuscules puces qui rendent la vie moderne possible. Ce réseau est connu sous le nom de chaîne d'approvisionnement. Depuis des décennies, le monde dépend fortement d'un lieu spécifique pour fabriquer ces puces : Taïwan. Cependant, à mesure que les tensions mondiales augmentent et que les nations cherchent à sécuriser leurs propres chaînes d'approvisionnement, il existe une pression croissante pour déplacer cette production vers d'autres pays comme le Japon et les États-Unis. La grande question pour les décideurs politiques et les écologistes est simple : si nous déplaçons les usines, le coût environnemental de la fabrication de ces puces diminue-t-il, ou reste-t-il le même ? La réponse n'est pas aussi évidente qu'il n'y paraît, car l'impact environnemental d'un produit ne dépend pas seulement de l'usine qui le fabrique, mais de l'ensemble du réseau de fournisseurs qui l'alimente.
Une équipe de chercheurs de l'Université de Kyushu s'est donné pour mission de répondre à cette question en examinant les coûts cachés d'énergie et de carbone intégrés dans la production de semi-conducteurs. Ils n'ont pas construit de nouvelles usines ni mené d'expériences physiques. À la place, ils ont utilisé un puissant modèle informatique qui cartographie la manière dont l'argent et les marchandises circulent entre les différentes industries à travers le monde. Ce modèle leur a permis de comparer le réseau de production réel à Taïwan avec les réseaux de production existants au Japon et aux États-Unis. Ils ont posé une question spécifique de type « et si » : si la même valeur de semi-conducteurs produite à Taïwan était plutôt produite en utilisant les chaînes d'approvisionnement présentes au Japon ou aux États-Unis, quelle quantité de carbone et d'énergie serait nécessaire en moins ? Leur objectif était de comprendre si l'emplacement de l'usine importe davantage, ou si le réseau invisible de fournisseurs derrière l'usine est ce qui détermine réellement l'empreinte environnementale.
Les chercheurs ont découvert que la réponse se trouve profondément au sein de ce réseau invisible. Lorsqu'ils ont simulé le déplacement de la production vers le Japon ou les États-Unis en utilisant les chaînes d'approvisionnement existantes dans ces pays, les résultats ont été spectaculaires. La quantité de dioxyde de carbone associée à la fabrication des puces chuterait de près de 89 % au Japon et de près de 94 % aux États-Unis par rapport à la situation actuelle à Taïwan. De même, l'énergie requise pour produire la même valeur de puces chuterait de plus de 96 % au Japon et de plus de 97 % aux États-Unis. Ces chiffres ne sont pas de simples ajustements ; ils représentent un changement massif de l'impact environnemental. Cependant, l'étude précise que ces résultats ne sont pas des prédictions selon lesquelles le déplacement d'une seule usine permettrait automatiquement de réaliser ces économies. Ils montrent plutôt la différence entre le réseau spécifique de fournisseurs à Taïwan et les réseaux différents au Japon et aux États-Unis.
Pour comprendre pourquoi les économies étaient si importantes, les chercheurs ont décomposé les chiffres pour voir précisément d'où provenaient les émissions. Ils ont découvert qu'à Taïwan, l'empreinte carbone élevée n'est pas causée par l'inefficacité des usines de puces elles-mêmes, mais par l'électricité et les industries lourdes qui les approvisionnent. À Taïwan, le réseau électrique et les industries lourdes locales qui fournissent les matériaux sont très intensifs en carbone. Lorsque les chercheurs ont tenté d'isoler uniquement l'usine de puces et de ne remplacer que la source d'électricité, les économies étaient beaucoup plus faibles, faisant chuter l'empreinte carbone d'environ 20 à 23 % seulement. Cela a révélé que la différence massive observée dans la simulation complète provient de l'ensemble du réseau en amont. Les fournisseurs au Japon et aux États-Unis sont ancrés dans une structure économique différente qui est intrinsèquement moins lourde en carbone, avant même d'examiner l'usine de puces spécifique.
L'étude a également examiné si ces économies n'étaient qu'une illusion causée par la manière dont les données étaient comptabilisées. Ils ont vérifié que les résultats ne cachaient pas des émissions dans des catégories vagues ou des comptes « résiduels ». Les données ont montré que les émissions à Taïwan étaient concentrées dans des secteurs réels et identifiables comme l'électricité et l'industrie lourde, tandis que les émissions plus faibles au Japon et aux États-Unis provenaient d'un mélange de fournisseurs véritablement différent. En fait, le secteur des semi-conducteurs américain repose davantage sur des fournisseurs étrangers pour ses matériaux, tandis que le secteur taïwanais est profondément intégré à ses propres industries lourdes nationales. Cette différence structurelle est le moteur principal de l'écart environnemental. Les chercheurs ont également noté que le simple fait de rendre l'électricité plus propre dans les pays hôtes ne suffirait pas à expliquer la chute massive des émissions ; la façon dont toute la chaîne d'approvisionnement est construite importe plus que la seule source d'énergie.
En fin de compte, cette recherche suggère que les conséquences environnementales du déplacement de la production de semi-conducteurs sont liées moins à l'emplacement physique de l'usine qu'au réseau de production dans lequel elle est insérée. Si un pays construit de nouvelles usines de puces mais les connecte à une chaîne d'approvisionnement qui ressemble à celle de Taïwan — en s'appuyant sur les mêmes types d'électricité et d'industries lourdes intensives en carbone — les bénéfices environnementaux seront bien moindres que ce que les simulations suggèrent. L'étude ne prétend pas que le déplacement de la production est une solution garantie, et elle ne mesure pas d'autres facteurs comme l'utilisation de l'eau ou l'impact social sur les travailleurs. Elle fournit plutôt une carte claire des coûts cachés. Elle montre que pour les nations prévoyant de diversifier leurs chaînes d'approvisionnement pour des raisons de sécurité, l'étape la plus importante n'est pas seulement de construire l'usine, mais de comprendre et de remodeler l'ensemble du réseau de fournisseurs qui l'alimentera. Sans changer ce réseau, les gains environnementaux de la relocalisation pourraient rester hors de portée.
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