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

Le développement rapide d'applications d'intelligence artificielle générative (IA) telles que ChatGPT ces dernières années a fait des puces mémoire à large bande passante (HBM), conçues spécifiquement pour les processeurs d'IA, des composants extrêmement 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 matière de HBM, même si cela pourrait prendre de nombreuses années.

Les géants des semi-conducteurs SK Hynix et Samsung Electronics (Corée du Sud) contrôlent actuellement près de 90 % du marché mondial des puces mémoire HBM, des composants essentiels à l'entraînement de systèmes d'IA comme ChatGPT d'OpenAI. L'an dernier, SK Hynix détenait 50 % des parts de marché mondiales de la mémoire HBM, suivi par Samsung avec 40 % et son concurrent américain Micron Technology avec 10 %, selon les analystes du cabinet d'études de marché TrendForce.

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 secteurs de l'industrie de la mémoire en raison d'une surproduction qui a pesé sur leurs marges. 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.

Les puces mémoire HBM, la nouvelle génération de puces mémoire dédiées aux processeurs d'intelligence artificielle

La mémoire HBM empile les puces verticalement, à la manière des étages d'un gratte-ciel, réduisant ainsi la distance entre 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 accélérer le transfert de données entre les GPU et les piles de mémoire.

Le GPU H100 de Nvidia, très prisé, intègre la mémoire HBM-3, qui offre une bande passante mémoire allant jusqu'à 3 téraoctets par seconde, selon Nvidia. 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 une version de HBM-3E, une mémoire vive dynamique (DRAM) haut de gamme de nouvelle génération destinée aux applications d'intelligence artificielle, et a fourni des échantillons à des clients pour évaluer les performances du produit. 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 se procurer ce nouveau produit.

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

Parmi ces facteurs, les principaux moteurs de la croissance du marché de la mémoire HBM comprennent 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 entre-t-elle officiellement dans la course aux puces mémoire pour l'IA ?

Les ambitions de Pékin de rejoindre les leaders mondiaux de la production de puces mémoire et de remplacer les importations par des produits nationaux sur son marché intérieur sont de plus en plus menacées par l'adoption de technologies de pointe par les entreprises leaders mondiales. Parallèlement, la capacité de la Chine à rattraper son retard est entravée par les sanctions américaines.

Il y a peu, la Chine semblait rattraper rapidement son retard sur les fournisseurs internationaux en matière de mémoire flash 3D NAND et de 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 envisagerait de produire sa propre membrane hybride (HBM) dans le cadre de sa stratégie d'autosuffisance. « Bien que la tâche s'annonce ardue pour rattraper les leaders mondiaux tels que SK Hynix, Samsung Electronics et Micron Technology, en raison des sanctions américaines, le gouvernement chinois a décidé que le pays devait devenir autosuffisant en HBM, même si cela peut prendre 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 meilleur espoir du gouvernement chinois pour le développement de puces mémoire HBM ; toutefois, la commercialisation du produit pourrait prendre jusqu’à quatre ans. Si CXMT ou d’autres fabricants de puces chinois décident de poursuivre la production de mémoire HBM, ils se heurteront inévitablement à des difficultés, car ils devront utiliser des équipements dotés d’une technologie obsolète, ajoutent les sources.

Malgré ses hautes performances, la mémoire HBM ne nécessite pas forcément de technologies de lithographie de pointe comme la lithographie ultraviolette extrême (EUV), selon les experts du secteur des semi-conducteurs. La Chine peut donc en produire ses propres versions même sans les équipements les plus récents.

En résumé, la Chine est connue pour garder ses cartes stratégiques bien cachées en ce qui concerne ses technologies de pointe, laissant le monde extérieur spéculer sur ses progrès vers l'autosuffisance technologique, notamment en matière de puces mémoire pour intelligence artificielle.