Cette machine de 180 tonnes fait tenir toute l'IA mondiale

L'avenir de l'intelligence artificielle repose sur une machine de 180 tonnes, capable de projeter des lasers sur des gouttelettes d'étain fondu 50 000 fois par seconde pour produire un flash de lumière invisible. Cette technologie, la lithographie EUV, est essentielle à la fabrication des puces les plus avancées. Cependant, elle atteint ses limites physiques. Pour les dépasser, plusieurs pays développent des accélérateurs de particules, semblables à ceux du CERN, mais conçus pour la production de puces. La course à l'IA n'est pas seulement une question de GPU, mais une bataille fondamentale concernant la lumière. Pour fabriquer un processeur moderne, il faut graver des structures de quelques nanomètres sur une galette de silicium. Ce processus, appelé lithographie, utilise un faisceau lumineux d'une précision extrême pour transférer un motif sur la galette, modifiant chimiquement sa surface. Les détails imprimés sont plus petits qu'un virus. Le défi majeur de la lithographie actuelle réside dans la longueur d'onde de la lumière utilisée. Plus la longueur d'onde est courte, plus le trait gravé est fin. Pendant des décennies, l'industrie a employé la lithographie ultraviolette profonde (DUV) avec une lumière de 193 nanomètres. Graver des motifs de 7 nanomètres avec une lumière 25 fois plus épaisse nécessitait des techniques complexes comme le "multipatterning", consistant à découper le motif en plusieurs morceaux et à aligner chaque couche au nanomètre près. Cette méthode est devenue coûteuse en termes d'erreurs d'alignement et de temps de production. ASML, le leader néerlandais de ces machines, a fait le pari de la lumière EUV (extrême ultraviolet) à 13,5 nanomètres, un bond de 14 fois par rapport au DUV. Le processus de génération de cette lumière est l'un des plus violents de l'industrie : des gouttelettes d'étain fondu sont projetées dans une chambre à vide, aplaties par un premier laser, puis pulvérisées par un second laser CO2 massif. L'étain se transforme en plasma, plus chaud que la surface du soleil, émettant la lumière EUV. Répété 50 000 fois par seconde, ce processus est d'une brutalité fascinante, mais moins de 1% de l'énergie consommée atteint le silicium. Malgré cette inefficacité, c'est la seule méthode industrielle viable. ASML continue d'innover, augmentant la puissance de ses sources lumineuses et visant une capacité de 330 galettes par heure d'ici 2030. La demande est telle que SK Hynix a commandé pour près de 8 milliards de dollars de machines EUV en mars 2026. Cependant, un nouveau mur se profile en dessous de 3 nanomètres : le "bruit de grenaille" (shot noise). À cette échelle, le nombre de photons frappant chaque point de la galette n'est plus uniforme, créant des défauts potentiels. La physique devient statistique et aléatoire. Une nouvelle approche est envisagée : l'utilisation d'électrons accélérés à des vitesses proches de celle de la lumière pour produire directement la lumière EUV. Le principe est celui du laser à électron libre (FEL). Un faisceau d'électrons traverse une structure magnétique qui les force à zigzaguer, émettant de la lumière. Les électrons se synchronisent, rendant l'émission lumineuse plus puissante et cohérente. En ajustant les paramètres, on peut cibler des longueurs d'onde spécifiques, y compris inférieures à 6 nanomètres, voire moins d'un nanomètre dans le domaine des rayons X. Les FEL existent déjà, comme l'European XFEL en Allemagne. Bien que non conçus pour la gravure de puces, ils présentent deux avantages majeurs : une puissance brute capable d'alimenter de nombreux scanners, et une flexibilité permettant d'ajuster la longueur d'onde. En principe, les FEL pourraient graver des transistors plus petits que tout ce que les systèmes EUV actuels peuvent atteindre. Plusieurs pays tentent de franchir le gouffre entre le principe physique et l'application industrielle. Les États-Unis explorent deux voies : X-lite, une startup qui vise à remplacer la source lumineuse des machines ASML tout en conservant l'infrastructure existante, et Substrate, qui développe ses propres machines utilisant les rayons X pour contourner entièrement l'écosystème ASML et réduire drastiquement le coût des galettes. Le Japon se concentre sur la consommation d'énergie. Le laboratoire KEK travaille sur un LINAC à récupération d'énergie, recyclant les électrons pour accélérer le lot suivant, une sorte de freinage régénératif pour particules subatomiques, capable de produire jusqu'à 10 kW de puissance EUV. La Chine, confrontée aux restrictions d'exportation des machines ASML, tente de sauter une génération. Le projet SSMB utilise un anneau de stockage circulaire de 150 mètres de diamètre où des électrons circulent en continu à des vitesses proches de la lumière, construisant une usine entière autour de l'accélérateur. Ces trois pays adoptent des stratégies distinctes : l'Amérique cherche à intégrer l'accélérateur aux usines existantes, le Japon vise l'économie d'énergie, et la Chine cherche l'indépendance technologique. Pendant ce temps, ASML maintient sa domination grâce à la fiabilité de ses machines en production 24h/24. Les premières puces fabriquées avec les machines High NA EUV, facturées 380 millions de dollars, sont attendues. ASML prépare déjà l'Hyper NA, promettant une résolution sous les 5 nanomètres pour plus de 700 millions de dollars par machine. Cependant, même ASML rencontre de la résistance. TSMC, le plus grand fabricant de puces, a annoncé que ses futurs processus à 1,4 et 1,2 nanomètres n'utiliseront pas la machine High NA EUV d'ASML, jugée trop chère. TSMC a trouvé des moyens de repousser les limites des machines actuelles. L'industrie des semi