Plus de 30 ans après avoir fait naître le FD-SOI – une technologie industrialisée par Soitec et qui consiste à produire un substrat de silicium sur isolant – le CEA-Leti poursuit son développement. Dans le cadre du Chips Act européen, le laboratoire de recherche de Grenoble (Isère), spécialisé en microélectronique, s'est vu confier la construction et la coordination de la ligne pilote Fames, lancée en décembre 2023. Financée à hauteur de 830 millions d'euros sur cinq ans, dont 728 millions directement alloués au laboratoire, elle doit permettre de faire émerger une micro-électronique plus souveraine et plus verte. Après 15 mois de travaux, le laboratoire de recherche annonce ce mardi 18 mars l’ouverture de la ligne pilote aux industriels.
«Fames doit permettre à l’industrie européenne de l’électronique de prendre de nouvelles parts de marchés en étant capable de proposer des composants électroniques performants et plus économes en énergie, dessine Jean-René Lèquepeys, directeur adjoint du CEA-Leti en charge de la stratégie et des programmes. On y explore différentes technologies : l'empilement 3D, de nouvelles générations de mémoires, des composants radiofréquences et le FD-SOI, dans laquelle on veut atteindre une finesse de gravure en 10 et 7 nanomètres.» Soit un saut technologique important, alors que les puces FD-SOI sont aujourd’hui gravées en 28 nanomètres chez le franco-italien STMicroelectronics et le sud-coréen Samsung Electronics, et en 22 nanomètres chez l’américain GlobalFoundries.
Une conso énergétique divisée par deux
Autrement dit : le CEA veut atteindre des finesses de gravures plus proches de celles existant dans le silicium massif – qui descendent à 3 nanomètres chez TSMC et Samsung – mais dans un substrat élaboré de silicium sur isolant, qui permet déjà d’augmenter les performances et de réduire la consommation d'énergie de la puce.
Aujourd’hui, les puces FD-SOI sont par exemple utilisées par Qualcomm dans les infrastructures mobiles et les systèmes de communication 5G ; dans le secteur automobile à travers les produits de Bosch, NXP et STMicroelectronics, mais aussi dans les montres et objets connectés avec Sony et Lattice notamment. L’enjeu, pour les marchés adressés, est de gagner en efficacité énergétique. «En gravant en 10 nanomètres, on va réduire de 50% la consommation énergétique de la puce par rapport à la technologie du 22 nm», avance Jean-René Lèquepeys.
Créer des puces inédites, y compris pour l’IA ?
Tout en ouvrant des perspectives dans d’autres domaines : «En faisant du FD-SOI en 7 et 10 nm, combiné à des technologies 3D et de nouvelles mémoires, nous avons aussi l’ambition d’ouvrir la voie à des architectures de puces encore inconnues», poursuit le responsable du CEA-Leti. Parmi les marchés visés : les microcontrôleurs pour l’automobile, les puces pour les communications spatiales et les satellites, celles des ordinateurs quantiques. Et pourquoi pas des puces dédiées au calcul de l’IA, y compris dans le cloud, alors que le FD-SOI est aujourd’hui absent de ce domaine et limité à l’IA embarqué (dit «edge»). De quoi, un jour peut-être, rendre obsolètes les GPU ultra-énergivores de Nvidia, imagine Jean-René Lèquepeys.
Sur les 728 millions d’euros que doit toucher le CEA-Leti pour Fames, une petite moitié doit être investie dans les salles blanches, avec l’achat prévu de 80 nouvelles machines, dont 33 sont déjà en place. Et une grosse moitié (395 millions) est dédiée au financement de personnel, permettant de faire travailler environ 300 personnes par an pendant cinq ans. «Un tel effectif représente 20% de notre activité de recherche ; c’est significatif», pointe le directeur adjoint du CEA-Leti.
Le projet Fames a déjà reçu des lettres de soutien de 44 entreprises industrielles, couvrant toute la chaîne de valeur de l’électronique. Avec l’appel lancé mardi 18 mars, le CEA-Leti entend transformer ce soutien en collaboration. «Pendant quatre mois, nous ouvrons la possibilité à d’éventuels partenaires industriels de se manifester pour venir tester notre ligne-pilote, intégrer nos technologies dans leurs développements et produits, former leurs ingénieurs, ...», détaille Jean-René Lèquepeys, qui précise que d’autres appels annuels se succéderont jusqu'en 2028. Avec l’enjeu de donner à l’Europe la souveraineté qu’elle souhaite dans la micro-électronique de demain.
