Accueil A la une Les UV extrêmes : vitrine technologique ou opportunité industrielle ?

Les UV extrêmes : vitrine technologique ou opportunité industrielle ?

par Etienne Henri
uv extremes

Vous n’ignorez rien de la course à la finesse que se livrent les fondeurs de puces électroniques.

La bataille vers le toujours plus fin rebat les cartes du marché du semi-conducteur à chaque changement de procédé de gravure. Les champions d’autrefois peuvent passer en quelques années de la position de leader technologique à celle de suiveur empêtré dans les difficultés de production. Intel, qui est l’une des rares entreprises à être simultanément concepteur de puces et fondeur, en fait actuellement l’amère expérience.

Les consommateurs ne savent pas à quel point l’amélioration de puissance des micro-processeurs présents dans les ordinateurs et les smartphones est tributaire de la finesse de gravure. Les progrès, qu’ils imputent intuitivement aux électroniciens, sont en fait plus à mettre au crédit des fondeurs qui œuvrent dans l’ombre pour que les transistors soient toujours plus fins et économes en énergie.

Ce sujet est, au mieux, surveillé de loin par les investisseurs technophiles qui vérifient périodiquement que les entreprises sur lesquelles ils sont positionnées ne prennent pas trop de retard dans le domaine.

Même parmi les investisseurs chevronnés, bien peu réalisent que les progrès en termes de finesse de gravure ne sont pas dus à des améliorations progressives des processus de fabrication, mais à une succession de voies de garage légèrement plus performantes les unes que les autres.

evolution finesse gravure processeurs

L’incroyable évolution de la finesse de gravure de 1970 à 2017, comparé à des éléments biologiques. Source : Wikipedia.

Le progrès n’est pas un long fleuve tranquille

L’industrie du semi-conducteur semble progresser linéairement, mais abandonne en réalité ses techniques de production à chaque cycle et doit se réinventer en permanence. C’est pour cette raison que des grands noms comme Intel peuvent se retrouver bloqués des années durant sur des méthodes qui semblent en retard sur le reste de l’industrie : ils ont simplement fait, il y a dix ans de cela, un mauvais virage technologique.

Leur seule chance de revenir dans la course est d’attendre le cycle suivant – en espérant cette fois-ci avoir misé sur le bon cheval.

Imaginez un instant qu’une Clio de 1990 roule au charbon, sa déclinaison des années 2000 au pétrole, et la version actuelle à l’uranium, le tout sous un simple vernis marketing vantant des « performances améliorées ». Ce type de bond technologique est monnaie courante chez les fondeurs : les techniques utilisées pour graver en 90nm (la norme de gravure dans les années 2000) sont aussi différentes de celles utilisées pour la gravure en 7nm (gravure la plus fine disponible aujourd’hui) que l’est un moteur à vapeur d’un moteur à explosion.

Chaque saut en termes de finesse de gravure ouvre donc son champ de perspectives autant que d’incertitudes.

Aujourd’hui, l’industrie du semi-conducteur a les yeux rivés sur la gravure utilisant les UV extrêmes (EUV). Comme prévu, les premiers processeurs utilisant ce procédé ont été commercialisés cette année par Samsung et TSMC. Ce dernier prévoit même de faire progresser la technologie jusqu’aux 5nm, voire aux 3nm dans un second temps.

L’avenir du semi est-il tout tracé pour les dix prochaines années ? Avant de crier victoire, il faudra tout de même franchir une étape cruciale : celle de la rentabilité.

Graver plus fin, mais à quel prix ?

Les problématiques de performance des puces et d’efficacité énergétique sont certes importantes pour les clients finaux, mais ne sont qu’une partie des motivations qui poussent à graver toujours plus fin.

La mère de toutes les raisons est économique. Réduire la taille des transistors, c’est mettre plus de puces sur chaque wafer. Chaque tranche de silicium contenant plus de composants, le coût par pièce se retrouve réduit d’autant.

galette silicium

Une galette de silicium plus dense, c’est plus de puces commercialisées à coût identique.

 Aujourd’hui, TSMC a su prouver sa capacité à graver des produits haut de gamme avec les EUV. Pourtant, aux dires même d’ASML, qui fabrique les seules machines au monde capables de produire avec cette technologie, la question du rendement n’a pas encore été réglée. Les progrès effectués ces deux dernières années ont permis à TSMC et Samsung d’atteindre des volumes de production conséquents, mais au prix de grandes difficultés et de coûts de fabrication élevés.

A ce jour, il n’est toujours pas possible de graver en 7nm avec le même rendement qu’en 11nm. Seuls les clients prêts à payer le prix fort pour avoir les meilleurs processeurs du marché, comme Apple et Nvidia, ont opté pour cette finesse de gravure sur leurs produits phare.

Le gros du marché, de son côté, préfère rester sur des procédés éprouvés, quitte à perdre en performance et en consommation électrique.

Les EUV ne se démocratiseront que lorsque l’industrie de la fonderie sera capable de proposer aux électroniciens un processus complet de fabrication en 7nm à coût comparable à celui nécessaire pour graver entre 11nm et 22nm.

Une entreprise, méconnue du grand public, a annoncé il y a quelques semaines avoir réalisé une percée majeure qui devrait régler une grande partie des problèmes de rendement. Rendez-vous demain pour découvrir cet outsider du semi-conducteur dont l’invention pourrait enfin offrir aux EUV leurs lettres de noblesse.

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