Global Foundries innove dans les semi-conducteurs pour répondre aux nouveaux enjeux technologiques de la mise en œuvre de l’Internet des Objets dans les années à venir.

Lors de la conférence Hardware IOT organisée par The Linley Group à Santa Clara la fin du mois de juillet, plusieurs interventions ont illustré les profondes transformations en cours à tous les niveaux de l’industrie du semi-conducteur pour répondre aux enjeux posés par l’arrivée, annoncée imminente, de dizaines de milliards d’objets connectés dans les foyers, les usines, les villes, les voitures, dans la vie quotidienne de chacun. L’une de ces interventions était faite par Rajeev Rojan, VP Product Marketing IoT&New Markets de Global Foundries. Global Foundries est une fonderie de semi-conducteurs, c’est à dire un fabricant de circuits intégrés qui a été créé en 2009 à partir des unités de fonderie de AMD.

Elle a ensuite acquis Chartered Semiconductor en 2010  et les activités de fonderie d’IBM en rachetant IBM Microelectronics en 2015. Elle est aujourd’hui parmi les plus grandes fonderies « pure player » au monde, derrière TSMC  et devant UMC et SMIC, et elle rivalise avec les activités de fonderie de Samsung et Intel. Elle fabrique des Wafers  CMOS pour un très grand nombre de fabricants de processeurs et de composants dont AMD, IBM, Nvidia, Broadcom, Qualcomm, NXP, STMicroelectronics, ARM, Sony, etc…

Une récente enquête indiquait que les consommateurs sont de moins en moins satisfaits des caractéristiques et des performances des objets connectés dont ils disposent sur le marché. C’est probablement l’une des raisons pour lesquelles le marché peine à décoller.

« L’industrie du semi-conducteur doit mettre en œuvre de nouvelles technologies pour approcher le marché de l’Internet des Objets, explique Rajeev Rojan, parce qu’il a complètement rebattu les cartes dans la chaine de valeur. »  Les technologies de semi-conducteur ont en effet longtemps été menées par la course à la puissance impliquée par la loi de Moore, à travers la technologie CMOS dite FinFET. Mais la demande la plus forte et la plus immédiate aujourd’hui de l’Internet des Objets  porte beaucoup plus sur le besoin d’intégrer à moindre coût un grand nombre de composants (RF, capteurs, processeurs d’application (MCU), mémoires non volatiles…) fonctionnant à bas voltage et capables de fournir le maximum de puissance à la demande tout en étant suffisamment flexible et intelligents pour assurer une faible consommation dans la durée.

« La technologie FinFET qui convient bien pour les micro-ordinateurs ou les serveurs qui ont besoin de puissance, n’apporte pas ces possibilités, coûte trop cher, offre moins de souplesse pour le design et l’intégration des composants et consomme trop pour des produits qui doivent se vendre par centaines de millions et fonctionner sur une simple pile pendant au moins 5 ans… » explique Rajeev Rojan. Les puces sur lesquels s’appuient aujourd’hui les Objets Connectés pour mettre en œuvre leurs applications ont évolués vers des mini systèmes (SOC) capable d’intégrer de nombreux composants intelligents comme la connectivité RF, des microcontrôleurs de toutes sortes, de la mémoire non volatile et une gestion pointue de la puissance, le tout sous une contrainte de consommation ultra-réduite.

Alors même qu’elle a investi dans des unités de fabrications FinFET, Global Foundries a aussi fortement investi pour mettre en oeuvre une technologie appelée FDX, basée sur le FD-SOI développé par le Leti à Grenoble et par Soitec, qui constitue aujourd’hui le cœur d’une offre innovante pour les objets connectés. « La plateforme FDX s’appuie sur une technologie 22nm qui correspond parfaitement au besoin dominant du marché précise Rajev Rojan. Un SOC peut être réalisé à partir d’un ou plusieurs cœurs ARM avec un processeur RF (BLE, WiFi, NB-IOT/ CatM…) qui se réveille automatiquement pour transmettre, un détecteur de mouvement et un processeur (MCU) d’application intégré étroitement et dynamiquement avec les 2 autres pour minimiser la consommation et optimiser la puissance. Ce processeur sera ainsi très différencié pour trouver facilement sa place sur le marché à un coût compétitif. »

La production FDX 22nm est effective dans 2 usines, à Dresde et en Chine à Chengdu et autour de FDX se développe maintenant un véritable écosystème de partenaires qui développent de l’IP. Le consortium FD-SOI regroupe déjà 30 membres dont GF, IBM, Samsung, NXP, STM, Berkeley, Stanford, le Leti, etc. Il explique, forme et continue de développer la technologie. Dans le monde du semi-conducteur, l’effet de gamme est important pour permettre aux utilisateurs de la technologie de développer des nouveaux produits dotés de fonctionnalités améliorées, et Global Foundries a joué le jeu en annonçant l’année dernière le développement d’une plateforme FDX 12nm qui devrait entrer en production l’année prochaine. Elle permettra aux développeurs de proposer plus facilement un renouvellement de gamme de leurs produits développés sur la techno 22nm. Sa capacité et sa souplesse d’intégration permettront de réduire la taille des SoC comportant plus de fonctionnalités, d’améliorer leur consommation et de maintenir les coûts.

Linley Gwennap, organisateur de la conférence indiquait « Le one-shrink-fits-all ne convient plus à l’industrie du semi-conducteur pour l’IOT. Alors que FinFET est la technologie de choix pour les produits de haute performance, le roadmap industriel est moins clair pour de nombreux produits mobiles et IoT qui demandent un très bas niveau de consommation avec pourtant un niveau d’horloge assez élevé. FDX 22 et FDX 12 sont très bien placés pour remplir ce vide. Il offre une alternative de migration pour la conception de noyaux avancés avec une puissance réduite sans augmentation des coûts.»

Le marché IoT en 2023, 10,4 milliards d’unités installées et 2,35 milliards d’unités vendues par an

En 2023, la part du marché industriel ne sera plus que de 28% alors que le marché grand public, basé sur les objets connectés à la maison, les wearables, les automobiles connectées, les appliances connectées représenteront 72% des 10,4 milliards d’unités prévues. Enfin en valeur, le marché IoT industriel représentera 33% de l’ensemble.