Les grands défis technologiques de demain : des processeurs gravés toujours plus finement

Le prochain défi technologique en microélectronique est de produire des puces gravées en 3 nanomètres et de réussir à les fournir en quantité industrielle. Ce sera la cas dès ce mois de septembre en dizaines puis, très rapidement, en centaines de millions d’exemplaires par an.

Tout d’abord, rappelons ce qu’est un nanomètre, symbole nm : un milliardième de mètre (ou un millionnième de millimètre) ; on est à l’échelle de l’atome. Un nanomètre, c’est - par exemple - la taille d’une molécule d’octane.

À l’échelle de l’atome

Le nanomètre est utilisée pour mesure la finesse de gravure dans l’industrie microélectronique. La gravure courante, aujourd’hui, pour un processeur grand public performant, c’est 5 nanomètres. Théoriquement, les premiers processeurs gravés en 3 nanomètres devraient apparaitre, en septembre 2023, avec les prochains iPhone 15 Pro et Pro Max (noms probables) pressentis pour être les tout premiers appareils à en bénéficier.

De cette finesse de gravure, dépendent plusieurs caractéristiques majeures des processeurs qui sont constitués d’un certain nombre de transistors. Plus la gravure est fine, plus il est possible de placer de transistors sur une surface donnée. L’évolution imminente de cinq à trois nanomètres pourrait permettre d’augmenter le nombre de transistors de 40%. Autre avantage : plus la gravure est fine, plus les distances à parcourir, au sein de la puce, sont faibles, au bénéfice, là aussi, de la réactivité du processeur et de sa puissance.

Qui dit distances plus courtes, dit réduction de la consommation d’énergie - jusqu’à 30% de moins - et donc augmentation de l’autonomie avec, à l’arrivée, des appareils qui vont tenir plus longtemps sur une seule charge. Des appareils qui chaufferont moins et qui seront aussi plus faciles à maintenir à température ambiante.

Intel espère rattraper son retard sur TSMC

On comprend donc l’avantage concurrentiel que vont donner ces nouveaux processeurs. Face à Intel, à la traîne depuis une dizaine d’années mais qui espère rattraper son retard dans les prochains mois, le taïwanais TSMC met les bouchées doubles pour honorer les commandes de son plus gros client : Apple aurait préempté 90% de la production de processeurs gravés en 3 nanomètres pour ses nouveaux iPhone 15 Pro et Pro Max puis pour la prochaine génération d’ordinateurs Mac M3. La marque à la pomme en a absolument besoin pour continuer à générer l'envie, et à justifier l’augmentation attendue des prix.

TSMC a d’ailleurs accepté de construire, en Arizona, sa toute première usine aux États-Unis même si - sans doute par crainte du vol de technologie - les puces gravées en 3 nanomètres ne devraient pas y être produites tout de suite.