Sébastien Dauvé, qui a pris en juillet 2021 les rênes du CEA-Leti, le centre de recherche et technologie en électronique du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) à Grenoble, ne peut rêver d’un contexte plus favorable. A Paris comme à Bruxelles, les puces sont au cœur des nouvelles politiques industrielles, avec l’ambition de doubler le poids de la France et de l’Europe dans la production mondiale de semi-conducteurs en 2030 par rapport à 2020. Il est question d’équilibrer la chaîne logistique mondiale et de réduire la dépendance dans ce secteur stratégique, alors qu’une pénurie sans précédent pénalise notamment l’industrie automobile, jusqu’à mettre ses usines à l’arrêt.
« Cette situation conforte notre rôle de centre de recherche et technologie dans la microélectronique en Europe aux cotés de l’Imec, en Belgique, et des instituts Fraunhofer, en Allemagne, affirme à L'Usine Nouvelle Sébastien Dauvé. Nous pouvons contribuer aux objectifs des nouvelles politiques industrielles en France et en Europe. Nous allons soutenir les industriels nationaux et européens pour les aider à relever les défis dans cette période où ils sont très sollicités. Je prends cela comme une grande responsabilité. »
Essaimage de 72 start-up
Fort de 2 000 salariés, le CEA-Leti constitue l’un des trois centres d’excellence en recherche et technologie dans la microélectronique en Europe, aux côtés de l’Imec (4 000 personnes) et du Fraunhofer Mikroelektronik (3 000 personnes), qui regroupe 16 instituts Fraunhofer actifs dans le secteur. Parmi ses partenaires industriels les plus importants en France, il compte STMicroelectronics, Soitec et Lynred. Il a donné naissance à 72 start-up, dont deux sont devenues des ETI leaders dans leurs domaines: Soitec dans les substrats électroniques à hautes performances et Lynred dans les détecteurs infrarouges.
Le prédécesseur de Sébastien Dauvé, Emmanuel Sabonnadière, a lancé, il y a deux ans, des réflexions sur ce que veut être le CEA-Leti à l’horizon 2030. Les conclusions confirment le positionnement sur la démarche « More than Moore » qui consiste à faire progresser l’électronique autrement que par la miniaturisation propre à la loi de Moore. « Ce positionnement est pertinent en raison de la force de l’Europe dans les imageurs, les capteurs, les composants de puissance ou le circuit d’intelligence artificielle embarquée, défend Sébastien Dauvé. Il reste notre centre de gravité. Ceci explique pourquoi une partie de nos travaux est tournée vers les systèmes dans l’automobile, les télécoms ou le médical. »
« Mais face à la pénurie de puces, nous avons pris conscience des enjeux de souveraineté. Nous avons décidé d’infléchir notre stratégie en faveur de la loi de Moore. Les instances nationales et européennes nous l’ont demandé », ajoute le nouveau responsable du CEA-Leti.
Revisiter l'architecture des circuits numériques
L’un des axes de cet infléchissement vise à contribuer à la feuille de route des circuits de traitement numérique en FD-SOI. Développée conjointement par le CEA-Leti, STMicroelectronics et Soitec, cette technologie consiste à construire les puces sur un sandwich de silicium sur isolant en lieu et place du substrat traditionnel de silicium massif. Elle est présentée comme une alternative à la technologie FinFET pour les circuits à fortes contraintes de consommation, fiabilité ou coûts, comme pour ceux dédiés à l’automobile, l’Internet des objets ou l’intelligence artificielle embarquée.
Elle est disponible aujourd’hui en gravure de 28 nanomètres chez STMicroelectronics et Samsung, et 22 nanomètres chez GlobalFoundries. « Samsung prépare celle de 18 nanomètres dans 3 à 5 ans, rappelle Sébastien Dauvé. Nous voulons contribuer à l’étape d’après de 10 ou 12 nanomètres entre 2025 à 2030. C’est important de donner une visibilité sur la feuille de route de progression de cette technologie pour les industriels qui l’utilisent. »
Le CEA-Leti compte s’intéresser également à la technologie FinFET des circuits numériques les plus avancés, comme les processeurs au cœur des smartphones, tablettes, PC ou serveurs. Cette technologie constitue le positionnement fort de l’Imec. « Nous avons des brevets à apporter sur la structure GAA de transistor à nanofeuilles, qui constituera l’évolution de la structure FinFET actuelle de transistor, affirme Sébastien Dauvé. Nous voulons contribuer à la progression des circuits réalisés en technologie FinFET de 5 nanomètres en revisitant l’architecture de calcul von Neumann. Nous disposons de plusieurs pistes à explorer : rapprocher le calcul de la mémoire, effectuer les calculs au sein même de la mémoire, réaliser des circuits neuromorphiques qui imitent le fonctionnement du cerveau biologique… Nous allons collaborer sur ces sujets avec l’Imec et les instituts Fraunhofer. »
Le graal du calcul
Avec le développement de l’Internet des objets, des véhicules électriques et des usages numériques, la maîtrise de la consommation d’énergie devient une préoccupation essentielle. La feuille de route du CEA-Leti 2030 en fait un axe important de travail. « Nous devons créer les ruptures technologiques pour une électronique durable, souligne Sébastien Dauvé. Notre feuille de route vise une réduction de la consommation d’énergie par un facteur 1 000 d’ici à 2030. Pour cela, nous devons travailler sur cinq leviers d’action : le procédé de fabrication, la conception du circuit, l’architecture de traitement, l’algorithme et le logiciel. »
Sébastien Dauvé voit le quantique comme le Graal du traitement à long terme. « Nous sommes très proactifs et agressifs sur le sujet, indique-t-il. Nous pensons que le silicium a une carte à jouer. Il permet de passer à l’échelle très facilement en utilisant la boîte à outils de la technologie Cmos des puces électroniques actuelles. Nous prévoyons un démonstrateur en 2022 avec le CNRS et la division militaire du CEA. »
