TSMC travaille à l'élaboration de puces à mille milliards de transistors et à la fabrication de puces à 1 nm,
cependant, les opinions divergent quant à la viabilité et aux implications de ces avancées

Les semi-conducteurs sont les cerveaux derrière la technologie qui imprègne toutes nos interactions. Le réseau mondial de communication, chaque interaction avec les réseaux sociaux, chaque expérience de vente au détail, et chaque véhicule, hôpital, ferme et usine créant une valeur sociétale et économique dans le monde entier. Elles alimentent également les technologies de pointe qui assurent notre sécurité. TSMC, le plus grand fondeur au monde, travaille sur le développement de puces à mille milliards de transistors et sur la fabrication de puces à 1 nm. La société prévoit d'atteindre 200 milliards de transistors avec des conceptions monolithiques d'ici à 2030.

TSMC mise sur des architectures à plusieurs puces pour répondre aux défis de croissance et de coût, contrairement aux processeurs monolithiques plus coûteux, comme le GH100 de Nvidia avec 80 milliards de transistors. La feuille de route de TSMC inclut des nœuds de production N2 et N2P de classe 2 nm, des processus de fabrication A14 de classe 1,4 nm, et une production prévue en 2 nm d'ici à la fin de 2025.

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Le GH100 de Nvidia, avec ses 80 milliards de transistors, est l'un des processeurs monolithiques les plus sophistiqués actuellement sur le marché. Toutefois, comme la taille de ces processeurs continue de croître et de devenir plus coûteuse, TSMC pense que les fabricants adopteront des architectures à plusieurs puces, telles que l'Instinct MI300X récemment lancé par AMD et le Ponte Vecchio d'Intel, qui compte 100 milliards de transistors.

Comparatif entre le H100 Tensor Core de NVIDIA, les accélérateurs AMD Instinct MI300 et le Ponte Vecchio d'Intel

Jensen Huang, CEO de NVIDIA, a présenté le nouveau GPU Tensor Core NVIDIA H100 basé sur la nouvelle architecture GPU NVIDIA Hopper. Le GPU NVIDIA H100 Tensor Core est la neuvième génération de GPU pour centres de données de NVIDIA, conçu pour offrir un saut de performance d'un ordre de grandeur pour l'IA et le HPC à grande échelle par rapport au GPU NVIDIA A100 Tensor Core de la génération précédente. Le H100 reprend les principaux axes de conception de l'A100 afin d'améliorer la mise à l'échelle des charges de travail d'IA et de HPC, avec des améliorations substantielles de l'efficacité architecturale.

Les accélérateurs AMD Instinct série MI300 sont particulièrement bien adaptés à la gestion des charges de travail d'IA et de HPC les plus exigeantes, offrant des performances de calcul exceptionnelles, une grande densité de mémoire, une mémoire à large bande passante et la prise en charge de formats de données spécialisés. Ils sont basés sur l'architecture AMD CDNA 3, qui offre les technologies Matrix Core et la compatibilité avec une large gamme de capacités de précision, des INT8 et FP8 hautement efficaces (y compris la prise en charge de la dispersion pour l'IA) aux FP64 les plus exigeantes pour les HPC.

Le GPU Ponte Vecchio d'Intel utilise l'architecture Generation 12.5 et est fabriqué selon un processus de production de 10 nm chez Intel. Avec une taille de 1280 mm² et un nombre de transistors de 100 000 millions, il s'agit d'une très grosse puce. Ponte Vecchio supporte DirectX 12 (Feature Level 12_1). Pour les applications de calcul par le GPU, la version 3.0 d'OpenCL peut être utilisée. Elle comprend 16384 unités d'ombrage, 1024 unités de mappage de texture et 0 ROP. Il comprend également 1024 cœurs de tenseur qui permettent d'améliorer la vitesse des applications d'apprentissage automatique. Le GPU contient également 128 cœurs d'accélération de raytracing.

Pour l'instant, TSMC continuera à développer des nœuds de production N2 et N2P de classe 2nm et des processus de fabrication A14 de classe 1,4nm et A10 de classe 1nm. L'entreprise prévoit de commencer la production en 2 nm d'ici à la fin de 2025. En 2028, elle passera à un processus A14 de 1,4 nm et, en 2030, elle devrait produire des transistors de 1 nm.

Avancées technologiques et défis à surmonter

Intel est en train de développer ses processus 2nm (20A) et 1.8nm (18A), avec l'intention de les lancer approximativement dans la même période. Une caractéristique clé de cette nouvelle technologie est la distribution d'énergie par l'arrière, baptisée PowerVia, offrant des densités logiques accrues, des vitesses d'horloge plus élevées, et une réduction des fuites d'énergie. Ces améliorations se traduiront par des conceptions plus écoénergétiques qui pourraient surpasser les offres de TSMC.

En tant que premier fondeur mondial, TSMC reste convaincu que ses nœuds de processus dépasseront ceux proposés par Intel. TSMC exprime sa confiance dans la supériorité de ses nœuds par rapport à ceux d'Intel. Néanmoins, Intel présente son processus 18A comme une solution compétitive, mettant en avant la technologie PowerVia pour la distribution d'énergie par l'arrière. Pat Gelsinger, PDG d'Intel, a même affirmé que son nœud de processus 18A surpasserait les puces 2nm de TSMC, bien qu'il ait été lancé un an plus tôt.

Les analyses sont divergentes sur ce sujet. Certains saluent les progrès technologiques, tandis que d'autres critiquent sévèrement Intel pour son retard historique. Le processus 18A d'Intel semble être davantage une exagération qu'une avancée significative, s'apparentant à une embellie. Il pourrait probablement être plus proche d'une technologie de 4 nm, voire de 3 nm dans des circonstances très favorables.

Les plus sceptiques estiment qu'Intel accuse un retard considérable par rapport à TSMC, soulignant qu'aucun discours pompeux ne pourra combler cet écart en si peu de temps. Ils rejettent l'idée selon laquelle l'entreprise pourrait soudainement surpasser l'industrie leader sans transition apparente. Le fait qu'Intel soit resté stagnant sur la technologie 14 nm pendant cinq ans rend cette perspective difficile à accepter.

En parallèle, AMD et Nvidia font face à des sanctions américaines contre Pékin, entravant leurs activités avec de nombreux partenaires chinois. Ces fabricants de puces sans usine conçoivent leurs propres puces mais dépendent de tiers tels que TSMC pour la production, une situation compliquée par les sanctions.

L'industrie des semi-conducteurs évolue rapidement, mais les opinions divergent quant à la viabilité et aux implications de ces avancées.

Source : TSMC at IEDM conference, roadmap for its next-generation semiconductors

Et vous ?

En quoi le rôle de TSMC en tant que plus grand fondeur mondial impacte-t-il le paysage technologique actuel et futur ?

Quels sont les avantages et les défis associés à la fabrication de puces à 1 nm, et quelles implications cela pourrait-il avoir sur les performances des appareils électroniques ?

Pensez-vous que TSMC pourra relever les défis de croissance et de coût en privilégiant les architectures à plusieurs puces par rapport aux processeurs monolithiques plus coûteux ?

Quel est votre avis sur la concurrence entre Intel et TSMC ? Êtes-vous d'avis qu'Intel accuse un retard considérable par rapport à TSMC

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