Gravure en 10 nm : Samsung et TSMC seront prêts en 2016

Par Samir Azzemou

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La finesse de gravure est un enjeu important pour la téléphonie mobile. Autant pour les constructeurs que les consommateurs. Les deux principaux fabricants de chipsets, TSMC et Samsung, travaillent sur une gravure en 10 nm. La production débutera en 2016.

Aujourd’hui, les chipsets utilisés dans les smartphones sont majoritairement des composants gravés en 28 nm, voire 20 nm pour les plus qualitatifs (MediaTek Helio X20, Apple A8, Exynos 7410, Snapdragon 808 et 810, Tegra X1). Et même en 14 nm, ce qui est encore très rare. Un seul chipset répond aujourd’hui à cette spécification technique : l’Exynos 7420 du Galaxy S6. Ce composant est l’une des grandes fiertés de la division semi-conducteurs de Samsung. Et pour cause : ce premier modèle en 14 nm FinFET est aujourd’hui le plus puissant du marché, tout simplement.

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L'Exynos 7420 est le premier chipset gravé en 14 nm

Un enjeu qui concerne toute l'industrie du mobile

La finesse de gravure est l’un des éléments qui permettent justement d’atteindre cette forte puissance. Comme le chipset est gravé plus finement, les distances à parcourir sont plus petites et chaque information est traitée plus rapidement. L’énergie demandée pour véhiculer cette information est plus faible. Les pertes de chaleur sont moins importantes. La fréquence maximale des coeurs sans risque de fracture est même plus haute. Bref, les avantages sont nombreux, que ce soit pour le fabricant ou l’utilisateur final.

Les constructeurs de mobile l’ont bien compris, ainsi que les concepteurs de chipsets, tels que Qualcomm, Apple, nVidia, HiSilicon ou MediaTek. Ces derniers (mais il y en a d’autres) attendent naturellement que les fabricants de chipsets soient en mesure de descendre toujours plus bas en gravure. Cette année, la révolution sera le 16 nm et le 14 nm, respectivement chez TSMC et Samsung (sans oublier GlobalFoundries qui a obtenu une licence d’utilisation de la technologie du Coréen). Cette finesse sera nécessaire pour créer les Snapdragon 820, Apple A9 et tous les chipsets qui disposeront des coeurs Cortex-A72 (que ARM a spécialement développé pour le 16 nm).

Des chipsets en 10 nm intégrés à des mobiles en 2017

Cependant, une fois encore, cela n’est qu’une étape. Déjà, TSMC et Samsung travaillent sur l’étape suivante : le 10 nm FinFET, sujet sur lequel le fondeur travaille depuis deux ans. Selon le site chinois UDN, l’industriel taïwanais a présenté aujourd’hui (jeudi 28) une première ligne de production pour tester la fabrication de chipsets avec cette finesse de gravure. Cette ligne est installée dans l’usine de la ville taïwanaise de Hsinchu (au Nord Ouest de l’Ile). L’idée est certainement de convaincre Apple de lui céder une partie de la production d’un futur chipset, non plus l’A9, mais son successeur. TSMC sera capable de produire pleinement des chipsets en 10 nm entre 2016 et 2017.

Parallèlement, Samsung réalise aussi des tests de production. L’entreprise a présenté la semaine dernière le premier disque « wafer » de 30 cm de diamètre composé uniquement de chipsets gravés en 10 nm FinFET, prouvant, encore une fois, que la technologie est presque maîtrisée. Reste à savoir si Samsung est capable de créer plusieurs milliers de ces disques par mois (les besoins d’Apple seraient estimés à 40 000 par mois). Selon EETimes qui a participé à la conférence de présentation, les lignes de production à grand volume seraient également en cours de déploiement. Elles seront opérationnelles avant la fin de l’année prochaine. Soit presque en même temps que TSMC. Les premiers mobiles équipés devraient donc apparaître dans le courant de l'année 2017.

Apple : la poule aux oeufs d'or

Qualcomm et Apple sont les deux gros clients à convaincre sur le marché des semi-conducteurs. MediaTek devrait logiquement être le troisième. Puisque qui peut le plus peut le moins, TSMC et Samsung doivent convaincre qu’ils sont capables de prendre en charge de grands volumes sur des produits très techniques pour remporter la mise. Samsung a remporté Qualcomm. MediaTek préfère son compatriote TSMC. Reste à savoir qui charmera le plus Apple. La firme de Cupertino a confié l’A8 à TSMC et l’A9 à Samsung. Et rien n’est encore joué pour le chipset suivant.

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