Le Microprocesseur Au fil du temps, ce petit composant de quelques centimètres carrés qui fait battre le cœur de nos ordinateurs est devenu presque banal. Pourtant, le processeur reste un objet ultra-complexe, miniaturisé à l'extrême, dont la fabrication obéit à un parcours industriel minutieux, mobilisant des technologies de pointe et des milliers d'experts. Exemple chez Intel, le leader historique du microprocesseur. A peine plus gros qu'un ongle, et pourtant capables d'effectuer plusieurs milliards d'opérations à la seconde : les microprocesseurs de la gamme Intel Core, qui équipent la majorité des ordinateurs portables et de bureau vendus sur la planète, font partie des produits les plus complexes à fabriquer au monde. Leur parcours industriel s'étale sur des années et implique des centaines d'étapes, où rien n'est laissé au hasard. En voici les principales. D'abord, la conception. Elle commence dans le cerveau d'ingénieurs spécialisés, les «chip architects» (architectes de puces). Leur métier : dessiner sur ordinateur les plans de ces trésors de miniaturisation et de complexité. Même si elle est très fine, la puce d'un processeur Intel Core peut être composée de trente couches superposées, comportant soit des transistors, soit des circuits les «câblant» entre eux. L'ensemble est comparable à une sorte de tentaculaire échangeur autoroutier à plusieurs étages. Les transistors, dont la taille se mesure en nanomètres, sont des micro-interrupteurs capables de s'éteindre et de s'allumer jusqu'à 5 milliards de fois par seconde. C'est grâce à eux que l'ordinateur exécute ses tâches. Un microprocesseur actuel en contient plusieurs milliards – contre «seulement» 2300 pour le premier modèle d'Intel, en 1971 ! Les plans conçus par les chips architects sont ensuite confiés à des ingénieurs spécialistes des «masques». C'est ainsi qu'on appelle ces plaquettes de quartz de 15 cm sur 15, pour 6 mm d'épaisseur, sur lesquelles sont reproduits, grâce à des machines à faisceau d'électrons, les plans de circuits dessinés sur ordinateur. Ces masques sont des gabarits, semblables à des pochoirs, qui serviront ensuite à graver sur des disques de silicium les différentes couches formant la puce du processeur. Jusqu'à 50 masques peuvent être nécessaires pour réaliser l'ensemble des couches. C'est l'étape suivante, le cœur du processus, qui se déroule dans les immenses usines ultra-modernes d'Intel réparties à travers le monde (aux Etats-Unis, en Chine, en Israël, en Irlande...). Là, des techniciens en combinaison stérile manipulent des disques très fins de silicium, les wafers. Extrait du sable puis purifié au fil de longs traitements, le silicium (silicon en anglais) est le matériau privilégié pour la fabrication des processeurs, car il est semi-conducteur (c'est à dire plus conducteur qu'un isolant, mais moins que les métaux) et relativement abondant. La transformation du wafer en puces électroniques nécessite des dizaines d'opérations extrêmement pointues. L'étape clé est celle de la gravure par photolithographie. En résumé, un rayonnement lumineux est envoyé à travers le masque, puis à travers des lentilles qui rétrécissent l'image, avant d'imprimer la surface du disque de silicium. L'opération est répétée avec les différents masques. Des centaines voire des milliers de petites puces rectangulaires peuvent être gravées sur un seul wafer. Le parcours de fabrication ne s'arrête pas là. Une fois gravées, les wafers rejoignent des centres de tri et de préparation, où ils sont découpés grâce à des scies à diamant. Puis, les puces sont envoyées à des usines de test et d'assemblage, où des techniciens les vérifient une à une pour s'assurer de leur fiabilité. Enfin, ces joyaux de silicium sont placés entre un support et un «dissipateur thermique», un petit couvercle métallique destiné à les protéger et à leur assurer un meilleur refroidissement. Ainsi empaquetées, les puces sont à l'abri des chocs, de la chaleur et des saletés. Cette enveloppe permettra aussi de connecter le processeur à la carte-mère de l'ordinateur, sur laquelle il sera placé. Le reste est affaire de logistique : les processeurs Intel Core rejoignent soit des fabricants de matériel informatique qui les intègreront à leurs produits, soit des revendeurs au détail. Ils commencent alors leur vraie vie : celle de petits cerveaux qui déterminent les performances et la fiabilité de nos ordinateurs. |