Des missions spatiales à la navigation par satellite : il y a une technologie sans laquelle nous ne pouvons pas vivre

Aujourd’hui, la plupart des technologies dans le monde tournent autour d’un appareil électronique de la taille d’un timbre-poste appelé micropuce. Souvent également appelée « puce » ou « circuit intégré », une micropuce est un petit cerveau électronique. Il contient des milliards de commutateurs microscopiques qui effectuent des calculs et manipulent des données à une vitesse fulgurante. Jamais quelque chose d’aussi petit n’a eu un impact aussi important. Les puces alimentent les smartphones, les appareils photo, les téléviseurs, les micro-ondes et les voitures. Les puces ont donné naissance aux ordinateurs et à Internet, qui ont eu un impact sur tous les aspects de la vie humaine. Ils ont révolutionné les soins de santé, permettant le développement rapide de médicaments et de vaccins, de dispositifs médicaux bon marché, petits et performants, ainsi que de télésanté, de bracelets intelligents et de systèmes d’imagerie médicale. Ils ont révolutionné l’économie, le comportement personnel et la guerre. Les avions, vaisseaux spatiaux et missiles modernes dépendent de puces pour la navigation, le contrôle, la sécurité et la communication.

Alors que l’interrupteur microscopique – le transistor – a été inventé en 1947, il a fallu encore douze ans pour que la puce soit inventée. Jack Kilby de Texas Instruments a été le premier à mettre en œuvre une puce en 1959. Le potentiel de l’invention à révolutionner la société était immédiatement évident pour tout le monde : le New York Times l’a désignée comme l’une des trois principales inventions de l’année. Robert Noyce de Fairchild Semiconductor a rapidement proposé une implémentation qui permettrait la production en masse de puces. L’argent affluait. Chaque nouvelle génération de puces contenait encore plus de commutateurs, offrant des capacités encore plus grandes. L’invention a rapidement changé le monde, comme je l’examine dans mon nouveau livre, The Chip Age: How Chips Shaped Our Past and Will Define Our Future.

Le potentiel des puces étant évident dès le début, leur invention a provoqué une ruée parmi les nations pour s’approprier cette technologie. Les États-Unis avaient une longueur d’avance et ont pu développer leur industrie des puces en fournissant des financements et un marché grâce à leur programme de missiles Minutemen et à leur programme de vols spatiaux Apollo. L’Union soviétique et ses alliés ont mené un programme ambitieux visant d’abord à développer une technologie de puces indigènes, puis à cloner l’état de l’art. Cependant, malgré leurs efforts, ils n’ont jamais réussi à atteindre la parité avec les États-Unis. Le Japon a constitué un formidable défi pour les Américains jusque dans les années 1980, mais leurs efforts se sont effondrés dans les années 1990. La Corée du Sud, Taiwan et la Chine ont pu progressivement devenir des centres de fabrication de puces après les années 1980 en tirant parti du soutien de l’État et de la baisse des coûts.

Aujourd’hui, la fabrication de puces est un exercice mondial. Aucun pays ne possède à lui seul toutes les étapes du développement des puces, de bout en bout. De nombreux pays collaborent au développement d’une puce unique afin de maximiser la rentabilité et la résilience. Certains fournissent des matériaux de base, d’autres fournissent des outils et des équipements, certains fabriquent la puce, tandis que d’autres encore proposent des conceptions de puce. Une seule puce peut parcourir plus de 25 000 miles et traverser les frontières internationales plus de 70 fois avant d’atteindre le client final.

Le succès de l’industrie des puces a un prix. La fabrication de puces entraîne des coûts élevés en énergie et en eau, ce qui met à rude épreuve la disponibilité de l’énergie et de l’eau dans les communautés locales. Il produit des émissions importantes qui ont un impact sur l’environnement. De nombreuses contributions proviennent de régions confrontées à des réglementations médiocres et à des violations des droits de l’homme. La forte demande et l’utilisation de puces créent également des défis. Les puces utilisées dans les grands centres de données consomment beaucoup d’énergie et d’eau, ce qui a un impact sur les factures d’électricité, la fiabilité de l’électricité et la disponibilité de l’eau dans les communautés locales.

Il produit des émissions importantes qui ont un impact sur l’environnement. De nombreuses contributions proviennent de régions confrontées à des réglementations médiocres et à des violations des droits de l’homme.

L’industrie des puces elle-même est confrontée à plusieurs défis. La fabrication de puces mondialisée crée des vulnérabilités en matière de confiance. Un mauvais acteur peut intervenir à tout moment, créant des problèmes de sécurité et des marchés de puces contrefaites. Cela crée également des risques d’approvisionnement puisqu’une catastrophe naturelle, un accident, un sabotage ou un conflit géopolitique ou militaire dans une partie du monde peut bloquer ou ralentir la production globale de puces.

Les coûts de production des puces deviennent également un défi. Chaque nouvelle technologie de puce coûte plus cher que la précédente. Les puces les plus avancées sont particulièrement coûteuses à produire : une seule entreprise au monde, basée à Taiwan, peut fabriquer ces puces. Cela crée un risque d’approvisionnement supplémentaire puisqu’un événement naturel ou géopolitique à Taiwan peut freiner la production de puces avancées pour le monde entier.

Malgré les défis, les puces seront essentielles à la prospérité future et à l’ordre mondial. L’intelligence artificielle (IA) est l’une des technologies les plus importantes de notre époque, susceptible de dynamiser la productivité et la croissance et de remodeler radicalement la puissance militaire. Beaucoup pensent que la nation qui dominera l’IA dominera le monde. Les puces sont essentielles pour gagner la course à l’IA. Les modèles d’IA ont besoin d’un grand nombre de puces les plus avancées pour être développées et utilisées. Les pays ayant accès à ces puces seront probablement à la tête de l’IA.

En conséquence, un jeu d’échecs mondial se prépare entre les nations pour à la fois sécuriser l’accès aux puces et aux technologies des puces et refuser l’accès aux concurrents géopolitiques. En particulier, les États-Unis et la Chine sont engagés dans un jeu de surenchère. Alors que la Chine investit énormément de ressources pour parvenir à l’autonomie en matière de puces, en recourant même prétendument à l’espionnage et au vol de propriété intellectuelle, les États-Unis utilisent des contrôles à l’exportation et d’autres tactiques de pression, impliquant même leurs alliés, pour empêcher la Chine d’accéder aux puces avancées et à d’autres technologies de puces. Tous deux reconnaissent que l’issue de cette lutte acharnée pourrait déterminer l’ordre économique et militaire futur du monde.

Dans cette compétition entre grandes puissances, Taiwan est en train de devenir rapidement un point chaud. Puisque TSMC, une entreprise de fabrication de puces basée à Taiwan, est la seule entreprise au monde capable de fabriquer les puces les plus avancées, toute agression chinoise à Taiwan aura des conséquences dramatiques sur l’industrie des puces et l’ordre mondial. Certains pensent que TSMC crée un bouclier de silicium pour Taiwan – le monde ne laissera pas la Chine prendre le contrôle de Taiwan et de TSMC pour garantir un approvisionnement continu en puces avancées. D’autres pensent que le contrôle potentiel de TSMC et des puces avancées donne à la Chine une motivation supplémentaire pour attaquer Taiwan. TSMC construit certaines de ses usines avancées de fabrication de puces en dehors de Taiwan – principalement aux États-Unis – à la fois sous pression et dans le cadre d’une stratégie. Cela compliquera encore davantage l’équation. Ce qui est clair, cependant, c’est que les puces constitueront un facteur crucial pour déterminer le cours futur des événements dans les relations entre les États-Unis, la Chine et Taïwan.

Les chips sont le nouveau pétrole – tout le monde en a besoin, tout le monde veut réduire sa dépendance envers les autres et tout le monde profite de leur production. Nous verrons des efforts accrus de la part des nations pour parvenir à la souveraineté des puces. Le Royaume-Uni et l’UE ont déjà investi des sommes importantes dans le développement de la fabrication de puces au niveau national, et prévoient d’autres investissements. Nous verrons également de plus en plus d’alliances entre nations pour sécuriser l’approvisionnement en puces. Les alignements européens actuels passent par les États-Unis. Les alignements pourraient être différents en fonction de l’avenir des relations entre les États-Unis et l’Europe. Nous assisterons probablement à un renforcement des alliances en Occident pour empêcher l’accès des puces au bloc CRINK (Chine, Russie, Iran, Corée du Nord). Nous verrons également des efforts accrus pour gérer les émissions, l’eau et l’empreinte énergétique des puces afin de gérer l’impact sur le climat et les communautés. Nous vivons à l’ère des puces et les puces continueront de définir notre avenir.

• The Chip Age: How Chips Shaped Our Past and Will Define Our Future de Rakesh Kumar (Icon Books, 20 £) est publié le 16 juillet. Rakesh Kumar est professeur et chercheur John Bardeen au département de génie électrique et informatique de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign. Il est un expert renommé en matière de puces qui a reçu de nombreux prix en reconnaissance de son influence sur la recherche sur les puces et sur l’industrie des puces. Certaines des technologies qu’il a développées alimentent désormais les puces de vos téléphones, tablettes et ordinateurs. Il a beaucoup écrit sur les puces pour le grand public.