Engagé auprès des industriels, le CEA prépare dès aujourd’hui les usages technologiques de demain. De quoi rester à la pointe du marché de la microélectronique. Entretien avec Julie Galland, directrice de la recherche technologique du CEA.
Quel regard portez-vous sur les pénuries qui ont touché le secteur de la microélectronique ces dernières années ?
Julie Galland : Cette crise a mis en lumière la dépendance de l’industrie européenne et française aux grands pourvoyeurs de composants, à savoir le Taïwanais TSMC et le Coréen Samsung. Dépendance accentuée par le faible poids économique de nos industries dans le portefeuille de ces grands fondeurs. L’ensemble de l’automobile mondiale ne représente qu’un peu plus de 8% de la production de composants, répartie sur des centaines de référence. En comparaison, certains fabricants de smartphones représentent à eux seuls jusqu’à 25 % du marché de ces fondeurs !
En tant que plus gros clients, les grands noms de la téléphonie ont été servis en priorité au plus fort de la pénurie. Devant ce constat, les pouvoirs publics ont souhaité regagner en résilience et en souveraineté. D’où plusieurs programmes d’investissement majeur, dont le Chips Act européen et le plan France 2030.
Quel est le rôle du CEA dans
cette trajectoire ?
Julie Galland : Depuis plus de 30 ans, le CEA accompagne l’écosystème français de la microélectronique pour aider à élaborer, industrialiser, et commercialiser les technologies de demain. Le secteur est profondément marqué par la compétition, avec 15 à 20% du chiffre d’affaires réinvesti dans la R&D. Le CEA prépare, avec les industriels, les technologies amonts, capables de faire la différence dans les futures feuilles de route produits. Des technologies que l’on retrouve ensuite dans la vie quotidienne.
Nous assurons le transfert industriel, avec des partenaires historiques comme STMicroelectronics et Soitec, ainsi qu’avec la quasi-totalité des acteurs de la microélectronique en France. Nous participons notamment aux projets importants d’intérêt européen commun, les IPCEI. Les choix technologiques ne sortent pas de nulle part, ils sont orientés selon les besoins des filières industrielles, telles que les transports, les machines-outils, la défense ou le spatial.
Nous accompagnons également le projet de « méga-fab » de STMicroelectronics et GlobalFoundries, à Crolles, en Isère. Cette usine, la plus grande du genre en France, doit doubler la capacité de production actuelle du site et rivaliser avec les implantations asiatiques. Elle a vocation à industrialiser les ruptures technologiques que nous mettons aujourd’hui au point, dans le cadre d’un nouvel IPCEI et du plan France 2030.
VidéoLa microélectronique : des métiers d’avenir
Comment s’articulent cette approche industrielle et la recherche plus fondamentale menée par le CEA ?
Julie Galland : Le CEA a la capacité d’identifier, grâce à son implication en recherche amont, les ruptures qui feront sens dans un horizon de dix à quinze ans, voire plus loin. Le dialogue constant entre recherches fondamentale et technologique nous permet de faire mûrir ces innovations pour les amener peu à peu vers les spécifications et la reproductibilité requises par le marché. Cela permet aux industriels de s’en saisir et de les intégrer dans leurs développements produits. Les besoins industriels s’expriment plutôt sur des horizons de trois à cinq ans, mais pour que la technologie soit prête, il faut dix bonnes années de R&D auparavant !
Salle blanche du CEA-Leti : industriels et chercheurs évoluent dans le même lieu © A. Aubert/CEA
Sur quelles ruptures travaille actuellement le CEA ?
Julie Galland : La liste est longue ! Pour un avenir proche, nous travaillons sur l’électronique de puissance, notamment pour la mobilité électrique, en introduisant de nouveaux matériaux comme le carbure de silicium ou le nitrure de gallium. Nous explorons également le calcul en environnement embarqué, au cœur des applications nomades. Ces dernières nécessitent à la fois frugalité énergétique et mémoires embarquées, le tout avec une sécurité de fonctionnement. Cela demande de penser aussi bien le matériel que le logiciel, une polyvalence qui est l’une des grandes forces du CEA. Nous avons aussi des enjeux très forts sur les capteurs, avec des ruptures technologiques dans de multiples domaines : la santé, l’environnement, les usines du futur, les transports.
Sur une approche plus fondamentale, en amont, les équipes travaillent sur des thématiques telles que la conception d’architectures novatrices – couplant processeurs et mémoires, ou encore de nouveaux matériaux pour des composants alliant frugalité et rapidité. Elles réfléchissent aussi aux capteurs de demain pour l’imagerie médicale, le spatial ou la caractérisation de molécules uniques.
Enfin, le CEA se mobilise dans le cadre de la stratégie quantique. Nous intervenons à tous les niveaux constitutifs de l’ordinateur quantique, et également sur d’autres thèmes comme la cryptographie post-quantique, les télécommunications et les capteurs. Nous soutenons les start-ups du domaine, telles Alice & Bob, C12 Quantum, Quandela, Pasqual et bien sûr Siquance, start-up issue du CEA et du CNRS qui travaille sur les qubits sur silicium.
Dans toutes ces démarches, nous intégrons les enjeux de frugalité énergétique et de ressources. On pourrait penser qu’il s’agit de problématiques sur les « consommables », mais l’écoconception amène rapidement à des problèmes assez fondamentaux en science.
Les fabricants asiatiques réalisent des nœuds jusqu’à 3 nm. Est-ce que la France, avec le projet NextGen de nœuds 10 nm, est en retard ?
Julie Galland : Non. Les nœuds avancés des constructeurs asiatiques répondent au marché des processeurs, qui sont tirés par à la puissance de calcul pure. Ce n’est pas le marché sur lequel nous sommes positionnés. La France et le CEA visent plutôt la fonctionnalité, en réponse à la diversité des besoins de nos industries européennes.
Si l’on regarde du côté utilisateur, il existe deux grandes catégories. D’un côté, les applications qui nécessitent une puissance de calcul brute. De l’autre, les applications embarquées, tels les calculateurs d’une voiture pour l’aide à la conduite. Ces systèmes offrent des fonctionnalités essentielles sans être reliés à Internet ou au réseau électrique. Avec donc de fortes contraintes en taille de mémoire, en consommation énergétique mais aussi en sécurité et en fiabilité.
La spécialité du CEA est de croiser l’enrichissement de ces fonctionnalités, ce que l’on appelle le « more than Moore », avec la miniaturisation propre à la microélectronique (le fameux « more Moore »).
Nous nous dirigeons donc vers des nœuds plus petits, mais qui n’ont pas besoin d’être aussi petits que ceux des fabricants asiatiques. Notre valeur ajoutée réside dans le fait d’avoir plusieurs fonctionnalités sur un même composant. C’est ce secteur qui contribue à ce que le numérique se diffuse toujours plus dans notre quotidien et nous rend de nouveaux services. Le CEA et l’industrie française sont donc bien placés, dans une des branches les plus intéressantes en termes de croissance de marché.
