L’étrange cas d’une Radeon RX 9070 XT au die grêlé

En février dernier, le docteur Igor Wallossek avait démontré que de légères modifications pouvaient considérablement réduire le hotspot GPU d’une GeForce RTX 5080. Aujourd’hui, il s’est penché sur un autre patient : une PowerColor Radeon RX 9070XT Hellhound. Celle-ci a été envoyée en consultation par un lecteur du site en raison des températures excessives de son GPU. Une fièvre loin d’être anodine, puisqu’elle entraîne un étranglement thermique ; mais qui, en général, peut être traitée facilement avec le bon traitement.

Cette fois pourtant, les remèdes appliqués par Igor Wallossek n’ont pas suffi à apaiser la carte graphique.

En bon clinicien, il a donc approfondi son diagnostic. Sa découverte a de quoi glacer le GPU : après « un démontage, un nettoyage doux à base de xylène et un examen microscopique », il a constaté que la face arrière du die était grêlée, autrement dit criblée de piqûres.

Comme un air de François Vérove

Dans le cas d’une puce, de telles marques ne sont pas les stigmates d’une acné mal soignée ou d’une petite vérole ; plutôt les séquelles d’un défaut de fabrication. Examinée au microscope, la surface arrière de la Radeon a révélé un paysage lunaire jonché de cratères. Igor en a recensé 1934, couvrant plus de 1 % de la surface de la puce. Selon lui, une puce autant esquintée est inutilisable.

Avant d’aller plus loin, quelques précisions anatomiques. La source rappelle que la face arrière d'une puce semi-conductrice correspond à la partie du silicium qui ne comporte ni circuits actifs, ni contacts métalliques. Igor précise que cette face est orientée vers le bas pendant le traitement ; qu’elle ne présente généralement pas de structures fonctionnelles, contrairement à la face active où sont construits les transistors et appliquées les couches de passivation.

Dans le cas d’un GPU, la face arrière joue néanmoins un rôle important. Une fois la face avant traitée, son épaisseur est réduite – notamment par meulage mécanique (backgrinding) — afin d’optimiser la dissipation thermique et de limiter l’encombrement. Au sein d’une carte comme la Radeon, cette face arrière contribue directement à l’évacuation de la chaleur. Par conséquent, à l’instar d’une starlette de télé-réalité, elle doit être esthétiquement impeccable ; à l’inverse de celle-ci, être chastement plate. Ces traits contribuent à assurer un contact optimal avec la base du refroidisseur.

Igor a illustré le processus mécanique en dessinant son plus beau mandrin rotatif et sa plus belle meule en plein affinage progressif d'une face arrière de wafer. Notre confrère précise qu’un tel acte exige une grande précision, afin d’éviter des dommages comme des microfissures ou des piqûres, susceptibles d’altérer le fonctionnement de la puce. En effet, lors du meulage, des défauts peuvent apparaître, sous forme de rayures, microfissures, décollements ou piqûres (pitting). Ces altérations sont principalement causées par les contraintes mécaniques subies pendant le processus, et peuvent être aggravées par la présence de particules contaminantes dans l’environnement de meulage. Igor évoque des résidus du wafer lui-même, voire des débris abrasifs issus de la meule ; tous susceptibles de se coincer entre celle-ci et la surface du support.

Bien sûr, les industriels mettent en œuvre plusieurs parades. Toujours d’après Igor, ce processus se déroule généralement en plusieurs étapes : un premier meulage grossier, suivi d’un affinage plus précis, puis éventuellement d’un polissage final ou d’un nettoyage au plasma, afin de réduire les défauts de surface. Dans certains cas, le meulage arrière s’achève par une passivation de la face arrière, par dépôt de nitrure de silicium, par exemple, pour corriger les irrégularités (ou gommer les défauts de surface pour le formuler autrement).

Si ce sujet vous intéresse, n’hésitez pas à consulter la source pour plus de détails. Vous pouvez également visionner la vidéo ci-dessous proposée par der8auer. Elle date d'un an, mais montre comment sont fabriquées les cartes graphiques dans une usine PowerColor.

Un contrôle qualité défaillant

Ce qui est certain avec la PowerColor RX 9070XT Hellhound, c’est que son wafer endommagé n’a pas été identifié comme tel ; il a échappé aux contrôles qualité. Igor conclut que l’origine de ces piqûres remonte à la phase de production ou de packaging. La responsabilité incombe donc à TSMC ou à des prestataires d’emballage comme ASE, Amkor et SPIL. Entre leurs mains, la face arrière de la puce est soumise à des contraintes mécaniques, thermiques et chimiques durant les étapes fixage, de collage ou d’encapsulation.

Nonobstant, PowerColor reste responsable de la non-détection de ce défaut lors de l’assemblage final. D’autant qu’il entraîne, ici, des limitations fonctionnelles notables.

De manière plus large, Igor estime nécessaire que toutes les parties impliquées — y compris AMD — élargissent leurs critères de contrôle qualité pour inclure « des défauts de surface rares mais critiques en matière de dissipation thermique », comme l’usure par piqûres observée ici.

Réaction d’AMD

De son côté, AMD a rapidement réagi :

Nous sommes conscients du problème signalé et pensons qu'il s'agit d'un incident isolé. Nous travaillons avec nos partenaires et nos équipes internes pour comprendre l’origine du problème. Nous restons engagés dans une démarche de qualité et de contrôle rigoureux tout au long du processus de production.