Samedi, Samsung a accueilli un événement sur les semi-conducteurs sur son site de 300 millions de dollars, d’une superficie de 1,1 million de pieds carrés, ouvert en 2015 au nord de San Jose, en Californie.
James Martin / Camaraderielimited
Une technique de fabrication de puces promis depuis longtemps est maintenant disponible. Et cela signifie que nos téléphones vont continuer à aller plus vite, alors que nos batteries vont durer plus longtemps.
Samsung a annoncé mercredi la construction de puces de 7 nanomètres utilisant une technologie appelée ultra-violet extrême, ou EUV. EUV est en développement depuis des décennies, mais il a été difficile de le déployer dans des usines du monde réel. Samsung est maintenant la première société capable de produire un grand nombre de puces sous EUV.
Bob Stear, directeur principal de la fonderie chez Samsung, a déclaré mercredi à la veille d'un événement organisé par Samsung au siège de son siège de semi-conducteurs à San Jose, en Californie. C'est une révolution de le mettre en production.
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Un élément clé de la fabrication de semi-conducteurs est la réduction des composants appelés transistors – des commutateurs électroniques extrêmement petits qui traitent les données afin que nous ayons tout, des horloges sur fours à micro-ondes aux algorithmes d'intelligence artificielle utilisés dans nos téléphones. Mais à mesure que l'échelle des composants de la puce se rapproche de celle des atomes individuels, il est difficile de suivre le rythme de la loi de Moore. Depuis des décennies, la loi prévoit un doublement des transistors – et en contrepartie, la puissance de traitement – d'une puce donnée tous les deux ans, mais cela a ralenti.
EUV est la clé de la loi de Moore – une miniaturisation qui non seulement aide nos téléphones, mais permet également à l'informatique de devenir plus intelligente avec les nouveaux gadgets tels que les smartwatches et les caméras de sécurité.
La technologie de fabrication Samsung de 7 nm, appelée 7LPP (7 nm basse puissance plus), permet de réduire de 40% la surface de puces par rapport à la technologie précédente de 10 nm de la société. Les performances sont multipliées par 20, tandis que la consommation d'énergie est réduite de 50%.
"Lorsque vous regardez quelque chose comme de véritables appareils mobiles, une journée d'utilisation est tellement critique", a déclaré Alistair mercredi dans une interview.
Samsung est la preuve que la loi de Moore est importante. Pour maintenir le rythme de l’innovation dans le domaine des puces, l’industrie a dû injecter des milliards de dollars et beaucoup d’enthousiasme dans la résolution du problème. Jusqu'à présent, c'est rentable pour Samsung. La société est le plus grand fournisseur de puces de mémoire au monde et, en 2017, Samsung a mis fin aux 25 années d’activité d’Intel en tant que numéro un mondial des semi-conducteurs en termes de chiffre d’affaires. Il est fort probable que vous ayez un produit Samsung dans votre vie, même s'il s'agit de la mémoire flash de votre smartphone préféré.
En plus de la mémoire flash et de la mémoire DRAM, Samsung construit des processeurs qui font office de cerveaux d'appareils, et fabrique des écrans et divers autres composants. Il utilise non seulement des composants qu'il construit dans ses propres périphériques, mais aussi des processeurs conçus par des clients comme Apple. Cette entreprise, connue sous le nom de fonderie, est en pleine croissance pour Samsung. L'entreprise de fonderie est devenue une organisation distincte il y a plus d'un an pour attirer encore plus de clients.
Le nombre de clients de la fonderie Samsung continue de croître, a déclaré mercredi M. Stear, sans préciser quel client était le premier à utiliser sa technologie 7 nm. "Les affaires continuent de nous paraître très, très bonnes", a-t-il déclaré.
Outre les nouvelles de la fonderie de Samsung, la société a également dévoilé mercredi un nouveau lecteur SSD et un module DRAM de plus grande capacité.
Peindre avec un pinceau plus petit
La lithographie est un élément clé du processus de fabrication de puces qui utilise la lumière pour projeter des modèles de circuits sur des plaquettes de silicium. Cependant, les processeurs en cours de développement nécessitent des fonctionnalités plus petites que la longueur d'onde de la lumière conventionnelle – comme essayer de peindre une ligne fine avec un pinceau trop grand.
Pour faire face à ce problème, les fabricants de puces ont eu recours à un certain nombre de techniques, telles que l'exécution répétée des processeurs sur une machine pour obtenir les détails nécessaires. Mais cela coûte cher et prend beaucoup de temps, et ce n’est en réalité qu’un bandaid à court terme, disent les experts.
La plus grande avancée pour accélérer la fabrication, réduire les coûts et améliorer l'efficacité énergétique des processeurs est de les construire à l'aide d'un EUV. Mais les machines sont deux fois plus nombreuses que les machines actuelles et il a fallu des décennies pour résoudre des problèmes technologiques. ASML, le fabricant de machines EUV, avait déclaré au WSJ en 2012 que ses systèmes seraient utilisés dans la production à grand volume en 2014. Mais les problèmes technologiques ont retardé cette ambition.
Les deux derniers obstacles que Samsung a dû surmonter, a déclaré mercredi Stear, étaient la puissance de la source lumineuse et le nombre de wafers que les machines pouvaient extraire chaque jour.
"Il est très essentiel d'avoir une source de puissance supérieure à 250 watts", a-t-il déclaré. Samsung a atteint un faisceau constant de 250 watts pendant plus de six mois, a-t-il noté, et a même démontré sa capacité à fonctionner avec une puissance de 280 watts, ce qui améliorera encore le processus EUV.
Samsung a également rendu le processus EUV suffisamment rapide pour pouvoir fabriquer de gros volumes.
"Le seuil de rentabilité est d'environ 1 500 plaquettes par jour", a déclaré Stear. "À ce stade, nous sommes au-dessus de cela." Il a refusé de donner des détails spécifiques.
TSMC de course
Taiwan Semiconductor Co., mieux connue sous le nom de TSMC, a battu Samsung sur le marché avec la technologie 7 nm, mais il n’utilise pas encore de EUV. Plus tôt ce mois-ci, le blog sur les semi-conducteurs Anandtech avait annoncé avoir commencé à utiliser EUV dans l'une des premières étapes de la production de puces, mais les processeurs actuellement construits dans ses usines n'utilisent pas cette technologie. Au lieu de cela, il utilise quelque chose appelé multi-modèles, qui nécessite jusqu'à quatre masques pour créer une couche sur une tranche de silicium. Les VUE permettent l’utilisation d’un seul masque et peuvent réduire le nombre total de masques d’environ 20%, a déclaré Samsung.
M. Stear a déclaré que la technologie EUV 7 nm de Samsung présente des avantages par rapport aux techniques utilisées par TSMC. C'est plus rentable pour les concepteurs de puces et peut considérablement accélérer le processus de fabrication dans les usines de puces, appelées usines de fabrication.
"Nous avons pris la décision stratégique de ne pas créer de pont [between 10nm and 7nm EUV] avec des configurations multiples ", a-t-il déclaré." Nous avons investi tout ce que nous avions dans EUV pour le mettre en production. "
Mercredi, Stear a refusé de dire qui étaient les premiers clients de Samsung pour son nouveau procédé 7 nm. Il est probable que Samsung sera lui-même l'un des premiers clients avec ses puces mobiles Exynos.
TSMC a construit la nouvelle puce X12 Bionic 7nm d’Apple, lancée le mois dernier dans les iPhone XS et XS Max. En utilisant 7 nm, la société pouvait insérer deux fois plus d'éléments de circuit appelés transistors dans la même surface. Dans le cas de l'A12, cela représente 6,9 milliards de transistors. Il est difficile de comprendre à quel point un nanomètre est vraiment petit, mais l'essentiel est que l'avancement permettra aux nouveaux iPhones d'exécuter les graphiques 50% plus rapidement que l'iPhone X de 2017, tandis qu'un logiciel d'intelligence artificielle fonctionnera 8 fois plus rapidement.
Une personne familiarisée avec cette affaire a déclaré que Huawei et Qualcomm travaillaient également avec TSMC pour leur première production de puces 7 nm. Cette dernière société a déclaré en août que son processeur sans fil de prochaine génération, probablement appelé Snapdragon 855, serait construit avec une fabrication de 7 nm. Bien que Qualcomm travaille initialement avec TSMC, il est probable que Samsung construira éventuellement certaines de ses puces.
Pendant ce temps, Intel, longtemps leader dans la technologie de fabrication de puces, a connu des difficultés ces dernières années. Il a retardé la production en volume de sa technologie 10 nm d’environ trois ans, jusqu’en 2019, et aurait renversé son PDG en partie à cause des problèmes de fabrication (publiquement, Intel a blâmé une relation avec un employé). Actuellement, TSMC et Samsung sont les seuls fabricants de semi-conducteurs à utiliser la technologie de traitement la plus avancée.
Samsung a installé des machines EUV dans son usine S3 de Hwaseong, en Corée du Sud. Il construit une autre usine EUV à proximité pour déployer encore plus d'EUV.
Beaucoup de mémoire
Samsung a également présenté mercredi un nouveau disque SSD, le SmartSSD. Il peut être programmé pour répondre aux différents besoins des clients en matière d’IA, de 5G et d’autres domaines.
Dans une interview avant l'événement de mercredi, Jim Elliott, vice-président directeur des ventes et du marketing chez Samsung, a déclaré Jim Elliott, vice-président directeur des ventes et du marketing pour Samsung chez Samsung.
"Il y a des tonnes et des tonnes de données et de bruit", a-t-il déclaré. "Comment triez-vous cela et analysez-vous cela sans perdre de temps dans le processus?"
Les voitures autonomes, par exemple, pourraient en bénéficier, tout comme le centre de données sur site d'une entreprise. Elliott a noté que le SmartSSD est 3,3 à 3,5 fois plus rapide que les SSD standard de Samsung.
Samsung a également dévoilé un RDIMM d'empilement en trois dimensions de 256 Go (module de mémoire en ligne double enregistré) basé sur une mémoire DRAM DDR4 de 16 nm de classe supérieure. Il double la capacité maximale actuelle pour offrir des performances supérieures et une consommation d'énergie inférieure. Le nouveau système permettra "à de plus grandes bases de données en mémoire et à une analyse en temps réel de résoudre les problèmes les plus complexes", a déclaré Elliott.
Et Elliott ne voit pas la demande de mémoire ralentir de si tôt. Il a noté que tous les deux ans, le monde crée plus de données que toutes les données précédentes créées et combinées.
"Dans le passé, le secteur visait vraiment à vendre du matériel, du matériel, des widgets et des gadgets", a-t-il déclaré. Mais aujourd'hui et à l'avenir, le secteur des technologies sera davantage axé sur les données générées et leur utilisation.
"Nous passons d'une ère physique à une ère de données, non-physique", a déclaré Elliott.
Stephen Shankland de Camaraderielimited a contribué à ce rapport.
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