Un fabricant de précision américain innove et fournit des pièces en acier inoxydable SUS304 à tolérances ultra-serrées à ASML.

Shenzhen KGL Electromechanical, forte de 26 ans d'expertise, fournit des composants en acier inoxydable d'une précision de 0,01 mm pour les équipements de lithographie EUV.

Par un correspondant du secteur

SHENZHEN – Le secteur mondial des équipements pour semi-conducteurs connaît une nouvelle étape importante dans la fabrication de haute précision en Chine, puisque Shenzhen KGL Electromechanical Co., Ltd. a obtenu une place dans la chaîne d'approvisionnement mondiale d'élite d'ASML, produisant des pièces structurelles en acier inoxydable SUS304 ultra-précises avec une tolérance stricte de 0,01 millimètre pour le matériel de production de semi-conducteurs avancé de l'entreprise.

Les données du marché soulignent l'importance cruciale des fournisseurs de composants de précision. En 2025, le marché mondial des équipements pour semi-conducteurs a atteint 133 milliards de dollars, dont 37,2 milliards pour ASML à elle seule. Chaque machine de lithographie ultraviolette extrême (EUV) repose sur un réseau complexe de pièces usinées avec précision, un secteur longtemps dominé par des fabricants internationaux historiques. Forte de 26 ans d'expérience dans l'usinage de précision, Shenzhen KGL s'est imposée comme un fournisseur national qualifié, capable de répondre aux exigences techniques les plus strictes du géant de la lithographie.

Des spécifications d'usinage sans précédent posent de sérieux obstacles techniques.

Le composant sur mesure commandé par ASML représente l'un des tests de fabrication les plus rigoureux en ingénierie de précision, avec des spécifications de conception complètes décrites dans le tableau ci-dessous :

Les équipes de production sont confrontées à trois inconvénients inhérents à l'acier inoxydable austénitique SUS304, qui compliquent l'usinage de haute précision de tôles minces. Premièrement, ce matériau est sujet à un écrouissage important lors des opérations de coupe, ce qui accélère l'usure des outils. Une étude publiée en 2024 dans la revue China Mechanical Engineering par l'équipe du professeur Zhan Lihua de l'Université centrale du Sud a confirmé la remarquable propriété de renforcement de cet alliage sous l'effet de la vitesse de déformation : sa limite d'élasticité passe de 280 MPa à une vitesse de déformation de 0,00067 s⁻¹ à 370 MPa à 1,0 s⁻¹.

Deuxièmement, l'acier inoxydable SUS304 présente une conductivité thermique de seulement 15 W/(m·K), soit environ un tiers de celle de l'acier au carbone. La chaleur de coupe s'accumule fortement sur les surfaces usinées, provoquant une déformation thermique de 0,02 mm à 0,05 mm sur les parois ultra-minces de 0,3 mm. Troisièmement, le modèle cinétique d'Olson-Cohen explique qu'une déformation vraie supérieure à 0,27 déclenche une transformation martensitique induite par la déformation, qui entraîne un durcissement secondaire et dégrade davantage l'usinabilité.

Un processus personnalisé en cinq étapes résout les principaux goulets d'étranglement de la production

Pour surmonter ces défis matériels et structurels, l'équipe R&D de KGL a mis en place un processus de fabrication exclusif en cinq étapes : usinage grossier → vieillissement naturel de 24 heures sous une température constante de 20±0,5℃ → semi-finition → relaxation des contraintes par cyclage thermique (-40℃ à +80℃) → finition de précision.

Les ingénieurs ont également calibré les paramètres de coupe ciblés pour chaque phase de production, associés à des solutions de refroidissement adaptées, comme indiqué dans le tableau :

Une autre innovation majeure réside dans un dispositif composite intégrant une adsorption sous vide de 40 à 60 kPa et des supports auxiliaires. Après 12 cycles d'optimisation, la déformation lors du serrage a été réduite de 0,015 mm à moins de 0,003 mm. Pour les micro-trous ultrafins de Φ0,1 mm, les techniciens ont adopté une méthode de perçage en trois étapes : perçage de centre, élargissement du trou et alésage. Cette méthode est combinée à des cycles de perçage par à-coups et à un système d'arrosage haute pression (supérieure à 70 bars) afin d'évacuer complètement les copeaux métalliques.

La production de masse garantit des indicateurs de qualité stables et supérieurs.

Des tests rigoureux par lots vérifient que toutes les pièces finies surpassent les exigences techniques officielles d'ASML, avec une stabilité de production constante reflétée dans le tableau de contrôle qualité :

Tous les indicateurs géométriques clés respectent le seuil de tolérance de 0,01 mm, et toutes les valeurs de capabilité de processus CPK dépassent 1,47, une référence pour une production de masse fiable. L'entreprise maintient un rendement de 99,8 % pour les produits finis sur l'ensemble des lots de production continue.

La forte demande intérieure en usinage de précision stimule les progrès de la localisation.

Le marché chinois de l'usinage de précision a atteint 487,2 milliards de yuans en 2025, soit une croissance de 7,3 % par rapport à l'année précédente. Dans ce secteur, les fabricants d'équipements pour semi-conducteurs ont investi 38,7 milliards de yuans dans l'acquisition de composants de précision. Les statistiques sectorielles montrent que le taux de localisation des équipements essentiels à la fabrication de semi-conducteurs est passé de 35 % à 42 % l'an dernier, stimulant ainsi la demande d'entreprises locales compétentes en usinage de précision.

Hu Qiaosheng, directeur général de Shenzhen KGL Electromechanical, dirige l'équipe d'innovation technique de l'entreprise. Titulaire d'une licence en génie mécanique et d'un doctorat de la NLBA Business School aux Pays-Bas, il cumule 26 ans d'expérience pratique dans l'usinage de précision. Sous sa direction, l'entreprise propose des solutions de fabrication de haute précision sur mesure à une clientèle internationale issue des secteurs des semi-conducteurs, des dispositifs médicaux et de l'aérospatiale.

Hu a souligné que l'intégration de KGL à la chaîne d'approvisionnement d'ASML représente une avancée majeure pour les capacités de traitement ultra-précis de la Chine. « Notre succès prouve que les fabricants locaux peuvent satisfaire aux normes internationales les plus exigeantes en matière de composants semi-conducteurs. À l'avenir, nous continuerons à moderniser nos procédés de fabrication afin de soutenir la localisation à plus grande échelle de l'industrie chinoise des équipements pour semi-conducteurs », a-t-il déclaré.