IBM continue à jouer l’aiguillon d’innovation dans l’industrie des semi-conducteurs. Bien qu’il ne soit plus présent sur ce marché, le groupe informatique américain a annoncé le 6 mai 2021 avoir réussi la création de la première puce au monde en technologie de production de 2 nanomètres. La finesse de gravure n’est pas la seule caractéristique de cette innovation. Cette puce se distingue aussi par la première mise en œuvre d’une nouvelle structure de transistor à nanofeuilles en rupture avec la structure actuelle FinFET de transistor en 3D.
La génération de puces actuellement la plus avancée, comme les processeurs au cœur de l’iPhone 12 d’Apple ou des Galaxy S21 de Samsung, s’appuie sur la technologie de production de 5 nanomètres disponible uniquement chez deux fondeurs : le sud-coréen Samsung et le taiwanais TSMC. La structure FinFET de transistor 3D est mise en œuvre en production depuis la génération de puces de 22 nanomètres chez Intel, celle de 16 nanomètres chez TSMC et celle de 14 nanomètres chez Samsung.
Jusqu'à 50 milliards de transistors sur la puce
La nouvelle démonstration d’IBM contribue à faire progresser l'état de l'art dans l'industrie des semi-conducteurs avec la promesse d’augmenter les performances de 45 % ou de réduire la consommation d'énergie de 75 % par rapport à la génération de puces en technologie FinFET et gravure de 7 nanomètres. De quoi quadrupler la durée de vie des batteries des téléphones portables à fonctions comparables, en ne demandant aux utilisateurs de recharger leurs appareils que tous les quatre jours, selon IBM. Grâce à la finesse de gravure de 2 nanomètres, il sera possible d’entasse jusqu’à 50 milliards de transistors dans une puce de la taille d’un ongle.
Cette innovation a d’autant plus de mérite qu’IBM n’est plus présent sur le marché des semi-conducteurs. Il a transféré en 2015 son activité commerciale et de fabrication au fondeur américain GlobalFoundries. Mais il a conservé son activité de recherche et de conception de ses propres processeurs Power qui motorisent ses serveurs, ses gros ordinateurs Mainframe et ses supercalculateurs. Ce travail de recherche en amont, il le mène au sein de son Alliance de recherche à Albany, Etat de New York, en collaboration avec plusieurs partenaires clés, dont Intel, numéro un mondial des semi-conducteurs, Samsung, roi des puces mémoires, et ASML, leader des équipements de lithographie. C’est avec ces partenaires qu’il a développé sa puce de 2 nanomètres. Cette approche collaborative est censée réduire les risques et accélérer l’'innovation dans une industrie où la loi de Moore impose le passage à une nouvelle génération des puces plus denses, plus sobres et plus performantes tous les deux ans. Cette innovation devrait passer en production de volume en 2024 chez Samsung qu'IBM a choisi comme fondeur pour la fabrication des prochaines générations de son processeur Power à commercer par le Power 10 à lancer cette année en technologie de 7 nanomètres.
Rôle-clé dans la filière française de silicium sur isolant
IBM a marqué l’industrie des semi-conducteurs. Il a été à la fois le plus gros producteur et consommateur de ces composants. Mais avec son repositionnement sur les services aux dépens des matériels, il a été réduit à une position marginale sur le marché. L’industrie lui doit néanmoins de nombreuses inventions comme la mémoire vive Dram (qui fait aujourd’hui la fortune de Samsung), les interconnexions en cuivre, la grille de transistor à constante diélectrique élevée ou encore l’architecture multicoeurs des microprocesseurs. Il a également joué un rôle-clé dans l’émergence de la filière française de puces en silicium sur isolant, une technologie portée aujourd’hui par le fournisseur isérois de substrats Soitec. Son processeur actuel Power 9, fabriqué par GlobalFoundries en gravure de 14 nanomètres, combine d'ailleurs les technologies FinFET et de silicium sur isolant.
