En Allemagne de l'Est, au cœur de la « Silicon Saxony », se dresse une usine de semi-conducteurs qui incarne à la fois la complexité et l'envergure. Ce projet de grande envergure agrandit un site de production existant et comprend environ 78 000 mètres carrés d’espace de fabrication, une salle blanche de 22 000 mètres carrés et un bâtiment central de services (CUB) de 40 000 mètres carrés, le tout conçu pour prendre en charge la prochaine génération de production de semi-conducteurs.
Exyte s’est vu attribuer le projet en 2023, ce qui en fait son deuxième plus gros contrat EPC (ingénierie, approvisionnement et construction) en Europe continentale. Ce projet démontre la capacité d’Exyte à réaliser des installations à grande échelle et hautement complexes avec rapidité, précision et qualité. Il met également en évidence la force de son approche intégrée de la réalisation de projets, de la conception à l’exécution.
Construite sur une superficie limitée, l'usine dispose d'une infrastructure souterraine très développée et a été réalisée selon une approche de construction largement préfabriquée.
Repenser les approches de conception traditionnelles
Pour mener à bien ce projet dans un espace très restreint, Exyte a dû repenser les approches de conception traditionnelles. Plutôt que de s’étendre vers l’extérieur, la solution a consisté à construire en profondeur, transformant ainsi une contrainte en un élément caractéristique du projet. Contrairement à la plupart des sites de semi-conducteurs, où les bâtiments de soutien clés, tels que le bâtiment central des services techniques (CUB), sont disposés autour de l’usine principale, l’empreinte au sol restreinte ne laissait aucune place à une extension horizontale. La réponse d’Exyte a consisté à déplacer la majeure partie de l’infrastructure technique sous terre.« Les travaux souterrains, à eux seuls, représentaient une ampleur sans précédent en Europe », ajoute Mark Britton, directeur adjoint du projet. Les niveaux les plus bas du bâtiment abritent désormais de vastes systèmes de soutien, qui constituent l’épine dorsale de l’installation. Des systèmes de traitement des eaux usées, dotés de réservoirs de stockage pouvant atteindre 25 mètres cubes, côtoient d’importantes installations de refroidissement, des infrastructures de distribution électrique et des systèmes de stockage d’eau à grande échelle, le tout soigneusement intégré sous le niveau du sol.
Cette configuration souterraine hautement sophistiquée a non seulement permis de résoudre le problème d’espace, mais a également permis une utilisation optimale de la surface disponible en surface, garantissant ainsi une maximisation des zones de production tout en préservant l’efficacité, la sécurité et la résilience opérationnelle à long terme.
Manuel Magg, directeur du projet Exyte
Avancées parallèles grâce à la fabrication hors site
Exyte a largement recouru à la fabrication hors site (OSM) dans le cadre de ce projet, dans une démarche stratégique visant à garantir une livraison plus rapide tout en palliant les contraintes d’espace. Des sections entières de l’infrastructure interne de l’usine, notamment les systèmes de traitement des produits chimiques, de gaz, d’eau, des eaux usées et d’évacuation des gaz d’échappement, ont été préassemblées en République tchèque voisine par Exentec, une filiale d’Exyte. Ces systèmes ont été intégrés dans de grands modules entièrement assemblés, mesurant environ sept mètres sur trois, avant d’être transportés à Dresde et mis en place directement par levage.
« L’OSM nous a permis de réaliser les travaux d’installation les plus complexes ailleurs », explique M. Magg. « Lorsque les modules sont arrivés sur site, ils ont pu être installés très rapidement, plutôt que d’être assemblés pièce par pièce dans un bâtiment très exigu. Cette approche a amélioré la sécurité et le respect du calendrier, tout en simplifiant la logistique grâce à la réduction des risques sur site et à la possibilité de mener de front la fabrication et l’installation. »
Directeur adjoint de projet, Mark Britton
OSM prend de la hauteur
La mise en place d’un réseau de gaines verticales d’environ 45 mètres de haut était nécessaire pour acheminer les gaz, les produits chimiques et les réseaux techniques à travers le bâtiment. Installer ces systèmes sur place aurait nécessité de soulever et de souder en hauteur des tuyaux pouvant atteindre un mètre de diamètre, ce qui aurait considérablement limité l’accès et ralenti l’avancement des travaux. Au lieu de cela, Exyte a conçu de grandes sections de colonnes montantes verticales, mesurant entre 18 et 20 mètres de hauteur, sous forme d’ensembles entièrement finis. Celles-ci ont été hissées par le haut à travers le toit ouvert, fixées en place, puis empilées les unes sur les autres à l’intérieur des puits. « Bien que cette approche ait nécessité un travail d’ingénierie supplémentaire en amont, elle a permis de réduire le temps d’installation et l’encombrement sur le chantier », explique Britton.« Les travaux souterrains, à eux seuls, représentaient une ampleur sans précédent en Europe », ajoute Mark Britton, directeur adjoint de projet. Les niveaux les plus bas du bâtiment abritent désormais de vastes systèmes de soutien, qui constituent l’épine dorsale de l’installation. Des systèmes de traitement des eaux usées, dotés de réservoirs de stockage pouvant atteindre 25 mètres cubes, côtoient d’importantes installations de refroidissement, des infrastructures de distribution électrique et des systèmes de stockage d’eau à grande échelle, le tout soigneusement intégré sous le niveau du sol.
Cette configuration souterraine hautement sophistiquée a non seulement permis de résoudre le problème d’espace, mais a également permis une utilisation optimale de la surface disponible en surface, garantissant ainsi une maximisation des zones de production tout en préservant l’efficacité, la sécurité et la résilience opérationnelle à long terme.
Une sous-usine entièrement préfabriquée
L’application la plus significative de l’OSM a sans doute été celle de la sous-usine, c’est-à-dire la zone de l’installation où les outils de production sont reliés aux systèmes de distribution, tels que l’eau ultra-pure et les produits chimiques de traitement. Couvrant environ 15 000 mètres carrés, la sous-usine a été définie dès le début du projet comme un périmètre à fabriquer à 100 % hors site. « Toutes les conduites principales, c’est-à-dire les principales lignes de distribution des services essentiels, notamment l’eau ultra-pure et les produits chimiques de process, ainsi que les conduites secondaires et les dérivations, ont été préfabriquées », note Britton. «Dans d’autres installations à travers le monde, la fabrication hors site peut atteindre 60 ou 70 % dans ce domaine, mais pour ce projet, nous avons misé à fond sur cette approche. » Environ 20 % de l’ensemble du projet a été réalisé selon ce mode de fabrication hors site, une part significative compte tenu de l’ampleur du projet. Plus important encore, cela a permis de faire avancer plusieurs phases en parallèle.
Planification de la complexité
Sur des projets de cette envergure, la réussite dépend autant de la planification et de la gestion des risques que de l’expertise technique. Ici, les équipes se sont attachées dès le début à identifier les risques critiques et à travailler à rebours à partir de jalons fixes afin de préserver le calendrier global.
Le système d’eau ultra-pure, indispensable à la qualification des outils, en est un exemple. « D’après notre expérience, nous savons que la mise en conformité de systèmes tels que celui de l’eau ultra-pure peut prendre jusqu’à huit semaines », explique Colin O’Kane, chef de projet. « Nous avons donc planifié à rebours et installé un système temporaire dès le début. Cette décision a permis de préserver le calendrier du projet. »
Cette approche rigoureuse reflète un état d’esprit plus large : comme le souligne Manuel Magg, consacrer du temps à une planification minutieuse permet une exécution rapide et efficace. L’usine est désormais opérationnelle et produit des semi-conducteurs de puissance, des puces à signaux mixtes, des circuits analogiques et des composants microélectroniques destinés à l’intelligence artificielle, jouant ainsi un rôle clé dans le développement des technologies de demain.