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1 milliard de transistors pour chaque puce 3D

1 milliard de transistors pour chaque puce 3D

Intel a publié la prédiction le 4 octobre 2022, dans laquelle il a ouvertement déclaré lors de la conférence Hot Chips 34 par l’intermédiaire de son PDG qu’en 2030, ils auraient des puces avec 1 milliard de transistors. Ce n’est peut-être pas spectaculaire si l’on ne comprend pas le chiffre dans sa splendeur qui s’approche de la fin de 2023, mais pour mettre les choses en perspective, la plus grande puce monolithique série est actuellement la GH100 de NVIDIA et comptera, en 2024, 80 milliards de transistors. Eh bien, TSMC a confirmé ce que nous avons subtilement glissé il y a une semaine, à savoir que comme Intel, il disposera d’un milliard de transistors, mais cela va plus loin.

Oui, vous avez bien lu, plus de 10 fois la capacité d’introduire des transistors dans un stock chip déjà en vente, même si bien sûr, dans les deux cas, qu’il s’agisse du bleu ou du taïwanais, il y a un certain piège. Mais là où il n’y en a pas, c’est curieusement dans la deuxième partie des déclarations de Taiwan, car cela nous fait comprendre la complexité de ce qui s’en vient.

TSMC affirme qu’un billion de transistors seront possibles d’ici 2030

Eh bien oui, la diapositive que nous avons vue la semaine dernière ne mentait pas. C’est à l’IEDM que l’entreprise l’a présenté à nouveau pour affirmer, désormais, que le monde des puces va emprunter deux chemins parallèles.

Le premier et le plus évident est le traditionnel que nous avions jusqu’au 14 décembre, avant Meteor Lake, où le packaging était à base de chiplets monolithiques 2,5D, sur lequel nous reviendrons ci-dessous. Ce qui nous intéresse ici comme détail pertinent et frappant, c’est le fait de pouvoir atteindre un milliard de transistors dans un boîtier 3D, c’est-à-dire de manière hétérogène.

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En fait, en termes d’intégration, TSMC y fait déjà référence avec le H100 et le MI300X en tant que tels, où en ajoutant tous les chiplets, nous sommes à 200 milliards selon l’entreprise. D’ici 2026, comme nous l’avons vu dans la feuille de route de TSMC, les processus lithographiques N2 et N2P arriveront, permettant une augmentation plus importante de la densité ainsi que de nouvelles technologies d’emballage, ce qui aboutira à 500 000 milliards de transistors par puce.

A partir de là, et comme nous l’avons vu, TSMC change la nomenclature vers A14 et A10, soit 1,4 nm et 1 nm, ce qui permettra de produire des puces 3D hétérogènes comptant au total 1 milliard de transistors. Autrement dit, nous aurons tellement de tuiles que les ajouter verticalement nous donnera ce chiffre pour le jeton final correspondant.

Et qu’en est-il des transistors monolithiques traditionnels ?

NVIDIA H100 contre AMD Instinct MI300X

Actuellement, nous clôturerons l’année avec 50 milliards d’entre eux sur une seule puce, chiplet ou Tile. Sachant que les puces 3D seront basées sur des tuiles monolithiques superposées verticalement, les dernières évolutions vont dans plusieurs directions jusqu’en 2030 :

  • Nouveaux matériaux et canaux
  • Nouvelle technologie EUV avec High NA
  • Oxyde métallique ESL
  • Technologie de ligne auto-alignée avec espace flexible
  • Dommages mineurs et dureté sur les matériaux à faible K et les gaines en cuivre
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Fin 2025, mais surtout début 2026, TSMC disposera d’une puce monolithique de plus de 100 milliards de transistors, soit au moins le double de ce que l’on a actuellement sur le marché, en seulement 2 ans.

Mais d’ici la fin de la décennie, ils franchiront une nouvelle étape, puisqu’ils assurent qu’ils pourront avoir des puces avec plus de 200 milliards de transistors à leur actif, ce qui équivaut à ce que nous avons aujourd’hui avec des puces 2,5D, mais dans une seule tuile. Par conséquent, dans seulement 4 ans, la densité sera multipliée par 4, ce qui permettra d’étudier le problème de la densité de puissance dans la même zone, en générant une plus grande chaleur à la même tension.

Pour cette raison, et en partie, la taille totale des puces augmente jusqu’à ce que la tension potentielle moyenne de chacune puisse être réduite, contenant ainsi l’augmentation des températures et de la consommation. D’où le saut qui sera nécessaire dans les systèmes de refroidissement à tous les niveaux, des centres de données aux PC, pour tout garder sous contrôle.

Sans aucun doute, la guerre des transistors sera à surveiller, car si Intel avait déjà prévenu l’année dernière, maintenant TSMC fait de même et devra reconquérir le terrain perdu.