2025 sera-t-elle l'année du chiplet ?

À l'approche de 2025, l'industrie des semi-conducteurs est à l'étape initiale d'un changement monumental vers la technologie des chiplets. Bien que 2025 ne soit pas l'année où les chiplets domineront le marché, cela marquera le début d'une transition de dix ans qui verra les chiplets changer le visage de la conception et de la fabrication électroniques. 

Cette évolution s'appuie sur les tendances que nous avons discutées plus tôt cette année dans Pourquoi les conceptions électroniques futures pourraient être basées sur des chiplets. Les capacités modulaires des chiplets offrent de nombreux avantages, englobant une performance améliorée, une économie et une flexibilité. Ces avantages deviennent de plus en plus importants alors que l'industrie électronique fait face aux limitations des conceptions de puces monolithiques traditionnelles.

La fusée des chiplets est sur le pas de lancement

Et le compte à rebours final a commencé. Le marché des chiplets est prêt à connaître une croissance explosive, stimulée par une demande croissante pour l'informatique haute performance à travers les industries. Les applications pour l'IA, les centres de données, l'automobile et l'électronique grand public mèneront la charge. Les estimations de Market.us Scoop projettent que le marché des chiplets passera de 3 milliards de dollars US en 2023 à atteindre 107 milliards de dollars US d'ici 2033, avec un taux de croissance annuel composé (CAGR) de 42 % (voir Figure 1). 

Les données représentées ci-dessus sont en réalité assez conservatrices comparées à d'autres prévisionnistes. Par exemple, selon KBV Research, le marché mondial des chiplets devrait atteindre 373 milliards de dollars d'ici 2030, avec un TCAC de 76 %. Markets and Markets projette que le marché atteindra 148 milliards de dollars dès 2028, avec un TCAC stupéfiant de 87 %, plus du double de ce qui est montré dans la Figure 1.

2025 : Une année importante pour l'adoption des chiplets

2025 marquera probablement un point de bascule où la technologie des chiplets passera d'un concept prometteur à une réalité pratique dans de nombreuses industries. La convergence de plusieurs facteurs clés est prête à accélérer l'adoption des chiplets, créant une tempête parfaite d'innovation et d'opportunité.

Normes en maturation : La norme Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe), établie par Intel et d'autres leaders de l'industrie, devrait gagner une adoption plus large en 2025. Cette norme facilitera l'interopérabilité et accélérera l'intégration des chiplets entre les fabricants.

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Investissement croissant : Les grandes entreprises de semi-conducteurs allouent des ressources significatives à la recherche et au développement des chiplets, certaines réalisant des investissements de plusieurs milliards de dollars. Les initiatives gouvernementales dans de nombreux pays financent également des projets de chiplets, reconnaissant leur importance stratégique.

Avancées des technologies de conditionnement : Des entreprises telles que TSMC et Intel réalisent des progrès significatifs dans les technologies de conditionnement avancées pour les chiplets. Ces innovations permettront une intégration plus efficace des chiplets dans des systèmes complexes et multi-fournisseurs.

Expansion de l'écosystème : L'écosystème des chiplets se développe rapidement, avec les entreprises d'EDA, les fonderies et les entreprises d'assemblage et de test de semi-conducteurs externalisées (OSAT) qui contribuent toutes à l'avancement de la technologie des chiplets.

Le long et sinueux chemin vers l'ubiquité des chiplets

Alors que 2025 marque une étape importante, la prise de contrôle par les chiplets se déroulera progressivement au cours de la décennie suivante. Plusieurs facteurs entraîneront cette transition à long terme :

Initialement, nous verrons des conceptions homogènes avec des blocs de propriété intellectuelle (blocs IP, qui sont des unités réutilisables de logique ou de conception de disposition de puce) du même fournisseur. À mesure que la technologie mûrit, des conceptions véritablement hétérogènes émergeront.

Ces conceptions hétérogènes combineront des composants de plusieurs fournisseurs et potentiellement différents procédés de fabrication – par exemple, en mélangeant des chiplets de logique haute performance avec des chiplets de mémoire ou des chiplets analogiques/RF, chacun optimisé pour sa fonction spécifique. Cependant, ce niveau d'intégration est encore à des années de distance, probablement pour devenir prévalent dans les années 2030.

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À mesure que la production de chiplets monte en échelle, l'industrie doit surmonter des défis uniques, en particulier en ce qui concerne les tests et l'assurance qualité. Le volume plus élevé de dies individuels nécessitera une augmentation des charges de travail de test et de nouvelles approches pour garantir la fonctionnalité avant l'emballage final.

La Chine adopte la technologie des chiplets, en partie à cause des sanctions commerciales américaines sur les puces avancées et l'équipement de fabrication de puces. Selon MIT Technology Review, en connectant plusieurs puces moins avancées en une seule, les entreprises chinoises pourraient utiliser les chiplets pour contourner les sanctions imposées par le gouvernement américain.

Impact des Chiplets sur Divers Secteurs

Alors que l'approche modulaire de la conception de semi-conducteurs gagne du terrain, les effets d'entraînement se feront sentir bien au-delà des usines de fabrication de puces. Notamment, les chiplets sont prêts à devenir les blocs de construction de l'innovation dans une gamme de secteurs, y compris :

Automobile : Le passage vers les véhicules électriques (VE) et les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) crée une demande pour des solutions de traitement plus puissantes et flexibles. Les chiplets offrent la puissance et l'adaptabilité pour répondre à ces exigences et deviendront la norme pour de nombreuses applications automobiles dans la décennie à venir.

Selon une enquête de McKinsey, 48 % des dirigeants du secteur s'attendent à ce que les chiplets pour applications automobiles émergent entre 2027 et 2030, tandis que 38 % prévoient une adoption entre 2030 et 2035. Ce déploiement progressif reflète l'approche prudente de l'industrie automobile et le temps nécessaire pour que les technologies de chiplets arrivent à maturité.

Intelligence Artificielle et Centres de Données : Les chiplets permettront la création de processeurs IA plus puissants et économes en énergie en permettant l'intégration de cœurs spécialisés pour différentes tâches IA, telles que l'inférence et l'entraînement, dans un seul et même package. Poussées par l'appétit insatiable d'aujourd'hui pour la puissance de traitement IA, des entreprises comme NVIDIA investissent significativement dans les chiplets.

Électronique Grand Public : Les chiplets permettent d'améliorer les performances des appareils grand public. Par exemple, le CPU de bureau Ryzen 7 5800X3D d'AMD démontre une augmentation de 15 % des performances de jeu. Au-delà du jeu, les chiplets devraient révolutionner les smartphones, tablettes et appareils portables en permettant aux fabricants de combiner les meilleurs composants de leur catégorie pour des fonctions spécifiques comme le traitement IA, les graphiques et la gestion de l'énergie.

Informatique en périphérie (Edge Computing): Des cas d'utilisation spécifiques dans l'informatique en périphérie, tels que l'IoT industriel et les applications de ville intelligente, bénéficieront grandement de la flexibilité et de la performance offertes par les conceptions basées sur des chiplets. Dans les applications d'informatique en périphérie industrielle, cela se traduira par des systèmes plus réactifs et autonomes. 

Défis et considérations

Même avec une perspective prometteuse, la révolution des chiplets fait face à plusieurs défis :

Standardisation : Bien que des progrès aient été réalisés avec des normes de chiplets comme UCIe, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour permettre une intégration sans problème entre différents fabricants de chiplets et technologies.

Tests et assurance qualité : La nature modulaire des chiplets introduit de nouvelles complexités dans les tests et la fiabilité globale du système, mettant à l'épreuve les méthodologies traditionnelles de test et d'assurance qualité.

Pénuries de talents et de ressources : Le passage à la technologie des chiplets nécessite une main-d'œuvre qualifiée et l'accès à des ressources critiques. Avec la croissance de la demande en chiplets, nous pourrions voir des pénuries des deux.

Se tourner vers un avenir modulaire

Bien que 2025 ne soit pas l'année où les chiplets prendront le dessus, elle marquera le début d'une décennie transformative pour l'industrie des semi-conducteurs. En entrant dans les années 2030, les chiplets deviendront une approche dominante de la conception de puces, offrant de nouveaux niveaux de flexibilité, de performance et de rentabilité. Une transition réussie dépendra d'une collaboration dédiée à travers l'écosystème des chiplets. Des technologies d'emballage avancées et de nouvelles approches de normalisation et de test seront également nécessaires. 

À mesure que l'écosystème des chiplets mûrit, nous pouvons compter sur l'émergence d'applications et de solutions innovantes qui repoussent les limites de la fabrication électronique. En regardant vers l'avenir, il est clair que la révolution des chiplets ouvrira entièrement de nouvelles possibilités pour l'avenir de la technologie des semi-conducteurs.