La gravure en 2 nm est enfin une réalité, et c’est IBM qui sabre le champagne. L’américain a damé le pion à TSMC dans la course à la finesse de gravure en mettant au point le protocole le plus avancé du monde, avec des puces non seulement très fines, mais aussi très avancées en termes de structure des transistors (GAA, pour Gate All Around, lire plus loin).
C’est dans son centre de recherche en semi-conducteurs d’Albany, dans l’état américain de New York, qu’IBM a réalisé l’exploit. Une finesse de gravure qui permet d’entasser jusqu’à 333 millions de transistors par mm² selon les calculs de nos confrères d’AnandTech.
À titre de comparaison, la densité maximale du procédé 5 nm de TSMC employé pour la puce M1 d’Apple n’est « que » 171 millions de transistors. Le 2 nm d’IBM double donc la densité maximale, avec les promesses de gains de performances et/ou d’économies d’énergies attenants. IBM est à même de produire des promesses spécifiques. Par rapport à un iPhone 11 ou un Pixel 5, dont les SoC sont gravés en 7 nm par TSMC, à quantité de transistors et à performances égales, la consommation énergétique serait divisée par quatre.
Contrairement à TSMC, la technologie d’IBM est en pointe dans tous les domaines, même dans l’agencement des transistors. Si TSMC grave finement, le taïwanais s’appuie toujours sur des structures « FinFET ».
IBM, pour sa part, grave non seulement plus finement, mais emploie aussi un agencement dit en « Gate All Around » (GAA). Plus complexes à produire, les structures GAA offrent plus de flexibilité dans les voltages individuels des transistors.
Cela se note une fois de plus dans les calculs d’AnandTech : TSMC grave finement et aux meilleurs tarifs du monde (meilleurs rendements), mais Intel, grâce à sa technologie SuperFIN, arrive à mettre plus de transistors en 10 nm que ce que le Taïwanais arrive à faire en 7 nm.
IBM développe, Intel produit ?
Grâce aux machines EUV d’ASML, IBM a réussi à développer le procédé de fabrication de puces le plus avancé du monde. Pourtant, l’Américain ne produit plus de puces. Après avoir vendu ses usines de production de PowerPC à GlobalFoundries en 2014, IBM s’est spécialisé dans la R&D, vendant à ses clients (comme Samsung) son savoir-faire – propriété intellectuelle, logiciels, flux de travail, process, etc.
Et qui pourrait en profiter rapidement ? Le géant Intel pardi ! Pas plus tard qu’en mars dernier, le PDG d’Intel Pat Gelsinger annonçait, au milieu des dizaines de milliards d’investissement dans les usines, un partenariat technologique avec IBM. Un accord qui vise à aider Intel à améliorer les procédés de packaging (assemblage des puces) ainsi que la finesse de gravure.
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S’il faudra du temps à IBM et Intel pour industrialiser le procédé de gravure en 2 nm – adaptation du procédé aux types de puces, rendements, etc. – l’annonce est d’importance pour le milieu des semi-conducteurs. Alors que toute l’industrie se fournit auprès de TSMC et Samsung pour les puces de pointes, le retour des Américains dans la course grâce à IBM limitera la dépendance à ces seuls acteurs asiatiques.
Sources : IBM Research et AnandTech
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