Evolution temporelle de l’empreinte carbone des semi-conducteurs

Empreinte carbone semi-conducteurs : analyse

L’empreinte carbone des semi-conducteurs est au cœur des enjeux du numérique responsable.
Cet article en analyse l’évolution dans le temps. Il montre que chaque unité de service présente une empreinte carbone en baisse, en production comme en usage, avec un gain estimé à 17 % par an selon IJO.

En plus précis… Chaque unité de service rendu par un semiconducteur neuf (un cœur, un kilooctet de RAM, un gigaoctet de mémoire flash), lorsqu’elle est exploitée dans les mêmes conditions (nature de l’électricité d’utilisation et tâche à accomplir) a une empreinte carbone de production (scope 1, 2 et 3 amont) et d’utilisation (scope 3 aval) en baisse de 17% par année d’écart avec la génération précédente¹.

Cette valeur de 17% est une révision d’une ancienne valeur IJO à 22%.

Nous affirmons cet élément chez IJO, d’une part en raison des éléments factuels ci-après (paragraphe 1 à 7), d’autre part, en appliquant les principes qui s’imposent à nous en raison de nos certifications professionnelles (paragraphe 8).

1) La densification au cours des ans du service rendu par unité de surface répond à loi de Moore

La loi de Moore est empirique et rend compte des progrès continus de l’industrie du semi-conducteur, qui influencent directement l’évolution de l’empreinte carbone des semi-conducteurs. Elle met en évidence ces dynamiques industrielles. Dès les années 60, Gordon Moore a observé que la densité des transistors par unité de surface doublait tous les 18 mois. Cette densification rapide s’est légèrement ralentie. Pendant de longues années, de 1970 à 2010 environ, ce doublement est intervenu tous les deux ans (voir Annexe Graphique A2). On observe désormais depuis 5 à 10 ans que ce progrès est peut-être en réduction et devient un doublement tous les 3 à 4 ans pour les transistors, soit un gain annuel de ramené de 30% à 18% en surface par transistor.

• Cette performance est vraie aussi pour les mémoires RAM et DRAM dont le transistor est le composant essentiel. (voir en note la question de l’empilage 3D² sans objet pour notre étude)
• Un gain annuel un peu réduit pour les puces de calcul (microprocesseur type Intel, AMD, Apple…).

IJO recommande de prendre pour la suite le chiffre de 22% comme gain annuel issu de la densification³.

[1] Pour trois ans, il faut prendre [1 – 83%³] et non 3x 17% pour la baisse, sinon on attendrait 100% de baisse en 6 ans
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Transistor_count Voir le graphique L’empilage de plusieurs couches pour les DRAM consiste juste à multiplier par autant le nombre de cellules RAM et l’empreinte carbone. Cela n’apporte pas en première approche de gain carbone par unité de service
[3]  Il faut noter une étude discordante du think tank allemand Interface, qui compile d’autres ou les mêmes données publiques  « https://www.interface-eu.org/publications/chip-productions-ecological-footprint#annex-a  parle d’un ralentissement récent des progrès, le quantifie peu, le discute peu selon nous, puis l’attribue au coup de frein créé par l’épisode Covid, sans reprendre une vue plus large. 

2) Le besoin en ressources par unité de surface augmente modérément

L’empreinte carbone des semi-conducteurs dépend en grande partie des processus de fabrication. La production d’une plaque de semiconducteur avec ses éléments actifs mobilise dans une fonderie silicium trois procédés dominants dans l’empreinte carbone et avec des ordres de grandeurs comparables en l’état des technologies au début des années 2020 :

• l’extraction des matériaux,
• la gravure des composants,
• le relâchement dans l’atmosphère des composants fluorocarbures qui nettoient le wafer et portent les atomes dopants.

La gravure nécessite des lasers et de l’électricité. L’électricité utile est globalement proportionnelle à la surface à graver, soit la surface de la plaque de silicium (wafer). Le graphique IMEC A2 montre bien sûr une progression de l’énergie nécessaire, mais in-fine, le gain annuel par transistor est de 12%/an.

La question essentielle sera plus loin celle de l’empreinte carbone de l’électricité utilisée dans la fonderie. Elle se traite potentiellement au niveau de l’usine avec des investissements élevés des producteurs d’électricité.

Le nettoyage et le dopage nécessite des gaz fluorocarbure à effet de forçage radiatif élevé. La quantité de gaz nécessaire est globalement proportionnelle à la surface à doper, soit la surface de la plaque de silicium. Le graphique IMEC A3 montre bien sûr une progression de l’énergie nécessaire, mais in-fine, le gain annuel par transistor est de 15%/an.

La question essentielle pour le réchauffement climatique engendré par les étapes de production sera plus loin celle de l’élimination de ces gaz utilisés dans la fonderie. Elle se traite potentiellement au niveau de l’usine avec des investissements élevés des fondeurs eux-mêmes.

La demande en matériaux pour la production de puces électroniques bénéficie de progrès, mais il y a consensus dans la littérature quant à une augmentation du poids du « sac à dos » d’environ 2% à 4% par an. Le besoin en énergie par kilogramme de minerai dérive aussi d’environ 2% par an par kilogramme. Ramené au transistor, la baisse avec le temps est par contre bien plus forte que pour l’électricité de l’usine et les gaz dopants, et d’environ 15% par an et par transistor. Les perspectives de décarbonation pour l’approvisionnement en minerais sont mauvaises, bien sûr.

Nous ne discutons pas dans cette note la question de l’eau de haute pureté nécessaire aux procédés semi-conducteurs. Les volumes nécessaires sont croissants. La pureté requise va également en croissant. L’eau à fournir requiert de l’énergie, et cette énergie devra aussi être décarbonée.

On trouve des quantifications des éléments ci-dessus notamment dans les rapports carbone des fabricants déposés au CDP, dans les travaux de l’institut belge IMEC⁴ et notamment ses publications sur la réduction de l’empreinte carbone.

IJO y ajoute son attention aux empreintes considérables des équipes de design (bureaux, équipements de calcul et de bureautique, déplacement) – environ 1,5 à 2 millions de personnes dans le monde – , mais cette population de la même manière est moins rapidement croissante (2% à 4%) que la disponibilité des transistors (+35% par an)

In fine, on peut faire une synthèse des gains estimés :

• réduction annuelle par transistor du besoin en électricité dans la fonderie : 12%
• réduction annuelle par transistor du besoin en gaz à forçage radiatif dans la fonderie : 15%
• réduction annuelle par transistor du besoin en combustible fossile pour les matériaux : 15%
• réduction annuelle par transistor du besoin en émission carbone pour les équipes du secteur semi-conducteur : 30%

Ainsi, ces éléments permettent de mieux comprendre la dynamique globale de l’empreinte carbone des semi-conducteurs

IJO recommande de considérer que le besoin en ressources fossiles venus des processus semi-conducteurs, avant effet des changements dédiés à la réduction de ce besoin (électricité renouvelable, abattement, voir plus loin), est en baisse de 15% par an et par transistor.

3) Pour certains types de semiconducteurs, les fabricants privilégient d’utiliser le gain en finesse de gravure pour augmenter la performance des produits, jusqu’au point où cette montée en performance annule le gain en densité

Quelques exemples ont été repérés par IJO au cours de l’année 2025 :

• Les écrans LED gagnent en luminosité, en contraste, augmentent leur définition. Pour les LED, IJO a trouvé une quasi-élimination du gain par unité de surface (voir plus loin)
• Les puces RAM et SDRAM tantôt baissent leurs coûts, tantôt gagnent en vitesse de lecture/écriture, réduisent les taux d’erreurs sur la lecture / écriture. Il y a une dispersion désormais en ce qui concerne les besoins entrants des mémoires SSD de technologie TLC, SLC, MLC avec des services par gigaoctet traité devenant différents.
• Les calculateurs par contre compensent le freinage de la loi de Moore par un travail sur de nouvelles architectures. Aux bien connues CPU et GPU, ce sont ajoutées les familles de NPU (network processing units), TPU (tensor processing units)

Ces évolutions influencent directement l’empreinte carbone des semi-conducteurs.

Par rapport à nos estimations des années 2021-2024, nous pensons chez IJO que cette inflexion doit stimuler la réflexion des acheteurs de produits finis, les conduire à discriminer parmi leurs besoins, les pousser à interroger les fournisseurs de produits complexes (PC, serveurs, routeurs, services cloud, écrans) . Ces derniers connaissent bien les composants qu’ils embarquent dans leurs produits et services, et l’empreinte carbone des produits

[4]Voir notamment le grand effort https://www.imec-int.com/en/expertise/cmos-advanced/sustainable-semiconductor-technologies-and-systems-ssts et toute sa base documentaire

Toutefois, ces résultats doivent être interprétés avec prudence.

Avant étude « volontariste » de son besoin, nous recommandons par prudence à un utilisateur de produits et services numériques de remplacer la tendance de baisse « moyenne » de 15% de la fin du deuxième paragraphe par une baisse moyenne conservatrice de 10%.

A noter que cet effet rebond, au niveau de la puce, est différent d’un autre effet rebond, celui qui conduit tous les utilisateurs, individuels, développeurs de code, à augmenter leur usage de ces technologies devenues plus efficaces, voire toute l’industrie à se lancer dans l’intelligence artificielle générative, voire générale.

4) La décarbonation des entrants se produit déjà et devrait se produire encore à un rythme rapide, aux dires des entreprises et selon les observateurs spécialisés

Pour la gravure, la question essentielle est celle de l’empreinte carbone de l’électricité utilisée dans la fonderie. Il faut que la fonderie s’approvisionne en électricité bas carbone, nucléaire ou renouvelable. Cet approvisionnement se traite usine par usine, avec l’aide d’opérateurs tiers, mais au prix d’investissements élevés, parfois longs et complexes à positionner dans l’environnement géographique du fondeur, mais sans problème scientifique majeur.

Pour les gaz de nettoyage et de dopage relevant du scope 1, la question essentielle est d’abord celle de leur recapture, autour d’unités de production en surpression. Peu recyclables, ces gaz doivent ensuite être détruits (en anglais « abatement »). Cet effort se réalise aussi au niveau de l’usine, mais avec des investissements du fondeur. Les sociétés fournissant ces matériels de traitement des fumées sont nombreuses, les progrès de l’industrie sont rapides, mais l’insertion de ces équipements est difficile dans un site existant. Les changements de génération technologique sont des occasions importantes de faire ces progrès. La pression va augmenter sur les fondeurs, car les satellites européens du programme Copernicus lancés en 2025 et 2026 vont dénoncer au grand public les fonderies qui n’auront pas fait ces investissements.

L’extraction des matériaux partout sur la planète ne bénéficie pas de perspectives de gains satisfaisantes.

L’empreinte carbone des équipes peut bénéficier de tous les progrès bien connus (déplacement, électricité, efficacité des bâtiments) et en sus des éventuels progrès des semiconducteurs nécessaires aux équipements de calcul et de bureautique.

L’évolution de l’empreinte carbone des semi-conducteurs repose également sur les dynamiques de décarbonation industrielles. Prenant en compte tout cela, plusieurs publications majeures ont annoncé des perspectives de réduction importantes de l’empreinte carbone des semiconducteurs.

McKinsey annonce que 92% du CO2 émis par l’industrie sera réduite par des investissements inférieurs à 25 € la tonne⁵.

[5] https://www.mckinsey.com/industries/semiconductors/our-insights/sustainability-in-semiconductor-operations-toward-net-zero-production exhibit 4

IMEC, un organisme belge de recherche technologique coopérative regroupant tous les acteurs de la chaîne du semi-conducteur, a publié des graphiques⁶ montrant comment les différents paliers technologiques nécessitent par unité de surface et au fur et à mesure des paliers à chaque fois davantage d’énergie, à chaque fois davantage de gaz fluorés avec un pouvoir radiatif cumulé croissant (voir plus haut), mais IMEC a publié aussi ses idées et un graphique important (notre référence A4 ci-dessous) quant à une baisse future importante des , pour un émissions⁷ total de 84 %.

Tech Insight⁸ , un organisme de recherche documentaire consacré aux semiconducteurs publie (graphique A5) aussi ses propres hypothèses, en considérant comme certaines des baisses sur 7 ans de 45% (composants logiques), de 57% (mémoires NAND) et 79% (mémoires DDRAM), soit des gains annuels par wafer de 8%, 11% et 20% compensant de plus les effets cités par nous dans le point 2 (hausse de 7% par an). Enfin, ces analyses permettent de structurer la lecture globale du sujet.

Ces trois acteurs annoncent des baisses rapides et amples, avec un ordre de grandeur compris entre 60% et 90%. Cela confirme les perspectives de réduction de l’empreinte carbone des semi-conducteurs.

Par ailleurs, ces publications se concentrent sur les étapes de production, et ne traitent pas les l’empreinte carbone des activités intellectuelles. Mais notre propre expérience de l’étude de l’empreinte carbone des activités intellectuelles (ingénierie, conseil services informatiques) montre que cette part aussi pourra se réduire avec des investissements de coûts raisonnables.

IJO a constaté par ailleurs que les annonces environnementales de TSMC, Global Foundry, ST Microelectronics, Intel, SK Hynix, sont très documentées, depuis de nombreuses années, liées à des projets identifiés, ou inscrits dans la durée, et se traduisent déjà dans les rapports annuels par des résultats concrets. Il s’agit d’abord d’investissements réalisés, de chiffres publiés et audités de niveau entreprise. Il s’agit encore d’investissements à venir expliqués.

IJO est convaincu que certains produits, parfois certains fournisseurs de semiconducteurs, au niveau de l’ensemble de l’entreprise feront porter leur programme de réduction des causes du réchauffement sur toute leur empreinte carbone amont, au point de réduire la totalité de celle-ci d’au moins 25% pour chaque décennie, malgré a) la hausse du nombre de wafers fabriqués et b) la hausse du besoin en ressource par wafer. Ce gain interviendra en complément du gain obtenu par la densification discutée dans les paragraphes 1 à 3. Ce gain proviendra des thèmes suivants :

• Elimination (abatement) des gaz à effet de serre, avant leur dispersion dans l’atmosphère, jusqu’à 95%.
• Conversion à l’énergie renouvelable ou nucléaire de l’électricité nécessaire aux usines, aux équipes, aux unités de préparation de l’eau, jusqu’à 95%
• Pression mise sur les fabricants de machines d’équipements

L’ordre de grandeur de la croissance à venir de la production de wafers est d’environ un doublement pour les dix prochaines années. Les fabricants font donc l’hypothèse qu’ils vont gagner plus de 50% en ce qui concerne l’empreinte carbone des entrants par wafer pour atteindre le résultat d’entreprise cité. Ce gain de 50% reste inférieur aux 60% à 90% des analystes, et nous le retenons par prudence.
Le gain de décarbonation des entrants (scope 1 2 et 3 amont) pourrait donc ressortir à -7% en rythme annuel par wafer. Ce gain est constaté après compensation comme dit plus haut de l’effet du paragraphe 2 (légère hausse des entrants par wafer).

En combinant cette décarbonation (-7%) aux densifications des paragraphes 1 (densité -15%), et à l’effet rebond de notre paragraphe 3 (effet rebond sur la puce de +5%), nous faisons le pronostic d’un gain carbone vraisemblable par unité de service rendu de 17% par an.

Nous pensons qu’un client utilisateur final, même confronté à des fournisseurs ayant des rythmes différents, peut construire son propre plan avec l’idée qu’il obtiendra des informations et des confirmations lui permettant de vérifier ce progrès de 17% par an au niveau des briques qu’il mettra en œuvre dans le produits électroniques et les services achetés.IME

[6] https://www.imec-int.com/en/articles/environmental-footprint-logic-cmos-technologies graphique Electrical Energy (kWh/wafer) et graphique CO2eq (kg/wafer) – annexes A2 et A3
[7] IMEC SSTS white paper / the Green transition of the IC industry https://www.imec-int.com/en/expertise/cmos-advanced/sustainable-semiconductor-technologies-and-systems-ssts/stss-white-paper graphic 4
[8] https://semiwiki.com/semiconductor-services/techinsights/340325-iedm-2023-modeling-300mm-wafer-fab-carbon-emissions/

5) Décarbonation en utilisation

La décarbonation de la phase d’utilisation doit s’appréhender en regardant quasi exclusivement la consommation électrique, qui constitue un levier déterminant dans l’évolution de l’empreinte carbone des semi-conducteurs, autour de quatre sujets :

➤ i. La baisse de l’électricité nécessaire par unité de service rendu (un gigaoctet stocké, un calcul dans un processeur). Ce sujet dépend du fondeur
➤ ii. Le régime de marche (objet éteint, en veille, objet en fonctionnement moyen ou intense), ce que nous appelons le foisonnement ou l’allocation et ne discutons pas ici
➤ iii. La sobriété de l’usage des ressources (calcul, stockage), qui dépend du besoin fonctionnel pris à haut niveau et de la programmation
➤ iv. Le degré d’intensité carbone de l’électricité utilisée

Nous pouvons nous concentrer ici sur le premier sujet i.

Commençons par un phénomène très simple, la puce ne peut pas prendre feu. La dissipation possible qui résulte du passage dans les pistes et les transistors sera bien sûr augmentée par l’efficacité des systèmes de refroidissement. Mais in fine, elle limitée par unité de surface. Et donc, la baisse de consommation par transistor est cherchée et obtenue par les constructeurs lors du passage à un palier plus dense. On peut reprendre les estimations quantitatives de nos paragraphes 1 et 3. Gain de 22% d’abord, perte de 5% ensuite. On trouve un besoin électrique par unité de service rendu en baisse de 17% par an, à traiter selon nos alinéas ii., iii. et iv.

6) Synthèse provisoire

Un levier particulièrement efficace consiste à sortir des pilotages en silo.
Nous recommandons en synthèse, lorsque l’utilisation d’un chiffre moyen est recherchée, de retenir le chiffre suivant, dans le cadre d’une analyse globale de l’empreinte carbone des semi-conducteurs :

Fabrication :

1. Gain annuel de densification issu de la loi de Moore : 22% (-22%)
2. Prise en compte du besoin en ressources légèrement croissant par unité de surface : gain annuel moyen ramené à 15% (+7%)
3. Prise en compte de la conversion en gain qualitatif plutôt que de densification ; gain annuel moyen ramené à 10% (+5%)
4. Prise en compte du plan de progrès de décarbonation stricto sensu chez le fondeur : gain annuel augmenté et porté à 17% par unité de service rendu (processeur, gigaoctet) (-7%)

Nous pensons que ce chiffre de17% de gain pour l’empreinte carbone annuelle amont est conservateur

Utilisation

1. Gain annuel de densification issu de la loi de Moore : 22% (-22%)
2. Prise en compte de la conversion en gain qualitatif plutôt que de densification ; gain annuel moyen ramené à 17% (+5%)

IJO propose à ses clients de discuter avec ses fournisseurs et de rechercher un gain annuel d’empreinte carbone de 17% par unité de service rendu venu du silicium.

Ce gain est plus bas que celui qui résultait de nos précédents travaux. Nous parlions sur la période 2021-2024 de 22% et l’avons encore utilisé en 2025. Cette moindre baisse provient de deux grandes causes, un ralentissement de la loi de Moore et un gain qualitatif sur les puces qui consomme de la surface de silicium et des ressources, d’une façon assez variable. Dans l’autre sens, les progrès possibles de décarbonation sont confirmés par de nombreuses publications de 2024 et 2025, et par les travaux des industriels eux-mêmes.

7) Résultats pour des séries de composants

On trouve peu d’études par technologie avec des séries longues d’empreinte carbone de niveau composant (product carbon footprint = PCF) publiées par les fournisseurs. Aucune ne propose une analyse détaillée des résultats présentés, ce qui rend encore partiellement incertaine l’évaluation de l’empreinte carbone des semi-conducteurs.

IJO ne dispose que de deux jeux de données :

➤ Electronic goes green 2020
Le Fraunhofer Institut a repris un graphique d’une étude sur les mémoires flash destinées aux téléphones mobiles (voir notre figure A7). SK Hynix aurait obtenu selon cette publication un gain annuel de 13% pour des mémoires flash.

➤ Samsung 2025
Des données concernant des objets Samsung ont été fournies à un de nos clients:

La date de la réalité dont l’empreinte carbone est estimée dans la 4ème colonne n’est pas connue et pourrait être sans rapport avec la date d’arrivée sur le marché de la technologie et son empreinte carbone de l’époque.

Cette absence de séries venant des fournisseurs est un sujet de préoccupation sérieux pour IJO, qui continuera à être attentif. Les séries disponibles (Tech Insight, IMEC, Resilio) viennent de simulateurs de processus réalisés bien sûr par des acteurs engagés avec sincérité.

8) IJO applique des principes de travail rigoureux et dispose des certifications professionnelles nécessaires à la justification de ses positions

IJO est un cabinet de conseil et de recherche dans le domaine de l’empreinte climatique de l’industrie numérique. À ce titre, ses travaux contribuent notamment à mieux caractériser l’empreinte carbone des semi-conducteurs, en s’appuyant sur une recherche structurée selon 4 directions :

1. consulter les publications académiques (Berkeley, Stockholm, Fraunhofer Institute…)
2. consulter, connaître et étudier les organisations, les actions et les normes internationales climatiques (GHG Protocol, SBTI, CDP, Agence Internationale de l’Energie…)
3. consulter et étudier consulter les publications des grandes et petites organisations professionnelles (Semiconducteur Industry Association, INR…), les contenus des grandes et petites bases de données (Ecoinvent, ADEME, TCO, PAIA, GABI, Boavizta, Rejoose, Resilio…) et les travaux des sociétés de conseil et de recherche spécialisées dans les semiconducteurs (Imec⁹ , Tech Insight¹⁰ ) ou dans la réduction du changement et des effets du changement climatique comme Carbone 4.
4. étudier les publications des grandes entreprises offreurs de services et de produits numériques, tant au niveau entreprise qu’au niveau des fiches produits et des calculateurs d’empreinte environnementales des produits et des prestations

IJO dispose de deux accréditations essentielles :

1. La formation AFNOR d’auditeur CSRD, permettant de donner un avis sur la déclaration d’une société créant un rapport de type taxonomie ou CSRD.
2. le double certificat de l’Institut de Formation du carbone permet de réaliser des empreintes carbone pour compte d’autrui et de certifier des travaux carbone. On ne saurait trop insister sur la priorité mise par cette formation sur la recherche d’ordre de grandeur pertinents, plutôt que sur l’usage de données inadéquates quant à la date de la réalité décrite.

Conclusion:

Un utilisateur de produits et services numériques qui construit sa trajectoire carbone a besoin d’estimer l’empreinte carbone des composants qu’il achèterait dans le futur.

Nous maintenons notre idée qu’une bonne réflexion situe à 17% le gain annuel d’empreinte carbone à rechercher, à discuter avec les fournisseurs, avant d’investir éventuellement une partie de ce gain dans une croissance en volume, de calcul, de données stockées, de logiciels fournis aux utilisateurs internes et externes. Dans ce contexte, l’empreinte carbone des semi-conducteurs constitue un indicateur clé pour piloter une stratégie numérique responsable : en comprendre l’évolution permet aux entreprises d’anticiper leurs trajectoires carbone, d’adapter leurs choix technologiques et d’intégrer ces enjeux à leurs décisions d’achat et d’architecture IT, afin de concilier performance, maîtrise des impacts environnementaux et exigences réglementaires.

Pour aller plus loin, IJO propose des formations en éco-conception des services numériques et en achats IT responsables.

[9]   https://www.imec-int.com/en/expertise/cmos-advanced/sustainable-semiconductor-technologies-and-systems-ssts
[10]   https://www.techinsights.com/sustainability/sustainability-insights 

Annexe :

Graphique A1 :

Sur le graphique ci-dessous, la progression cumulée d’un facteur 10 millions en 45 ans de 1975 (5 000 transistors) à 2020 (50 000 000 000 transistors) est un gain annuel en densité de 43% et un gain de surface par transistor de 30% . https://assets.ourworldindata.org/uploads/2020/11/Transistor-Count-over-time.png

Graphique A2 :
Sur le graphique ci-dessous, la quantité d’électricité par unité de surface augmente légèrement au cours des ans. https://www.imec-int.com/en/articles/environmental-footprint-logic-cmos-technologies

28 nm technology was introduced commercially and appeared in production in 2010. La densité était à l’époque d’environ 13 à 14 millions de transistors par mm2
2 nm technology was introduced commercially and appeared in production in 2025. TSMC et IBM annoncent les uns et les autres plus de 300 millions de transistor par mm². TSMC leads the industry for both.

Cette densification d’un facteur 24 pour 15 ans correspond à un gain annuel de 19% de surface nécessaire pour chaque par transistor.

Electrical Energy requirements has grown for 400 kWh/wafer to 1400 kWh/wafer, that is a multiplication by 3.5. Ramené au transistor, c’est un gain d’un facteur 7 sur 14 ans et d’un facteur annuel d’environ 12%.

Graphique A3 :

Sur le graphique ci-dessous, le pouvoir de forçage radiatif en kgCO2/par unité de surface augmente légèrement au cours des ans. https://www.imec-int.com/en/articles/environmental-footprint-logic-cmos-technologies

Sur la même période de 15 ans, on passe de 125 kgCO2 /wafer à 340 kgCO2 /wafer de gaz à forçage radiatif soit une multiplication par 2,7 face à une densification d’un facteur 24. C’est donc un gain sur la période d’un facteur 9 et d’un facteur annuel d’environ 15%.

Graphique A4 :

Sur le graphique ci-dessous, les deux baisses importantes possibles sont présentées dans l’ordre suivant : d’abord la destruction des gaz (ce qui réduit l’empreinte de 1 kg à 0,57 kg, soit une baisse de 43%), puis le passage en électricité peu carbonée (ce qui réduit l’empreinte carbone de 0.57 kg à 0.16 kg). Au total, il s’agit d’une baisse accessible de 84%. En sens inverse, passer d’abord en électricité peu carbonée aurait réduit l’empreinte initiale de 41%. https://www.imec-int.com/en/expertise/cmos-advanced/sustainable-semiconductor-technologies-and-systems-ssts/stss-white-paper

Graphique A5 :

https://semiwiki.com/semiconductor-services/techinsights/340325-iedm-2023-modeling-300mm-wafer-fab-carbon-emissions/   figure 9 ; un travail de 2024 de Scotten Jones de la société Tech Insight.
Voir les calculs dans le corps de notre texte

Graphique A6 :

Le travail de Tech Insight Scotten Jones comprend des données par node technologique (un node serait appelé palier en français) qu’un groupe d’autres auteurs a rassemblé dans le graphique ci-dessous (mais les données sont bien des données Tech Insight).
Le graphique montre des baisses d’empreinte carbone par gigaoctet d’un facteur 3 (Samsung), 3 (Micron) à 5 (SK Hynix). Nous n’avons pas cherché les années et le pas de temps qui correspondent à ses gains.

EcoServe: Designing Carbon-Aware AI Inference Systems
Yueying Li, Zhanqiu Hu, Esha Choukse^†, Rodrigo Fonseca^†, G. Edward Suh*, Udit GuptaCornell Tech ^†Microsoft Azure Research – Systems ^*Cornell and NVIDIA Research

Graphique A7 :

Sur le graphique ci-dessous, plus ancien, l’empreinte carbone pour des puces SDRAM est montrée sur une durée de 7 à 8 ans et la seule série longue concerne SK Hynix :

• Prenons 2011 et 25 gCO2/gigaoctet comme point de départ
• Prenons 2019 et 8 gCO2/gigaoctet comme point d’arrivée
• Gain annuel moyen 13%

Figure 5 :GHG emission per GB storage capacity of Flash chips and average storage capacity of smartphone, based on [¹⁶], [¹⁰] Electronics Goes Green – Fraunhofer 2020

Graphique A8 :

Série temporelle : cartes graphiques NVIDIA (AIB Gigabyte) – RTX 20 → 30 → 40
Méthode: PCF/LCA publiés par le fabricant de cartes (Gigabyte). Les rapports donnent l’empreinte totale (cradle-to-grave) d’une carte graphique complète et ventilent en % la part « Manufacturing » (fabrication).
NB : cela inclut le GPU + PCB + composants. Les pourcentages « Manufacturing » ci-dessous sont ceux du document.

• GeForce RTX 2080 Gaming OC 8G (Gigabyte)
  Empreinte totale : 40,20 kg CO₂e. Part Manufacturing : 7,1 % (soit ~2,86 kg CO₂e si l’on isole la fabrication). csr.gigabyte.tw
• GeForce RTX 3090 Gaming-24GD (Gigabyte)
  Empreinte totale : 79,16 kg CO₂e. Part Manufacturing : 4,8 % (~3,80 kg CO₂e).
• GeForce RTX 4090 Gaming OC 24GD (Gigabyte)
  Empreinte totale : 143,90 kg CO₂e. Part Manufacturing : 2,0 % (~2,88 kg CO₂e).

Bilan :

Gain apparent “simplifié” : division par 3 en 4 an, soit un gain annuel de 32% pour chaque gigabyte joueur !
Attention, cette série utilise le calculateur IMEC net zero et n’est donc pas une série « propriétaire »

Apple :

M1 MacBook Air & Mac mini Apple (2020)

• MacBook Air (13 pouces, M1, 250 Go, Intel Core i3) Empreinte carbone totale estimée à 170 kg CO₂e, basée sur un LCA complet (cycle de vie complet : matériaux, fabrication, transport, usage, fin de vie).
  https://www.apple.com/environment/pdf/products/notebooks/13-inch_MacBookAir_PER_Nov2020.pdf

M2 MacBook Air 15 pouces Apple (2023)

• MacBook Air 15″ avec M2 (256 Go) Empreinte carbone totale estimée à 139 kg CO₂e (cycle de vie complet).
  https://www.apple.com/environment/pdf/products/notebooks/MacBook_Air_15-inch_PER_June2023.pdf

Soit un gain annuel apparent de 7%. La mémoire est la même. Mais l’écran est plus grand de 40% en surface, il y a 30% de cœurs en plus. Le gain réel est donc plutôt de 12% à 15% par an.