Les fabricants de puces sont sur la numérotation rapide pour les géants du cloud comme Google et Amazon lorsqu’ils ont besoin d’une production en volume de puces conçues en interne. Mais un programme dirigé par Google tente d’ouvrir le silicium sur la feuille de route pour lutter contre cette domination.

Google dirige un groupe de partenaires qui fournit des outils logiciels open source permettant aux concepteurs de puces de concevoir, vérifier et tester des versions virtuelles des puces, puis d’obtenir gratuitement les pièces physiques fabriquées dans les usines. L’objectif est d’aider les bricoleurs, les universités et les startups de puces à réduire les coûts de conception et de production des puces.

Plus de partenaires

Au cours des dernières semaines, l’effort dirigé par Google a gagné plus de partenaires pour stimuler l’effort des puces open source, y compris le fabricant Fondations mondiales, et le département américain de la Défense, qui a injecté la semaine dernière 15 millions de dollars de financement pour SkyWater, qui fournit la capacité dans ses usines de fabriquer les puces open source.

L’idée de puces open source peut être comparée à Linux. Des entreprises comme Intel et ARM ont des conceptions de puces propriétaires qui alimentent l’informatique, et les entreprises doivent payer pour le privilège d’utiliser ces architectures. L’objectif de Google est de promouvoir des conceptions de puces ouvertes qui sont libres de licence et peuvent être modifiées pour répondre aux besoins d’une organisation.

Effort du dernier kilomètre

L’effort de google en matière de puces open source résout un problème du dernier kilomètre que de nombreuses startups de puces ne peuvent pas surmonter: obtenir les pièces physiques fabriquées. L’objectif de Google est de promouvoir la conception de base de processeurs et de capteurs utilisés dans des applications telles que l’IA et la collecte de données, puis de fournir une voie vers les installations de fabrication.

Selon les données de Pitchbook (livre de présentation), les sociétés de capital-risque ont versé 9,9 milliards de dollars aux sociétés de semi-conducteurs, la plupart allant à des sociétés fabless – qui sont des sociétés de puces qui créent des conceptions virtuelles de puces sur des ordinateurs, mais n’ont pas leurs installations de fabrication.

Certaines entreprises fabless notables incluent Nvidia et Apple, qui envoient leurs conceptions à des fabricants de puces comme Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Le modèle fabless est devenu populaire avec la consolidation des installations de fabrication de puces.

Jusque vers les années 2000, de nombreuses sociétés de semi-conducteurs comme Fairchild, AMD et Motorola avaient leurs propres installations de fabrication, mais ont ensuite abandonné leurs actifs ou ont été acquises en raison de la volatilité du marché des semi-conducteurs et du coût de maintenance de ces installations.

Effets de la pénurie de puces

Les pénuries de puces au cours des dernières années ont paralysé de nombreuses petites entreprises fabless, notamment des fabricants de puces d’IA, qui n’ont pas été en mesure d’obtenir une capacité de fabrication avec des entreprises comme AMD, Nvidia et Apple prêtes à payer une prime pour sécuriser la fabrication en volume.

Les pénuries de puces concernaient principalement des pièces telles que la gestion de l’alimentation et les circuits de capteurs, qui coûtent de quelques centimes à quelques dollars, et sont très demandées dans des secteurs tels que l’automobile, qui est en transition vers les voitures électriques.

Ouvrir MPW

Le programme « construisez votre silicium » de Google fournit des conseils sur la façon de créer des puces, qui peuvent ensuite être soumises à un programme financé par l’entreprise pour fabriquer des puces sans frais.

« La vision de Google est de créer un écosystème open source complet », a déclaré Mike Wishart, PDG de efabless, qui facilite le programme appelé Ouvrir MPW pour recevoir et vérifier les conceptions de puces. Google et ses partenaires fournissent les outils logiciels gratuitement.

EFabless fournit des outils EDA open source pour la conception et la vérification des puces, et SkyWater fournit un kit de conception de processus pour préparer la puce à la fabrication. Le Ouvrir le programme MPW est maintenant ouvert et la date limite est le 12 septembre.

Focus sur le design

Pour les concepteurs de puces débutantes et de bricolage, EFabless fournit également le système sur puce appelé Caravel qui est « un grand espace utilisateur vide permettant aux gens de rédiger et de simplifier les conceptions. De cette façon, ils peuvent simplement se concentrer sur leur conception », a déclaré Wishart.

« Ils n’ont pas besoin de se frayer un chemin dans l’écosystème traditionnel des semi-conducteurs où il n’y a tout simplement pas assez de gens pour gérer toutes les conceptions… et c’est trop cher ou trop complexe », a déclaré Wishart.

Les puces sont fabriquées sur le processus 130nm de SkyWater, qui est un ancien nœud similaire à celui utilisé par Intel pour fabriquer ses puces Pentium III et 4 sorties à partir de 2001. Certaines des puces les plus avancées, comme l’A15 Bionic dans les derniers smartphones d’Apple, sont fabriquées sur le processus 5 nm le plus avancé.

Les petits fabricants de puces utilisent généralement d’anciens nœuds de processus en raison du faible cost de la fabrication. Ces puces peuvent être utilisées pour prototyper des versions d’une puce avant la production et la sortie d’une version finale sur des nœuds plus avancés. Un participant, Université Johannes Kepler de Linz, a utilisé le programme pour créer des prototypes de puces conçus par des élèves en classe.

Personnalisation accrue

Le programme Google a du sens d’un point de vue académique et STEM, et pour les entreprises développant leurs propres puces, a déclaré Jim McGregor, analyste principal chez Tirias Research.

« À peu près tout le monde essaie de concevoir l’IA sur la plate-forme, native ou dans le cloud. Nous voyons de plus en plus de personnalisation des puces », a déclaré McGregor.

Google développe ses propres puces à source fermée comme le Unité de traitement tensoriel pour l’IA dans son environnement Cloud, mais l’initiative open source peut être un effort pour créer de la bonne volonté avec le nombre croissant de concepteurs de puces open source, a déclaré McGregor.

« C’est leur façon de les relier aux futurs concepteurs et puces, tout comme Apple vend ou donne initialement des PC à des universitaires », a-t-il déclaré.

Google est membre de RISC-V International, qui gère le développement de RISC-V, une architecture de puce open source libre de licence. L’architecture RISC-V est considérée comme une rivale des architectures de puces d’Intel et d’ARM, mais n’est pas encore là en termes de performances.

Il est également utile d’avoir des puces physiques entre leurs mains, mais il existe également de nombreuses puces et systèmes d’exploitation compatibles pour les pièces prêtes à l’emploi sur les nœuds de processus plus anciens.

« Il s’agit toujours de savoir s’ils ont le temps ou l’argent pour développer des puces personnalisées lorsqu’elles sont disponibles sur le marché », a déclaré McGregor.

The New Stack est une filiale en propriété exclusive d’Insight Partners, un investisseur dans les sociétés suivantes mentionnées dans cet article : Unit, Bionic.

Image en vedette par Alireza Hatami sur Unsplash.