TSMC : des puces gravées en technologie 3 nm pour 2022

Le fondeur taïwanais TSMC va produire des puces de nouvelle génération dès 2022 pour des performances en hausse et une consommation réduite. Parmi les premiers clients, Apple, pour ses Mac et ses iPhone, mais aussi Intel…

La course à la finesse de gravure des circuits électroniques n'est pas près de finir, bien au contraire ! Ainsi, selon DigiTimes Asia, TSMC viendrait de lancer des tests de préproduction de puces gravées en 3 nm. Au dire des experts, le fondeur taiwanais pourrait même entrer en production massive au quatrième trimestre 2022 et livrer ainsi dans la foulée ses clients privilégiés avec des processeurs de nouvelle génération  Certes, ce n'est pas vraiment le genre de nouvelle qui soulève l'enthousiasme des foules. Pourtant, c'est grâce à ce genre de progrès technologique que nos chers appareils high-tech – en particulier nos smartphones et nos ordinateurs – sont à la fois de plus en plus performants et de plus en plus économes en énergie. Et l'information prend toute son importance quand on sait qui est TSMC et qui sont sont ses principaux clients…

Des puces Apple en 3 nm pour 2022

TSMC, c'est l'acronyme de Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, l'un des plus grands fabricants de circuits intégrés au monde. C'est même le plus gros "fondeur" indépendant de la planète. Surtout, c'est celui qui met en œuvre depuis des années les technologies les plus sophistiquées pour réaliser des puces électroniques : des processeurs principaux (CPU), des processeurs graphiques (GPU), mais aussi des SoC (pour system-on-a-chip, ou systèmes intégrés sur un circuit), comme ceux que l'on trouve dans les smartphones, les tablettes et beaucoup d'autres appareils mobiles. Très courtisé, notamment en cette période pénurie (voir notre article), TMSC compte parmi ses clients plusieurs géants du secteur qui ne fabriquent pas eux-mêmes leurs puces : AMD, dont les processeurs équipent de nombreux PC mais aussi des consoles de jeu PlayStation et Xbox, Nvidia, le spécialiste des circuits graphiques dont les gamers raffolent, Qualcomm, le spécialiste des SoC pour smartphones, et, surtout… Apple ! 

C'est d'ailleurs grâce à TSMC que la firme à la pomme peut réaliser des Soc aussi sophistiqués et performants que son fameux A15 Bionic qui motorise les iPhone 13 ou les M1 que l'on trouve sur les nouveaux Mac, et qui ridiculisent certains processeurs Intel. Car si ce sont bien les ingénieurs d'Apple qui conçoivent ces puces de haute volée, ce sont les chaînes de production de TMSC qui les fabriquent à partir de wafers, ces galettes de semi-conducteurs dans lesquelles on découpe les circuits. Et chaque progrès technique réalisé par le fondeur profite à Apple, qui figure au premier rang de ses clients.

Des processeurs plus performants et plus économes 

Ainsi, alors qu'Intel et d'autres acteurs du secteur sont longtemps restés bloqués à la gravure en 12 nm, TSMC a été le premier a atteindre le 7 nm, utilisé aujourd'hui pour la plupart des processeurs Ryzen, ce qui a permis à AMD de prendre une place de choix sur le marché des CPU pour PC. Depuis, le fondeur a encore progressé en implante des chaînes de production capables de travailler en 5 nm, une technologie qui est déjà employée par Apple dans ses dernières puces M1 Pro et M1 Max et dans le SoC A15 pour iPhone 13. Nul doute que la firme à la pomme tirera profit de la gravure 3 nm pour sa prochaine génération de puces maison…

Car il faut bien comprendre que la course à la finesse de gravure ne constitue pas uniquement un exploit industriel. Elle a des conséquences réelles très importantes sur les circuits et les appareils qui les utilisent. Le principe est simple : plus la gravure est fine, plus on peut intégrer d'éléments (des transistors) dans un circuit électronique, plus ledit circuit intègre d'unités de calcul et de mémoire cache, et donc plus il est performant. Mieux encore, plus la gravure est fine, plus les liaisons internes sont courtes, moins il y a de pertes énergétiques, plus la consommation électrique est basse, et donc plus le circuit est économe, ce qui a un impact direct sur l'autonomie dans les appareils mobiles (téléphones, tablettes, ordinateurs portables, etc.). Voilà pourquoi tous les concepteurs et fabricants de puces cherchent constamment à améliorer le procédé de gravure, en visant la finesse extrême, et en repoussant toujours plus loin les limites de la physique appliquée, qui se se situe aujourd'hui à l'échelle nanométrique.

Une collaboration avec Intel pour la technologie 2 nm en 2024

Si l'annonce du passage prochain à 3 nm chez TMSC est aussi importante, c'est d'abord parce qu'elle prouve que le fondeur a réussi à lever les nombreux obstacles techniques liés à cette évolution en optimisant notamment son procédé de lithogravure, ce qui constitue belle avancée technologique – et, ensuite, parce qu'elle ouvre la voie à une nouvelle génération de puces, à la fois plus puissantes et plus économes. D'autant que cette avance ne profitera pas qu'à Apple, même si la firme de Tim Cook sera sans doute la première servie. Et si AMD va faire une transition douce vers le 5 nm avec son architecture Zen 4 qui arrivera début 2022, on imagine sans peine de futurs processeurs Ryzen et Epyc profiter de la gravure en 3 nm. Idem pour Qualcomm, Nvidia et les autres. Des "autres" au rang desquels figurent désormais Intel.  

En effet, toujours selon Digitimes Asia, des représentants d'Intel devraient rendre visite à TSMC en décembre pour finaliser les commandes de composants gravés en 3 nm. Conscient de son retard technologique et industriel, le géant américain compte sur les capacités du fondeur taïwanais pour fabriquer une partie de ses futurs processeurs, en plus de ses propres usines. Intel voudrait ainsi s'assurer dès à présent  qu'Apple n'absorbera pas la totalité de la production initiale, au moment des négociations devraient s'engager pour une collaboration sur la gravure en 2 nm déjà prévue pour 2024.