IoT et IA ont plus de chances d’augmenter les dépenses de R&D, nécessitent une main-d’œuvre complètement qualifiée et sont soumis à une réglementation transfrontalière.
Les semi-conducteurs sont désormais l’épine dorsale des produits électroniques modernes et jouent un rôle essentiel dans notre vie quotidienne. Ils sont les blocs de construction des circuits intégrés qui alimentent tout, des ordinateurs aux smartphones, en passant par tous les appareils électroménagers essentiels. Au cours des dernières décennies, la technologie a évolué de manière considérable et l’intelligence artificielle (IA) et l’Internet des objets (IoT) jouent un rôle crucial dans presque tous les secteurs industriels. La procédure de fabrication des semi-conducteurs consiste à concevoir des dispositifs et à utiliser la photolithographie pour placer précisément les circuits sur les tranches de silicium.
L’industrie des puces est en plein essor dans le monde entier et comprend des entreprises qui conçoivent et produisent des dispositifs et des composants de puces, y compris des circuits intégrés et des transistors. L’industrie est désormais très concurrentielle, avec de grandes entreprises investissant des milliards de dollars dans la recherche et le développement. Actuellement, le point est que l’IA joue un rôle important dans l’industrie des semi-conducteurs. La technologie transforme le secteur en améliorant la conception, les tests et la fabrication des puces.
En parlant de conception, l’IA aide les ingénieurs à optimiser l’architecture des semi-conducteurs et les performances en examinant rapidement les énormes ensembles de données et en identifiant en même temps les modèles qui pourraient entraver la détection des ingénieurs. De plus, l’IA améliore désormais le processus de conception de l’industrie et renforce les capacités des dispositifs basés sur les puces. D’autre part, la procédure de vérification est désormais entièrement automatisée grâce à l’IA, ce qui garantit la fiabilité des conceptions de semi-conducteurs complexes. Le marché mondial de l’IA devrait atteindre 390,9 milliards de dollars d’ici 2025, représentant un taux de croissance annuel composé de 55,6% sur cette courte période.
Akshara Bassi, analyste de recherche principale chez Counterpoint, a déclaré en exclusivité à Circuit Digest : « L’IA contribue à accélérer la conception et le développement de puces. Dans le même temps, l’apprentissage automatique et l’IA aident à analyser de vastes ensembles de données pour générer des architectures de puces efficaces. De plus, ils contribuent à simuler les performances de la puce avant sa production dans la fonderie. La simulation peut aider à apporter des ajustements pour améliorer les performances et les fonctionnalités. Actuellement, si vous parlez du rôle de l’IA dans la fabrication de semi-conducteurs ou au niveau de la fonderie, l’IA contribue à activer la maintenance prédictive en analysant les modèles de production historiques pour réduire les temps d’arrêt et augmenter la productivité du site. De plus, le processus d’apprentissage itératif continu contribue à améliorer le taux de rendement et à réduire les déchets. La croissance semble exponentielle car les entreprises essaieront d’intégrer l’IA dans leurs activités et leurs processus pour une mise sur le marché plus rapide et des coûts de conception de puces réduits. »
L’aspect crucial est de savoir comment l’IA va impacter la production et la conception de puces à l’échelle mondiale. La demande massive de l’IA aura un impact énorme sur cette industrie car le volume de données stockées et traitées par les applications d’IA est énorme. Selon les experts, il est urgent d’améliorer l’architecture des puces afin de répondre à l’utilisation des données dans les circuits intégrés basés sur l’IA. La conception de puces basées sur l’IA ne consistera pas seulement à améliorer les performances globales, mais aussi à augmenter le mouvement des données à la fois vers et depuis la mémoire, ainsi qu’à des systèmes de mémoire plus puissants et précis. Selon un rapport d’ingénierie exclusif publié sur irds.ieee.org, une option est la conception de puces pour les réseaux neuronaux IA qui fonctionnent comme les synapses du cerveau humain. Au lieu d’envoyer des signaux constants, de telles puces « émettraient » et enverraient des données uniquement lorsque cela est nécessaire. La mémoire non volatile pourrait également être davantage utilisée dans les conceptions de semi-conducteurs liées à l’IA. La mémoire non volatile peut stocker des données en l’absence d’alimentation électrique. La combinaison de la mémoire non volatile sur les puces avec la logique de traitement rendrait possible les processeurs « system on a chip », qui pourraient répondre aux exigences des algorithmes d’IA.
Les experts en semi-conducteurs ont clairement souligné que les améliorations de la conception des semi-conducteurs augmentent pour répondre aux demandes de données des applications d’IA, mais elles entraînent de nombreux obstacles de production et de fabrication. Comme les besoins en mémoire ont augmenté, les puces basées sur l’IA ont également augmenté au fil des ans. La taille des semi-conducteurs est maintenant si grande qu’il n’est pas facile pour un fournisseur de puces de réaliser un bénéfice tout en travaillant sur du matériel spécialisé. La raison simple est que la production de puces d’IA dédiées devient très coûteuse pour chaque application. Pour contrer cet obstacle, une plate-forme d’IA polyvalente serait utile. Il sera plus facile pour les fournisseurs d’étendre cette plate-forme polyvalente avec des entrées/sorties, des accélérations et des capteurs. Les fabricants pourront alors personnaliser la plate-forme en fonction des exigences de charge de travail de diverses applications, tout en réduisant les coûts.
Actuellement, d’un point de vue de production, cette industrie bénéficiera également énormément de l’adoption de l’IA. À tous les points du processus, l’IA sera présente pour réduire le temps de fabrication, améliorer l’efficacité de la production et réduire les pertes de matériaux. Au cours des dernières années, l’industrie des puces a généré la majeure partie de ses revenus à partir du marché des dispositifs mobiles et des smartphones. Le marché des smartphones a déjà atteint son apogée, l’industrie des puces devrait donc trouver d’autres industries pour sa croissance. Les applications d’IA, principalement dans la robotique industrielle, les véhicules autonomes et le big data, peuvent offrir des opportunités de croissance à l’industrie des puces. En définissant une nouvelle stratégie d’IA, les entreprises de puces peuvent tirer pleinement parti du marché de l’IA émergente.
En plus de l’IA, l’Internet des objets (IoT) est une autre technologie importante qui est susceptible de perturber le secteur des puces dans les domaines commerciaux et industriels. L’IoT a le potentiel de transformer presque tous les appareils en appareils intelligents, allant de la vente au détail aux produits grand public, en passant par les sciences médicales et l’irrigation. Les IoT industriels sont très demandés de nos jours. Alors que la demande croissante de solutions IoT est susceptible de générer d’énormes revenus, le McKinsey Global Institute a déclaré que les applications IoT généreront entre 4 000 milliards et 11 000 milliards de dollars dans le monde d’ici 2025. Cette forte croissance offre à l’industrie des puces à la fois des complexités et des opportunités.
Mohit Agrawal, analyste de recherche principal spécialisé dans la transformation numérique, l’intelligence artificielle et l’IoT a déclaré à Circuit Digest : « Les domaines clés où l’IoT va faire une différence dans la fabrication sont la maintenance prédictive, l’amélioration de l’efficacité, le suivi des actifs, etc. L’IoT et l’IA (vision par ordinateur) sont largement utilisés pour le contrôle de qualité. Un autre concept qui gagne en popularité est le jumeau numérique. Nous pouvons avoir un jumeau numérique d’une machine, d’un système ou de l’ensemble de la configuration de fabrication. Les jumeaux numériques nous permettent de simuler en tenant compte des données en temps réel. »
« Les applications IoT ne fonctionnent pas sans circuits intégrés et capteurs dédiés, et donc chaque appareil IoT a besoin de semi-conducteurs. Le marché des puces a généré la majorité de ses revenus du marché des téléphones mobiles et des smartphones ces dernières années, mais commence maintenant à se reposer. Les fournisseurs de puces ont plus de chances de saisir de nouvelles opportunités de revenus grâce à l’IoT, ce qui permet au secteur de maintenir un taux de croissance annuel moyen de 3 à 4% à l’avenir. Plus important encore, les appareils IoT stimuleront la demande de circuits intégrés, de microcontrôleurs, de capteurs, de mémoires et de connectivité, ce qui mettra une pression sur l’actuel écosystème de la chaîne d’approvisionnement en semi-conducteurs », a ajouté Agrawal.
Selon certaines sources de l’industrie, qui souhaitent rester anonymes, les applications IoT nécessitent généralement un microcontrôleur très petit, qui peut être intégré dans de plus petits appareils électroniques. Par conséquent, il y aura une énorme pression sur l’industrie des semi-conducteurs pour développer une technologie innovante requise pour les petites puces, tout en maintenant également la consommation d’énergie des puces. Il est possible que le silicium, matériau de base actuel utilisé dans les circuits intégrés, puisse être remplacé par l’arséniure de gallium.
Quelques chercheurs doutent encore que l’IoT domine le marché international des puces, car de nombreuses entreprises, y compris les plus renommées, accordent une attention particulière à la R&D de ce secteur. Le principal défi réside dans l’application de la technologie. Les produits IoT ont des exigences spécialisées, qui ont des marchés de niche et des ventes très faibles. Cette réflexion a conduit la plupart des entreprises de puces à détester les investissements de plusieurs milliards de dollars dans l’IoT. La technologie a plus de chances d’augmenter les dépenses de R&D, nécessite une main-d’œuvre complètement qualifiée et comprend une réglementation transfrontalière.
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