Pour son 14A, Intel mise tout sur le High-NA, et compte bien le faire savoir !

Si, il y a quelques années encore, Intel était synonyme de géant inatteignable en matière de lithographie — comprenez, de technologies de gravure —, les moult retards des process nodes 14 nm et 10 nm (maintenant Intel 7) ont permis à la concurrence de progresser, si bien que TSMC donne du fil à retordre au géant bleu, pour le moment tout du moins. C’est cependant sans compter sur les progrès de la firme, qui compte bien jouer de son partenariat avec ASML pour dégainer en premier une nouvelle technologie, le High-NA EUV, et récupérer ainsi la couronne du leadership en matière de fonderies.

Hé non, ça n'est pas une locomotive à vapeur !

Mais de quoi qu’on cause, au juste, avec ce High-NA EUV ? Hé bien, il s’agit d’une amélioration au niveau des optiques des appareils de gravures permettant d’obtenir une « ouverture numérique » (ou Numerica Apperture) plus élevée : 0,55 au lieu de 0,33 très exactement, tout en gardant une bonne partie de la machine inchangée (en particulier ce qui concerne la source lumineuse, qui reste aux 13,5 nm de l’EUV synthétisé à l’aide d’un laser en chauffant de l’étain à 220 000 °C !). Dans la pratique, ce chiffre du « NA » (sans unité, et qui n’a rien à voir avec le sodium !) caractérise — dans ce cas — le pouvoir de résolution du système optique de gravure : plus il est élevé, plus il est possible de graver finement en une passe (« pattern »). Ici, l’augmentation permet de graver des détails 1,7 fois plus petits, soit 8 nm contre 13 nm actuellement (ne cherchez pas comment passer de ce 8 nm à un procédé de gravure de class 5 nm, cette cascade ne peut être effectuée que par des professionnels entraînés !), et le tout en moins de temps et moins de lumière. Cela est critique dans les procédés lithographiques, car l’autre solution pour cela est le multi-patterning qui nécessite un masque différent par passage en machine et augmente le risque de défaut : le sacro-saint rendement en pâtit. Avec l’EUV High-NA, la densité fera un bond d’un facteur 2,9 ; vous comprenez donc l’appétit de la firme pour le système !

Les évolutions des finesses de gravure depuis 1985. Les grosses taches représentent les longueur d'onde, les points des procédés de gravure.

Il est intéressant de souligner qu’Intel est à l’heure actuelle un pionnier dans cette technologie. Si la firme s’abstient (naturellement…) de commentaires vis-à-vis de la concurrence, elle souligne son côté pragmatique : l’EUV High-NA n’aurait pas été mis en production sans être certain de sa rentabilité, qui plus est aussi tôt. Nous y voyons également un logique retour de bâton technologique, la firme ayant été dans les dernières à migrer sur l’EUV et profitant ainsi de ses rapports récents avec ASML pour pousser au maximum ses commandes et ne surtout pas rater le coche, quitte à payer plein tarif. Est-ce que cela signifie que les prochains CPU seront plus chers ? Difficile de s’y projeter autant en avance, d’autant plus que les machines sont modulaires, ce qui permet les mises à jour matérielles à moindre coût (les systèmes High-NA partageant par exemple les moules de source et de wafer avec les non-High-NA), et que l’EUV High-NA est prévu pour rester sur à minima 3 procédés de gravure complets.

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Au niveau technique, c’est bien entendu le néerlandais ASML en partenariat avec Zeiss (spécialiste des optiques) qui fournit la machinerie — des TWINSCAN EXE:5000, des beaux bébés de 150 tonnes transportés via 20 camions à la fab D1X en Oregon. À ce propos, Intel compte bien continuer dans cette direction avec l’achat futur de TWINSCAN EXE:5200 capables de charbonner 200 wafers par heure, soit un toutes les 18 minutes (!). Une technologie ne sort pas de nulle part puisqu’en septembre dernier, ASML n’avait pas attendu son partenaire bleu pour vanter les mérites de ces machines et de son savoir-faire, ainsi que la gargantuesque logistique de leur déplacement. À cette époque, Intel avait fait marche arrière en expliquant que cette gravure serait utilisée en masse pour des procédés post-18A, nous avons maintenant la précision : le 18A, en 2025, sera utilisé pour de la R&D en High-NA, mais ce sera au 14A tout juste annoncé d’assumer la charge d’une gravure utilisant en masse ces machines — bien que nous nous doutons que les chiplets seront de mise pour économiser le procédé, typiquement en reléguant les dies d’IO à des nodes plus matures qui leur sont suffisants. Bref, une mise en route progressive de ces outils High-NA, qui a du sens afin de limiter les risques en testant petit à petit le nouveau matériel et laissant place à sa mise au point : rien de bien surprenant à cela ! D’ailleurs, ASML vient tout juste de dévoiler avoir réussi pour la première fois à imprimer des lignes denses de 10 nm (un vrai 10 nm pour le coup, pas « le node de gravure appelé 10 nm » !) : un progrès marquant dans la technologie.

Les tests de gravure du 18A par Intel, ça ressemble à ça !

À cela s’ajouteront également les possibilités techniques déjà étrennées comme Foveros et l’utilisation massive de l’EMIB pour toujours plus de performances, par exemple en stackant toujours plus de cache ; et l’arrivée des PowerVias permettant de densifier l’interconnect en renversant l’arrivée du courant sur l’autre face des dies. Rendez-vous en 2025 pour toutes ces joyeusetés !