Le fondeur taiwanais TSMC a gagné son leadership en lançant très rapidement des techniques de gravure toujours plus fine mais les prochaines années s’annoncent particulièrement concurrentielles.
Alors qu’il est désormais possible de graver des puces en 3 nm chez TSMC et Samsung, un point de convergence est en train d’apparaître sur l’évolution suivante, le 2 nm, avec Samsung en quête de la première place mondiale et Intel de retour sur la gravure très fine après le très long chemin de croix du 14 nm.
TSMC pourra toujours compter sur ses nombreux clients mais il pourrait être amené à devoir partager en y laissant des parts de marché. Et si la gravure en 2 nm est programmée vers 2025, il faut déjà penser à la suite.
2 nm d’abord puis 1,4 nm pas très loin derrière
Le géant taiwanais a commencé à évoquer sa future technique de gravure en 1,4 nm en indiquant que les travaux avançaient bien et permettaient d’envisager une mise à disposition bien avant la fin de la décennie.
Dans sa roadmap, TSMC prévoit de lancer sa gravure en 2 nm (N2) dès 2025, avec une optimisation N2P attendue fin 2026. Ensuite, la technique de gravure devrait descendre à 1,4 nm avec un procédé A14 (A pour Ängstrom) arrivant en 2027 ou 2028.
Il reste à voir si le fondeur restera sur un type de processeur GAA (Gate All Around) utilisé au noeud 2 nm ou basculera déjà vers une nouvelle architecture CFET (Complimentary Field-Effect Transistor) attendu pour répondre au défi d’une gravure de moins de 2 nm.
En fonction des choix techniques, le procédé A14 pourrait nécessiter de nouveaux équipements de lithographie dit High-NA EUV pour permettre une gravure aussi fine.
La course à la finesse de gravure s’intensifie
Du côté de la concurrence, le groupe Samsung, premier à proposer la gravure en 3 nm dès mi-2022 mais souffrant au départ de rendements faibles, ce qui a fait fuir les gros clients, prépare sa propre technique de gravure en 2 nm pour 2025 (procédés SF2 et SF2P) et s’est également positionné pour proposer de la gravure en 1,4 nm dès 2027 (procédé SF1.4).
Le groupe Intel fait de son côté le forcing pour proposer des procédés de gravure 20A puis 18A dès 2024-202 et qu’il pourra mettre en avant pour son service de fonderie à la demande IFS.
Le rythme ne ralentira donc pas dans la course à la finesse de gravure ces prochaines années même si les paliers sont toujours plus difficiles à franchir à mesure qu’ils se rapprochent des limites physiques de la matière.
Mais c’est aussi sur ces noeuds que risque de se creuser l’écart avec la Chine. Son industrie des semi-conducteurs a vraisemblablement pu descendre jusqu’à la gravure en 7 nm (voire en 5 nm) en poussant les équipements de lithographie DUV au-delà de leurs capacités mais il lui sera difficile de d’aller plus bas sans changer radicalement d’approche…ou de se fournir en équipements récents malgré l’embargo US.