Bilan

Il y a 50 ans, l’horlogerie suisse inventait le quartz

Si le quartz ne représente qu’une fraction du chiffre d’affaires de l’horlogerie suisse, son invention à Neuchâtel a donné naissance à un secteur stratégique de notre industrie: la micro-électronique.
  • En 1967, les ingénieurs du Centre Electronique Horloger (de g. à d.) Charles-André Dubois, François Niklès,  Jean Hermann, Richard Challandes et Charles Frossard créent la première montre-bracelet à quartz Beta 1. 

  • Le premier protype de la Beta 21 qui sera commercialisé à partir de 1970. 

  • Le mouvement de la Beta 21 est constitué de 110 composants. 

Même si le recul des exportations horlogères helvétiques sera dans toutes les têtes, le grand salon horloger Baselworld, qui démarre sa centième édition, demeure la fête des montres mécaniques haut de gamme. Le quartz et l’électronique, qui sert à le transformer en instrument de mesure du temps, n’y ont qu’un rôle figurant. En dépit du fait que non seulement le quartz est infiniment plus précis, mais aussi qu’il est une invention helvétique qui fête, elle, son jubilé. Une invention parfois considérée comme ambiguë, il est vrai.

Lire aussi: Un guide pour tout savoir sur les montres

Du point de vue économique, la valeur ajoutée des montres mécaniques – et les marges qui s’en dégagent – balaie tout sur leur passage. Les 6,9 millions de pièces mécaniques exportées par la Suisse en 2016 ont généré un chiffre d’affaires de 14,7 milliards de francs. Alors que les 18,2 millions de montres à quartz «Swiss Made» ne représentent qu’un petit 3,6 milliards.  

Cette réalité en cache cependant une autre. Difficile à caractériser à partir des statistiques douanières qui agrègent l’industrie des machines et celles de l’électronique - le second secteur d’exportation de la Suisse après la chimie-pharma - la micro-électronique est à l’évidence devenue l’une des forces de l’économie helvétique tant pour le présent que pour l’avenir. Or, tout remonte au quartz, à l’horlogerie et à la prémonition d’un homme qui n’était pas du sérail.

La vision d'un diplomate

En 1958, la présidence de la Fédération Horlogère échoie à un diplomate rompu aux négociations économiques: Gérard Bauer. En dépit qu’il ne soit ni horloger ni ingénieur, il a l’intuition que l’électronique, qui se développe depuis 1947 avec l’invention du transistor aux Etats-Unis, va avoir un impact énorme sur l’industrie horlogère. Il va convaincre les horlogers suisses de mutualiser leurs recherches dans ce domaine en créant le Centre Electronique Horloger (CEH) qui, en septembre 1960, recrute son premier directeur: Roger Wellinger. Les horlogers sont d’autant plus motivés que la même année l’américain Bulova lance la première montre électronique, l’Accutron, sur la base de l’oscillateur à diapason inventé par le bâlois Max Hetzel.

Venu de General Electric, Roger Wellinger commence par embaucher sept ingénieurs de retour des Etats-Unis et cinq à l’EPUL que l’on n’appelle pas encore l’EPFL. Le CEH est créé officiellement le 20 janvier 1962 avec «la mission de développer une montre bracelet ayant au moins un avantage sur les montres existantes». Pour éviter de donner cet avantage à une entreprise horlogère en particulier, il est alors décidé de mener les travaux de recherche dans le plus grand secret.

Mais cinq ans plus tard, ce secret commence à fatiguer les horlogers actionnaires du CEH. En mai 1967, ils convoquent la trentaine de chercheurs que compte alors le centre pour les sommer de s’expliquer sur leur manque de résultat. Ce qu’ils ignorent, c’est qu’à côté de la poursuite de travaux sur l’Accutron - le projet alpha -  les chercheurs du CEH poursuivent un second projet – beta – sur le quartz. 

Parmi les ingénieurs revenus des Etats-Unis se trouve en effet Kurt Hubner qui a travaillé avec William Shockley, l’inventeur du transistor. En 1963, il installe le premier procédé de fabrication de puces en silicium en Suisse. Avec des chercheurs comme Eric Vittoz de l’EPUL- EPFL, il travaille sur le projet beta du quartz. «La technique du quartz était déjà connue pour des radios», explique l’historien des techniques et ancien du CEH Christian Piguet. «Quand on applique une tension électrique au quartz, il vibre et cette oscillation a une fréquence régulière qu’on peut mesurer. Typiquement 1 hertz correspond à une oscillation par seconde, soit la mesure d’une seconde.»

Meilleure que Seiko, mais…

La difficulté est de faire entrer ce principe de mesure du temps dans une montre-bracelet. Il faut relever trois défis: la miniaturisation de l’électronique qui sert à la mesure, l’alimentation électrique autrement dit la batterie et enfin la précision – le fameux avantage vis-à-vis des montres mécaniques. «Plus on augmente les oscillations du quartz - 8000 à la seconde à l’époque contre 32 000 aujourd’hui – plus c’est précis», poursuit Christian Piguet.

En ce qui concerne la batterie, les chercheurs du CEH ne veulent pas réinventer la roue et collaborent avec les fabricants Union Carbide, Mallory et Renata. Sous la direction de Max Forrer, les chercheurs du département circuit Amin Frei et Jean Hermann vont de leur côté parvenir à miniaturiser un quartz à 8 kilohertz ainsi que son oscillateur électronique. En parallèle, un autre groupe développe différentes versions de micromoteurs. En août 1967, ces travaux aboutissent à la présentation des prototypes beta 1 et beta 2, qui diffèrent essentiellement par leurs micromoteurs, au conseil d’administration du CEH. Ce dernier ne peut que constater que la beta 2 a atteint l’objectif d’une batterie d’une durée de vie de un an.

Trois mois plus tard, dix modèles de Beta 2 sont présentés à l’Observatoire de Neuchâtel dans le cadre d’une compétition de précision horlogère, le Concours Chronométrique. Ils prennent les 10 premières places devant 10 Seiko. Pourtant, le groupe nippon va griller la politesse aux Helvètes en commercialisant la première montre à quartz – l’Astron-35SQ -  deux ans plus tard, soit à Noël 1969. Ce sera que l’année suivante qu’un consortium de 16 marques horlogères suisses va commencer la commercialisation de montres à quartz sur la base d’une version beta 21 ramené à 110 composants.

La guerre des prix amène la crise

Ce retard, qu’on explique parfois par la réticence des horlogers suisses à lancer un produit concurrent à leur propre production mécanique, est souvent cité comme une des causes de la crise horlogère qui, dans les années 70, va voir le secteur diviser par trois, de 90 000 à 30 000, le nombre de ses emplois en Suisse et par deux (1'618 maisons en 1970 contre 861 en 1980) le nombre de ces marques.

Ce n’est pas la seule cause. Mais ce qui est certain, c’est que rapidement la montre à quartz va déclencher une guerre des prix sanglante avec le réveil des américains Motorola, National Semiconductor et Texas Instruments qui vont courir, sans grand succès, derrière Seiko et Citizen. En 1980, 80% des montres à quartz sont japonaises et 20% suisses. Reste qu’à la même époque, les exportations suisses s’élèvent à presque 10 milliards de francs, alors que celles du Japon atteignent péniblement les 210 millions. Cela augure de la renaissance qui va suivre des montres mécaniques haut de gamme, mais c’est une autre histoire.

Du CEH au CSEM

En attendant, ce qui reste des recherches sur le quartz, c’est une influence durable sur l’industrie suisse. D’abord, ces travaux pionniers aboutiront à la création d’une première usine électronique en Suisse avec EM Marin en 1975. C’est ce qui rendra ensuite possible l’aventure de la Swatch. Par ailleurs, les électroniciens helvètes se sont taillés avec le quartz une réputation internationale. D’une part, ils sont pionniers dans l’architecture des microprocesseurs horlogers CMOS qui vont devenir la référence à partir des années 70. D’autre part, les travaux sur le quartz ont ouvert la voie de l’électronique basse consommation qui est aujourd’hui au cœur du développement des objets connectés et motive la présence des Intel et samsung à Baselworld cette année.

L’institution qui encapsule cette excellence aujourd’hui, c’est le Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (le CSEM ou «XEM » comme on l’appelle familièrement à Neuchâtel). En 1984, la Confédération organise la fusion du CEH avec deux autres laboratoires de recherche : la Fondation Suisse pour la Recherche en Microtechnique (FSRM) et le Laboratoire Suisse de Recherches Horlogères (LSRH) pour créer le CSEM.

Or, même si beaucoup l’ignore, cette organisation originale - à la fois privée et "non profit" - est probablement l’un des ressorts secrets les mieux gardés de la compétitivité industrielle de la Suisse. Elle est à l’origine d’une trentaine de start-up et de bien plus d’innovations reprises dans les produits de ses partenaires industriels.  

Fabrice Delaye
Fabrice Delaye

JOURNALISTE

Lui écrire

Fabrice Delaye a découvert Internet le 18 juillet 1994 sur les écrans des inventeurs du Web au CERN. La NASA diffusait ce jour-là les images prises quasi en direct par Hubble de la collision de la comète Shoemaker-Levy sur la planète Jupiter…Fasciné, il suit depuis ses intuitions sur les autoroutes de l’information, les sentiers de traverse de la biologie et étend ses explorations de la microélectronique aux infrastructures géantes de l’énergie.

L’idée ? Montrer aux lecteurs de Bilan les labos qui fabriquent notre futur immédiat; éclairer les bases créatives de notre économie. Responsable de la rubrique techno de Bilan depuis 2006 après avoir été correspondant de L’Agefi aux Etats-Unis en association avec la Technology Review du MIT, Fabrice Delaye est diplômé de l’Institut d’Etudes Politiques de Paris et de l’EPFL.

Membre du jury des SwissICT Awards, du comité éditorial de la conférence Lift et expert auprès de TA-Swiss à l’Académie Suisse des Arts et des Sciences, Fabrice Delaye est l’auteur de la première biographie du président de l’EPFL, Patrick Aebischer.

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