Si Samsung a bien livré la première puce commerciale utilisant le procédé 3 nm ainsi que la nouvelle architecture de transistors « gate all around », cela ne garantie pas son avance sur TSMC.
Pour la livraison de ses premières puces en 3 nm utilisant la technologie GAAFET, Samsung a organisé une cérémonie dans ses usines coréennes, réunissant politiques, hauts gradés de l’entreprise et entreprises partenaires. Sur le papier, cette pompe est justifiée : Samsung Electronics rentre dans l’histoire industrielle en étant le premier à livrer des processeurs commerciaux aussi fins (TSMC ne livre que du 4 nm) et aussi modernes.
Après une décennie dominée par des transistors à effet de champ à ailettes – FinFET dans le jargon – le monde des semi-conducteurs prend un nouveau virage avec une nouvelle structure : le Gate All Around Field-Effect Transistor ou GAAFET (MBCFET pour Multi-Bridge Channel Field-Effect Transistor pour le nom propriétaire de Samsung). Cette « porte » qui « entoure » totalement le transistor, offre en effet un champ d’amélioration très important pour le futur de nos puces. Les concepteurs de processeurs vont pouvoir jouer plus finement sur les tensions (bien plus de paliers), augmenter les fréquences et diminuer la consommation énergétique.
Livrer une puce qui soit en avance sur deux plans – fabrication et conception des transistors – semble garantir à Samsung un avantage de poids, surtout face à TSMC et Intel qui développent les mêmes technologies. Non ? Non. Car si être en retard peut être catastrophique dans le domaine des semi-conducteurs, être un peu trop en avance n’est pas non plus souhaitable. Et il y a surtout un précédent assez cruel pour Samsung : la gravure EUV.
Samsung premier sur l’EUV, et vite dépassé par TSMC
En décembre 2020, Qualcomm annonce passer de TSMC à Samsung pour la gravure de son processeur phare de l’époque, le Snapdragon 888. Une puce gravée en 5 nm qui sera remplacée l’année suivante par le Snapdragon 8 Gen 1, lui aussi gravé par Samsung. Deux puces certes performantes, mais dont l’intégration dans les terminaux Android haut de gamme est entachée par des soucis de surchauffe. Problèmes de design ? Si la question s’est posée au début de l’histoire du Snapdragon 888, une puce récente vient de mettre les pendules à l’heure : le Snapdragon 8+ Gen 1.
Le petit « + » signifie généralement de petites optimisations de production qui confèrent quelques pourcentages de performances en plus. Mais cette année, la version « + » a comme modification majeure de passer de la gravure Samsung 4 nm 4LPE au 4 nm de TSMC (procédé 4N). Un changement de fonderie à dimension constante (4 nm) qui sonne comme une douche froide pour Samsung : par rapport au Snapdragon 8 Gen 1 « normal », la version « + » est plus performante (parfois au-delà de 10% !) tout en chauffant moins et en consommant moins d’énergie.
Pourtant, sur le papier, Samsung avait l’avantage de la primauté technologique, puisque c’est en avril 2018 que Samsung annonce fièrement être le premier à livrer les premières puces commerciales gravées en ultraviolets extrêmes (EUV). C’est cette technologie qui a permis aux industriels de dépasser le « mur » des 7 nm, première finesse de gravure où l’EUV s’est avéré nécessaire pour éviter des taux de déchet trop élevés. Au-delà de 7 nm, l’EUV est même absolument obligatoire pour continuer de faire réduire la taille des circuits.
Alors même que Samsung fut bien premier à déployer commercialement l’EUV, c’est TSMC qui se taille la part du lion de la production mondiale des puces de pointe faisant appelle à cette technologie : 90% de ces puces sont produites par le Taïwanais et seulement 10% le sont par Samsung. Avec, comme le montre l’exemple des Snapdragon 8(+) Gen 1 de Qualcomm, un avantage technologique décisif pour TSMC à procédé équivalent…
Est-ce à dire que Samsung ne va pas réussir à prendre l’avantage cette fois-ci ? Difficile de se prononcer. Il faudra attendre de voir les implémentations de TSMC et Intel, qui investissent eux aussi sur les mêmes technologies pour voir qui, des trois titans, a la meilleure maîtrise de ces deux procédés.
Source :
Thz Korea Herald