Le CEA-Leti, le laboratoire de recherche et technologie en électronique du CEA à Grenoble, compte investir plus de 500 millions d’euros en cinq ans dans le développement des prochaines générations de technologie de puces FD-SOI. C’est-ce que son directeur général, Sébastien Dauvé, a révélé aux médias en marge de l’évènement Leti Innovation Days, qui se déroule du 27 au 29 juin. «Ce plan s’inscrit dans la feuille de route fixée par l’Etat pour assurer sa souveraineté dans les semi-conducteurs, explique-t-il. Elle répond aussi à la demande de l’Union européenne de faire avancer cette technologie pour en faire un atout dans ses transitions écologique et numérique. Nous sommes aujourd’hui au cœur de la convergence entre le besoin de proximité avec l’industrie, qui est l’ADN du CEA-Leti, et notre capacité à aider l’Etat à répondre aux enjeux de souveraineté.»
Sur le montant annoncé, 450 millions d’euros viennent de l’Etat dans le cadre de l’enveloppe de 500 millions d’euros débloquée par le ministre de l’Economie, Bruno Le Maire, en soutien à la R&D sur la la technologie de puces FD-SOI dans le cadre du plan France Relance. L’enjeu est de la miniaturiser pour en faire une option d’avenir dans les applications à fortes contraintes de consommation d'énergie comme l’automobile, les produits portables ou les objets connectés.
Cap sur la finesse de 10 nanomètres
La technologie FD-SOI est née au CEA-Leti il y a environ 30 ans. Elle consiste à construire les circuits de traitement numérique sur un substrat élaboré de silicium sur isolant. Par rapport au substrat classique en silicium massif, elle offre l’avantage d’augmenter les performances, de réduire la consommation d'énergie ou de booster la fiabilité. Elle se limite aujourd’hui à une finesse de gravure de 22 nanomètres (chez le fondeur GlobalFoundries à Dresde, en Allemagne), alors que la technologie classique de silicium massif descend à 3 nanomètres chez TSMC et Samsung. L’objectif du CEA-Leti est de la miniaturiser jusqu’à la finesse de 10 nanomètres de façon à répondre à l’augmentation des exigences de performance et de sobriété des applications.
Le développement se fera en collaboration avec trois industriels clés de cette filière : STMicroelectronics, qui utilise cette technologie pour certains de ses composants, GlobalFoundries, qui offre des services de fonderie de puces FD-SOI, et Soitec, le principal fournisseur mondial de substrats FD-SOI. Un partenariat de R&D a été conclu dans ce sens en avril 2022 entre le CEA-Leti et ces trois entreprises. «Le premier résultat devrait se traduire par la mise à disposition d’un kit de développement de circuits FD-SOI en 10 nanomètres fin 2025», prévoit Sébastien Dauvé.
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Taille critique
Le plan d’investissement comprend la création d’une salle blanche de 2 000 m2 dédiée au projet. Sa construction devrait débuter à l’automne prochain pour une mise en service attendue au début de 2025. Le bâtiment à lui tout seul devrait coûter plusieurs dizaines de millions d’euros, selon Sébastien Dauvé. De quoi générer quelques 200 emplois directs. «Le montant de 500 millions d’euros représente un investissement important, se félicite-t-il. Mais il reste insuffisant au regard des défis à relever. C’est pourquoi nous misons sur une contribution de l’Union européenne pour doubler cet effort. Nous aurons ainsi la taille critique nécessaire pour accomplir avec succès notre mission de la R&D jusqu'à l'industrialisation.»
Le Chips Act européen fait en effet du développement de la technologie FD-SOI un axe majeur du pilier R&D. Il prévoit de financer une ligne pilote au CEA-Leti pour faciliter l’industrialisation des prochaines générations. «Cette ligne pilote viendra en complément de nos équipements de R&D, précise Sébastien Dauvé. Elle nous donnera les moyens d’aller plus loin dans la pré-industrialisation de façon à faciliter le plus possible le transfert vers nos partenaires industriels. Elle sera ouverte aux sociétés et labos européens pour la fabrication de leurs prototypes.» L’appel d’offre devrait intervenir en 2023 et la mise en place en 2024.
ST et GlobalFounfries, principaux bénéficiaires
La mégafab commune de STMicroelectronics et GlobalFoundries à Crolles, en Isère, constitue le prolongement industriel de ce projet de R&D. Elle sera le principal bénéficiaire des transferts de technologie du CEA-Leti pour la fabrication en série de circuits FD-SOI avancés. C'est son positionnement sur la technologie FD-SOI qui a convaincu la Commission européenne à autoriser une aide de l'Etat français de 2,9 milliards de dollars, couvrant près de 40 % de l'investissement total pour la construction de cette usine.
Avec 2 100 personnes, un budget annuel de 400 millions d'euros et 11 000 m2 de salles blanches, le CEA-Leti fait partie des trois centres de recherche et technologie d'excellence en Europe dans les semi-conducteurs aux cotés de l'Imec, en Belgique, et des Instituts Fraunhofer, en Allemagne. Il se distingue par son positionnement sur la démarche "More than Moore", qui s'appuie sur l'ingénierie des matériaux et procédés pour faire progresser certains composants comme les imageurs, les capteurs, les circuits numériques de traitement embarqué ou les composants électroniques de puissance.
