De la silice au silicium : Intel raconte la complexité de fabrication d'un CPU moderne

Bien sûr, ce n’est pas la première vidéo du genre publiée par le fondeur au fil de son histoire, au-delà d'un ton forcement un peu propagande et vulgarisé, ça n’a jamais été un mal de rappeler la complexité des différentes étapes de fabrication d’un processeur contemporain, dont la difficulté de conception et de production ne fait surtout que croître au fil du temps et des avancées technologiques. De ce fait, il est toujours bon de se souvenir du travail et des efforts de recherche qui ont été réalisés en amont de tous ces processeurs finis et emballés et mis en rayon à un prix donné, peu importe les affinités vers l’une ou l’autre marque, ou les décisions parfois malheureuses des têtes dirigeantes, rien de tout cela n’enlèvera jamais au génie créatif et d’ingénierie des processeurs d’aujourd’hui et surtout de demain !

Dans cette vidéo, Intel nous présente un résumé de son processus de fabrication de manière générale, mais aussi du 10 nm problématique de la marque. C’est aujourd’hui un fait que la gestation du 10 nm a été plus que désastreuse et a obligé le fondeur à revoir dans l’urgence la totalité de ses roadmaps, y compris sur le long terme. Intel a d’ailleurs reconnu par ses propres projections que la parité technologique avec la concurrence (TSMC en tête) ne serait désormais pas atteinte avant l’avènement de son 7 nm prévu pour 2021 — si tout se déroule comme prévu.

La conception d’un processeur est un défi technique de tous les instants et un processus — de la conception à la production — pouvant s’étaler sur près de 4 ans, avec le risque permanent d’un échec en cours de chemin. Initialement, Intel était très gourmand pour son procédé 10 nm en ciblant une densité 2,7 x supérieure à la génération précédente. Il s’est récemment murmuré que cet objectif trop ambitieux aurait été la cause principale du gros du retard, par le simple fait qu’une telle densité imposait le développement de plusieurs nouvelles technologies indispensables. En sus, face aux courants plus élevés requis pour le pilotage d’un signal et la résistance accrue liées aux dimensions réduites, Intel aurait aussi été contraint d’abandonner l’usage de cuivre en faveur du cobalt pour les niveaux les plus bas du réseau d’interconnexions 3D, afin d’être en mesure d’obtenir des câbles plus fins et ne nécessitant pas autant d’isolation. Cette modification en chemin aurait également en partie contribué au retard du 10 nm. 

De ce fait, le 10 nm, qui commence enfin à débarquer, est a priori beaucoup moins avancé et ambitieux que le 10 nm planifié à l’origine, ce qu’Intel n’a évidemment jamais vraiment confirmé, si ce n’est en affirmant que le procédé a été « considérablement remanié » pour résoudre des problèmes non spécifiés. Il est fort probable que le fondeur ne rentrera jamais dans les détails de son chemin de croix et de tous les changements dont le 10 nm a fait l’objet depuis son apparition sur les feuilles de route. Pour plus d’information, on vous invite à redécouvrir notre résumé très complet de l’Architecture Day 2018 d’Intel. 

En attendant, pour réduire la brûlure de ce raté historique et très coûteux, Intel s’est simultanément aussi penché sur les conceptions de technologies annexes au leadership en matière de procédé de fabrication, par exemple EMIB (Embedded Multi-Die Interconnect Bridge) et Foveros. Le fondeur planifie maintenant également d’adopter progressivement une nouvelle architecture à base de chiplets, tout en travaillant à optimiser la portabilité de ses futures architectures entre différents procédés de gravure pour limiter autant que possible les impacts de futurs faux pas potentiels. 

Néanmoins, cette volonté d’un retour en force ne deviendra pas soudainement un parcours de santé pour autant, AMD aussi est à l’affût avec sa technologie « Die Stacking X3D » de chiplets empilés en 2.5D (oui, le "3D" est surtout marketing, comme pour Foveros chez Intel), ainsi que l’Infinity Fabric CPU-to-GPU vers une unification du cache entre ces deux composants, et c’est sans compter sur l’émergence de la concurrence des processeurs pour serveur à base d’architecture ARM profitant aussi des dernières avancées de TSMC. De ce côté-là, sans oublier la menace EPYC, Intel a donc plutôt tout intérêt à respecter le lancement d’Ice Lake 10 nm pour serveur d’ici la seconde moitié de 2020. 

Bref, la fabrication d’un processeur n'a probablement jamais autant été un véritable condensé de défis techniques en tout genre, qui fait aussi de chaque puce commercialisée aujourd’hui une sorte de merveille technologique, bien que celle-ci n’en laissera plus vraiment paraître grand-chose une fois logée dans son socket, d’où l’intérêt de s’en souvenir de temps à autre. On pourrait espérer que TSMC aussi partagera quelques détails visuels de sa science un jour ou l’autre, particulièrement à propos de son procédé 7 nm. En attendant, outre la vidéo ci-dessus, Intel a récemment aussi partagé une autre vidéo sur la fabrication de processeur, mais cette fois-ci bien plus basique et mainstream. Parfaite pour tenter d’intéresser vos enfants en cette joyeuse période de confinement ? (Source : Tom’s)