EUV : la machine à 350 millions que personne ne sait refaire

Sans cet appareil, aucun processeur moderne pour l'IA ne voit le jour. heise online, dans un article sur TSMC, et t3n.de, dans un texte sur la lithographie EUV, expliquent pourquoi cette machine est le goulot d'étranglement de toute la filière.

Commençons par l'échelle. Les noms des procédés, « 3 nanomètres », « 2 nanomètres », n'ont rien à voir avec les dimensions réelles des structures. Ce sont plutôt des noms de génération. Les éléments réels mesurent environ 20 nanomètres. À titre de comparaison, le coronavirus mesure environ 100 nanomètres et un cheveu humain 80 000 nanomètres d'épaisseur. Dans l'une des puces actuelles d'Apple, environ 20 milliards de transistors tiennent sur une surface plus petite qu'un ongle.

Comment fait-on ? La lithographie est une photographie inversée. On dépose une laque photosensible sur une plaque de silicium de 30 centimètres de diamètre, on y projette un motif avec de la lumière, on révèle et on grave. Puis une autre couche, et ainsi de suite 80 ou 100 fois l'une sur l'autre. Le problème : impossible d'exposer des structures beaucoup plus petites que la longueur d'onde de la lumière. Pendant des décennies, on a utilisé un rayonnement ultraviolet de 193 nanomètres en le poussant à bout par des astuces, expositions multiples et couche d'eau. Quand cela n'a plus suffi, on est passé à l'EUV, une lumière extrêmement ultraviolette de 13,5 nanomètres de longueur d'onde.

Comment naît la lumière

Une seule entreprise dans le monde fabrique les machines capables de produire une telle lumière : ASML, aux Pays-Bas. Un exemplaire coûte à partir de 200 millions d'euros, et la dernière génération plutôt autour de 350 millions. L'appareil pèse 200 tonnes. Trois avions cargo Boeing 747 et plusieurs camions apportent les pièces sur le site de montage.

La production de lumière ressemble à l'expérience qu'elle est. Une goutte d'étain liquide traverse le vide, frappée deux fois par un laser : le premier tir aplatit la goutte, le second la vaporise en plasma, qui brille brièvement dans le domaine de l'EUV. La machine répète l'opération 50 000 fois par seconde. La lumière est si énergétique que des lentilles ordinaires l'absorberaient purement et simplement. À la place, on utilise des miroirs. Ils doivent être si lisses que, si l'on agrandissait l'un d'eux aux dimensions de l'Allemagne, la plus grande irrégularité mesurerait un dixième de millimètre. Le chiffre vient directement de Zeiss, qui les fabrique.

Pourquoi personne ne reproduira cela

L'ampleur des investissements explique pourquoi un pays seul ne peut pas reconstituer toute la chaîne. heise souligne que pour Taïwan, TSMC fonctionne comme un « bouclier de silicium », et les estimations citées dans l'article indiquent qu'une interruption de la production à cet endroit ferait baisser le produit intérieur brut mondial d'environ 10 pour cent. En arrière-plan circulent aussi des questions politiques : t3n mentionne les accusations de l'administration américaine selon lesquelles une machine EUV avancée aurait atteint la Chine, ce qui montre à soi seul combien ce matériel est un bien stratégique.

Pour un lecteur européen, ce n'est pas qu'une curiosité technique. Le monopole néerlandais sur la lithographie et les miroirs allemands sont les seuls maillons de la chaîne mondiale des circuits intégrés où l'Europe garde une position incontournable. Le reste, conception, production et packaging, s'est réparti entre Taïwan, la Corée, les États-Unis et la Chine. C'est à la fois le meilleur argument dans le débat européen sur la souveraineté technologique et son point le plus faible : il suffit d'un conflit autour du détroit de Taïwan pour que toute la chaîne cesse de fonctionner.