Une plaquette électronique exposée au musée de l'innovation de la "Taiwan Semiconductor Manufacturing Company" (TSMC) à Hsinchu, le 21 novembre 2024. ( AFP / I-HWA CHENG )
TSMC annonce ce mercredi la production de masse de ses puces de 2nm, plus performantes et plus économes. Comment ces semi-conducteurs de nouvelle génération vont-ils transformer nos technologies ?
Des puces plus rapides et efficaces
La puissance de calcul des semi-conducteurs a augmenté de manière spectaculaire au fil des décennies, les fabricants y intégrant toujours plus de composants électroniques de taille microscopique.
Avec à la clé des avancées technologiques majeures, des smartphones à l'automobile, ainsi que l'essor des outils d'IA comme ChatGPT.
Les puces avancées dites de "2 nm" peuvent intégrer davantage de composants-clés, appelés transistors, offrant ainsi de meilleures performances et une efficacité énergétique accrue .
Selon le géant informatique américain IBM, cette nouvelle technologie rendra les ordinateurs plus rapides, réduira l'empreinte carbone des centres de données et permettra aux voitures autonomes de détecter les objets plus rapidement.
" Cela profitera à la fois aux appareils grand public, avec une IA embarquée plus rapide et performante, comme aux centres de données qui pourront recourir à de grands modèles de calcul plus efficacement ", abonde Jan Frederik Slijkerman, expert du secteur chez ING.
Quels acteurs dominent la production des puces 2 nm ?
La production de puces 2 nm est "extrêmement difficile et coûteuse", nécessitant "des machines de lithographie avancées, une connaissance approfondie du processus de production et d'énormes investissements", explique Jan Frederik Slijkerman à l' AFP .
Seules quelques entreprises en sont capables: TSMC, qui domine de façon écrasante la fabrication des puces les plus sophistiquées, mais aussi le sud-coréen Samsung et l'américain Intel .
TSMC est en tête, tandis que les deux autres "en sont encore à améliorer leurs rendements" et ne disposent pas de clients à grande échelle, selon Joanne Chiao, analyste de TrendForce.
Le japonais Rapidus, de son côté, construit une usine dans le nord du Japon pour fabriquer des puces 2 nm, avec une production de masse prévue pour 2027.
Entre espionnage et rivalités
Le chemin de TSMC vers la production de masse de ces puces nouvelle génération était scruté de près.
En août, des procureurs taïwanais ont inculpé trois personnes pour vol de secrets commerciaux liés aux puces 2 nm, accusées d'avoir voulu aider Tokyo Electron, fournisseur japonais d'équipements pour TSMC . "Cette affaire concerne des technologies nationales essentielles, vitales pour la survie de l'industrie taïwanaise", avait alors martelé le parquet.
Facteurs géopolitiques et guerres commerciales entrent également en ligne de compte: le journal Nikkei a rapporté cet été que TSMC, qui compte les américains Nvidia et Apple parmi ses clients, n'utilisera pas d'équipements chinois sur ses lignes de production 2 nm.
L'objectif: éviter les perturbations liées à un éventuel durcissement des restrictions imposées par Washington dans sa rivalité technologique avec Pékin .
Sous pression de l'administration Trump, TSMC prévoit par ailleurs d'accélérer l'établissement d'une production de puces 2 nm aux États-Unis, prévue actuellement pour "la fin de la décennie".
A quo correspond un transitor "2 nm" ?
C'est minuscule: pour comparaison, un atome mesure environ 0,1 nanomètre de diamètre... "2 nm" ne fait pas référence à la taille de la puce mais à celle des transistors installés dessu s: toutefois, il ne s'agit pas des dimensions réelles de ces composants, c'est essentiellement une appellation marketing.
"Plus ce nombre est petit, plus la densité (de ces transistors) est élevée", explique Joanne Chiao à l'AFP. IBM indique ainsi que les "puces 2nm" peuvent intégrer jusqu'à 50 milliards de transistors (des composants minuscules plus petits qu'un virus), sur un semi-conducteur de la taille d'un ongle.
Pour fabriquer ces transistors, des tranches de silicium sont gravées, traitées et combinées à de fines couches d'autres matériaux. Une densité plus élevée de transistors se traduit par une puce plus petite, ou alors de même taille mais offrant une puissance de traitement plus rapide.
Pour la génération précédente, TSMC avait lancé la production à grande échelle de puces "3 nm" en 2023.
Quel avenir pour la miniaturisation des puces ?
Oui: TSMC développe déjà la technologie dite "1,4 nanomètre", dont la production de masse serait prévue autour de 2028 , avec selon les médias taïwanais une usine dédiée déjà en construction à Taichung. Samsung et Intel seraient non loin derrière.
S'agissant des puces "2 nm", Rapidus affirme qu'elles sont "idéales pour les serveurs IA" et "deviendront la pierre angulaire de l'infrastructure numérique de nouvelle génération", malgré les immenses défis techniques et les coûts qu'elles impliquent.
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