La Chine peut-elle devenir autosuffisante en matière de puces mémoire pour intelligence artificielle malgré les sanctions américaines ?

Le développement rapide, ces dernières années, d'applications d'intelligence artificielle générative (IA) telles que ChatGPT a fait des mémoires à large bande passante (HBM), des puces mémoire spécialement conçues pour les processeurs d'IA, des composants très recherchés. Parallèlement, les sanctions imposées par l'administration américaine à la Chine n'ont laissé d'autre choix au gouvernement chinois que de devenir autosuffisant en HBM, même si cela pourrait prendre des années.

Actuellement, les géants des semi-conducteurs comme le sud-coréen SK Hynix et Samsung Electronics contrôlent jusqu'à 90 % du marché mondial des puces mémoire HBM, des composants essentiels à l'entraînement des systèmes d'IA tels que ChatGPT d'OpenAI. Selon les chercheurs du cabinet d'études de marché TrendForce, SK Hynix détenait 50 % des parts de marché mondiales de la mémoire HBM l'an dernier, suivi par Samsung avec 40 % et son concurrent américain Micron Technology avec 10 %.

Les deux entreprises sud-coréennes ont annoncé leur intention de doubler leur production de puces HBM l'an prochain, tout en réduisant leurs activités dans d'autres segments du secteur de la mémoire en raison d'une surproduction qui a pesé sur leurs bénéfices d'exploitation. SK Hynix est la première entreprise à avoir produit en masse les puces HBM-3 de quatrième génération utilisées dans les processeurs graphiques (GPU) H100 de Nvidia – une multinationale américaine spécialisée dans le développement de GPU et la fabrication de chipsets pour appareils électroniques tels que les stations de travail, les ordinateurs personnels et les appareils mobiles.

Les puces mémoire HBM représentent la nouvelle génération de puces mémoire spécialement conçues pour les processeurs d'intelligence artificielle.

La mémoire HBM empile les puces verticalement, à la manière des étages d'un gratte-ciel, réduisant ainsi la distance parcourue par les informations. Ces tours de mémoire sont conçues pour se connecter au processeur (CPU) ou au processeur graphique (GPU) via une interface ultrarapide appelée « interposeur », située entre la puce et la carte de circuit imprimé. Selon TrendForce, Nvidia a établi une nouvelle norme industrielle en utilisant des puces HBM pour accroître les vitesses de transfert de données entre les GPU et les piles de mémoire.

Selon Nvidia, le GPU Nvidia H100, très prisé, est doté d'un système de mémoire HBM-3 offrant une bande passante mémoire pouvant atteindre 3 téraoctets par seconde. De son côté, SK Hynix affirme que la technologie HBM est « une condition préalable au déploiement de l'automatisation de niveau 4 et 5 dans les véhicules autonomes ».

SK Hynix a récemment annoncé avoir développé avec succès la HBM-3E, une mémoire vive dynamique (DRAM) haute performance de nouvelle génération destinée aux applications d'intelligence artificielle, et avoir fourni des échantillons à des clients pour évaluation de ses performances. La production en série devrait débuter au premier semestre 2024, et des clients tels que les géants américains des semi-conducteurs AMD et Nvidia seraient déjà sur les rangs pour acquérir ce nouveau produit.

Les prévisions indiquent que la taille du marché des puces mémoire HBM devrait atteindre 2,04 milliards de dollars américains en 2023 et 6,32 milliards de dollars américains d'ici 2028, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 25,36 % au cours de la période de prévision 2023-2028.

Les principaux facteurs qui stimulent la croissance du marché de la mémoire HBM sont la demande croissante de mémoire à large bande passante, à faible consommation d'énergie et hautement évolutive, l'adoption croissante de l'intelligence artificielle et la tendance croissante à la miniaturisation des appareils électroniques.

TrendForce prévoit que la demande croissante de puces mémoire pour l'IA a stimulé la croissance des livraisons de HBM, avec une augmentation de près de 60 % cette année. Parallèlement, la Chine devra compter exclusivement sur sa production nationale, ce qui la place dans une course contre la montre.

La Chine a-t-elle officiellement rejoint la course aux puces mémoire pour l'IA ?

L'ambition de Pékin de devenir un leader mondial de la fabrication de puces mémoire et de remplacer les importations par des produits nationaux sur son marché intérieur est de plus en plus menacée par l'adoption de technologies de pointe par les grandes entreprises internationales. Parallèlement, la capacité de la Chine à rattraper son retard technologique est entravée par les sanctions américaines.

Il y a peu, la Chine était considérée comme ayant rapidement rattrapé son retard sur les fournisseurs internationaux dans les domaines de la mémoire flash 3D NAND et de la DRAM. Cependant, à l'ère de ChatGPT, l'écart se creuse, car les groupes chinois Yangtze Memory Technology Group (YMTC) et Changxin Memory Technologies (CXMT) n'ont pu poursuivre leurs efforts de rattrapage en raison des restrictions à l'exportation imposées par le gouvernement américain.

La Chine chercherait à produire sa propre membrane hybride (HBM) afin d'atteindre l'autosuffisance. « Malgré la difficulté de rattraper les leaders mondiaux comme SK Hynix, Samsung Electronics et Micron Technology, notamment en raison des sanctions américaines, le gouvernement chinois est déterminé à atteindre l'autosuffisance en matière de HBM, même si cela prend des années », rapporte le South China Morning Post (SCMP).

Citant des sources du secteur des semi-conducteurs, le SCMP rapporte que CXMT, principal fabricant chinois de DRAM, représente le plus grand espoir du gouvernement chinois pour le développement de puces mémoire HBM ; toutefois, la commercialisation d'un produit pourrait prendre jusqu'à quatre ans. Ces mêmes sources ajoutent que si CXMT ou d'autres fabricants chinois de puces décident de se lancer dans la production de HBM, ils seront certainement confrontés à des difficultés liées à l'utilisation d'une technologie obsolète.

D'après les experts en semi-conducteurs, bien que les puces mémoire HBM offrent des performances élevées, leur production ne requiert pas forcément des technologies de lithographie de pointe comme la lithographie ultraviolette extrême (EUV). La Chine peut donc produire ses propres versions même sans les équipements les plus récents.

En résumé, la Chine est connue pour garder secrètes ses cartes stratégiques liées à ses technologies de pointe, laissant le monde extérieur spéculer sur ses progrès vers l'autosuffisance technologique, notamment dans le domaine des puces mémoire pour l'intelligence artificielle.