L'Europe et la course aux Chiplets : pourquoi la vraie bataille se joue sur le circuit imprimé

Ces dernières années, l'Europe a fait de la souveraineté des semi-conducteurs une priorité absolue. Avec le European Chips Act (règlement européen sur les puces), des milliards d'euros de subventions affluent vers les usines de fabrication de puces (fabs) en France (Crolles, Grenoble), en Allemagne (Dresde) et en Italie. L'objectif de l'Union européenne est clair : doubler la part de l'Europe dans la fabrication mondiale de semi-conducteurs pour atteindre 20 % d'ici 2030.

Cependant, au moment même où l'Europe investit massivement dans ses usines, les règles fondamentales de l'industrie des semi-conducteurs ont changé : on assiste à une transition complète des puces monolithiques traditionnelles vers l'architecture Chiplet.

Dans cette nouvelle ère, le véritable goulot d'étranglement de la chaîne d'approvisionnement et l'enjeu de souveraineté ne se situent plus seulement dans les salles blanches des fabricants de puces. Ils se déplacent vers le packaging avancé (advanced packaging) et la fabrication de circuits imprimés (PCB).

1. L'ère du Chiplet : la "microservices-isation" du monde matériel

Historiquement, pour obtenir une puissance de calcul supérieure, les fabricants de puces n'avaient d'autre choix que d'augmenter la surface de la puce. Mais aujourd'hui, alors que les procédés approchent les nœuds de 3 nm voire 2 nm, les limites physiques se font sentir : les rendements des grandes puces s'effondrent et les coûts explosent de manière exponentielle.

L'architecture Chiplet est née pour briser ce blocage. Elle consiste à diviser un cœur de calcul complexe (CPU/GPU), les interfaces d'E/S et les contrôleurs mémoire en plusieurs petites puces, fabriquées chacune avec le procédé le plus adapté, puis assemblées sur un interposeur en silicium ou une couche de redistribution (RDIMM). Les puces Apple M-series, les processeurs AMD EPYC et les GPU IA de Nvidia utilisent tous cette technologie.

C'est un peu comme l'évolution de l'architecture logicielle, passant du "monolithe" aux "microservices".

Mais cela pose un défi mortel pour le PCB :

• L'explosion de la densité de broches : le nombre de broches à la base du package Chiplet explose, et le pas des BGA chute de 0,8 mm à 0,5 mm, voire moins de 0,3 mm. Les forets mécaniques traditionnels sont totalement obsolètes ; il faut recourir à la technologie des micro-vias percés au laser et à l'interconnexion à haute densité (HDI).

• La course au nombre de couches : pour transporter des dizaines de milliers de signaux à haute vitesse, le nombre de couches des serveurs d'IA et des cartes mères Chiplet grimpe vers 30, 40 couches, voire plus.

• Les limites des matériaux : les matériaux FR-4 traditionnels subissent des pertes considérables à des fréquences ultra-élevées de 224G PAM4. Il faut impérativement utiliser des matériaux à très faible perte de niveau M8/M9, des tissus de quartz et des feuilles de cuivre à très faible rugosité.

2. Les défis physiques : quand la puissance de calcul rencontre la thermodynamique et l'intégrité du signal

Dans l'architecture Chiplet, le PCB n'est plus un simple "support de connexion" : il doit devenir la "structure porteuse" qui fait fonctionner le système. Les concepteurs et les fabricants font face à deux épreuves physiques impitoyables :

Lorsque plusieurs chiplets fonctionnent simultanément à pleine charge, ils génèrent une puissance thermique pouvant atteindre 1 000 W, voire plus, dans une surface minuscule. Lorsqu'ils absorbent instantanément des milliers d'ampères, si le réseau de distribution d'énergie (PDN) du PCB est mal conçu, la tension chute brutalement et le système plante.
La solution côté fabrication : utiliser des PCB à cuivre ultra-épais (10 oz, voire 20 oz) pour transporter les courants élevés ; concevoir de grandes surfaces de plan de masse et des milliers de vias thermiques dans les couches internes pour conduire la chaleur vers la plaque froide liquide située au dos.

À des débits de 112 Gbps ou 224 Gbps, la moindre discontinuité d'impédance (par exemple, un stub de via, un angle de piste ou une erreur d'alignement entre couches) provoque une distorsion totale du signal.
La solution côté fabrication : cela exige des usines de PCB une précision d'alignement inter-couches et une uniformité de gravure extrêmes. Il faut également introduire le perçage en profondeur (back drilling) pour éliminer les stubs de via, et effectuer des tests d'impédance TDR stricts.

3. L'impact réel sur les PME européennes

Bien que des géants européens comme STMicroelectronics et Infineon investissent activement dans le packaging avancé, le véritable moteur d'innovation en Europe reste la multitude de start-ups dans l'électronique automobile, l'IoT industriel et les dispositifs médicaux.

Pour ces entreprises, les défis sont très concrets :

1. Le manque de production en petites et moyennes séries : elles ont besoin de PCB avancés à très haute densité, mais leurs volumes de commande ne représentent souvent que quelques dizaines à quelques milliers de pièces. Les géants asiatiques de la sous-traitance dédaignent ces petites commandes et les délais s'allongent.

2. Le manque de support DFM : de nombreuses start-ups européennes excellent dans les algorithmes et l'architecture, mais manquent d'expérience en fabrication physique lorsqu'elles conçoivent des cartes haute densité liées aux Chiplets.

3. La conformité de la chaîne d'approvisionnement : les exigences de certification européennes pour l'automobile et le médical sont extrêmement strictes (comme IATF 16949 et ISO 13485).

4. Le rôle d'AnyPCBA dans la fabrication électronique avancée

Dans cette bataille pour la souveraineté des semi-conducteurs en Europe, la flexibilité et la profondeur technique du fabricant sont tout aussi importantes.

En tant qu'usine spécialisée dans la fabrication de PCB et PCBA en petites et moyennes séries, AnyPCBA est le partenaire solide des équipes de R&D européennes. Nous ne fabriquons pas seulement des cartes standard : nous comprenons les exigences draconiennes du matériel informatique avancé envers la fabrication physique.

• Des capacités de fabrication avancées : nous prenons en charge la fabrication de PCB jusqu'à 64 couches, avec des capacités HDI (de la 1ère couche à l'any-layer), rigid-flex et hybride haute fréquence.

• Cuivre épais et dissipation thermique : prise en charge de la fabrication de PCB à cuivre épais jusqu'à 20 oz, pour répondre parfaitement aux besoins de courants élevés et de dissipation thermique exigeante.

• Des certifications qualité strictes : certifiés ISO 13485 (médical) et IATF 16949 (automobile).

• Une intervention DFM en amont : nos ingénieurs examinent votre conception avant la production et identifient à l'avance les pièges physiques mortels tels que les désadaptations d'impédance, les stubs de via et les empilements asymétriques.

Conclusion

L'évolution de l'architecture des semi-conducteurs a fait passer la fabrication de PCB de l'arrière-scène au premier plan. La souveraineté européenne des puces ne nécessite pas seulement des fabs, mais aussi des circuits imprimés à haute densité capables de supporter ces chiplets avancés.

Si vous travaillez en Europe sur le matériel informatique de nouvelle génération ou des produits électroniques à haute fiabilité, et que vous cherchez un partenaire de fabrication qui comprend les limites physiques et peut soutenir avec flexibilité les petites et moyennes séries, contactez-nous via notre site web.

Pensez-vous que l'Europe peut construire une compétitivité locale dans la fabrication de PCB haute densité pour les Chiplets ? Partagez votre avis en commentaire !