Actuellement, les deux principaux acteurs de l'industrie mondiale de la fonderie de puces sont, dans l'ordre, TSMC et Samsung Foundry. Tous deux ont commencé à appliquer la technologie de lithographie ultraviolette extrême (EUV) à la production de puces depuis 2019, ouvrant la voie à des nœuds technologiques inférieurs à 7 nm.
En clair, plus le processus est fin, plus les transistors sur la puce sont petits, plus la capacité de traitement et les économies d'énergie sont importantes ; la course aux nœuds plus petits est donc une course commune aux principaux géants mondiaux des semi-conducteurs.
Des transistors plus petits permettent une densité accrue sur une même surface ; les puces modernes peuvent contenir des dizaines de milliards de transistors (la puce A17 Pro gravée en 3 nm, par exemple, en compte 20 milliards), et les espaces entre eux doivent être extrêmement fins. C’est là qu’interviennent les machines de lithographie EUV. Une seule entreprise au monde les fabrique : ASML, aux Pays-Bas.
La nouvelle génération de lithographie ultraviolette extrême, connue sous le nom d'EUV à ouverture numérique élevée (HAUV), est désormais disponible. Intel, qui s'est engagé à reprendre la tête du marché des technologies de gravure à TSMC et Samsung Foundry d'ici 2025, a été le premier à acquérir une nouvelle machine HAUV de 400 millions de dollars, portant l'ouverture numérique de 0,33 à 0,55. (L'ouverture numérique correspond à la capacité d'un système de lentilles à capter la lumière et est souvent utilisée pour évaluer la résolution d'un système optique.)
Assemblage d'une machine de lithographie EUV à ouverture numérique élevée dans l'Oregon, aux États-Unis. (Photo : Intel)
Cela permet à la machine de graver des détails de semi-conducteurs 1,7 fois plus petits et d'augmenter la densité de transistors de la puce de 2,9 fois.
La première génération de lithographie EUV a permis aux fonderies d'atteindre la finesse de gravure de 7 nm, et les machines EUV à ouverture numérique élevée, plus performantes, permettront de produire des puces jusqu'à la finesse de gravure de 1 nm, voire plus fine. ASML affirme que l'ouverture numérique plus élevée (0,55) des machines de nouvelle génération est ce qui permet à ces nouveaux équipements de surpasser les machines EUV de première génération.
Intel disposerait de 11 machines EUV à haute ouverture numérique (NA), la première devant être opérationnelle en 2025. De son côté, TSMC prévoit d'utiliser de nouvelles machines en 2028 avec une gravure en 1,4 nm ou en 2030 avec une gravure en 1 nm. TSMC continuera d'utiliser ses anciennes machines EUV pour produire des puces en 2 nm l'année prochaine. Grâce à la technologie EUV à haute NA, Intel espère rattraper TSMC et Samsung sur le segment des fonderies de semi-conducteurs les plus avancées.
Mais Intel continue de faire face à une faible production, des pertes financières et un cours de bourse qui a tellement chuté qu'elle a été retirée du Dow Jones, l'indice qui regroupe les 30 valeurs les plus performantes du marché boursier américain. La situation est si critique pour Intel qu'elle a externalisé la fabrication de ses puces à TSMC pour les gravures de 3 nm et plus.
En tant que premier fondeur de puces chinois et troisième au monde après TSMC et Samsung Foundry, SMIC n'a même pas été autorisé à acquérir des machines de lithographie EUV de première génération en raison des sanctions américaines. Il a donc été contraint d'utiliser des machines de lithographie ultraviolette profonde (DUV) encore plus anciennes, qui peinaient à produire des puces à la finesse de gravure inférieure à 7 nm.
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