Apple voudrait des circuits imprimés en verre pour ses puces

Pierre Dandumont |

Depuis de très nombreuses années, le PCB — Printed Circuit Board, circuit imprimé en français — des appareils électroniques est fabriqué à base de fibre de verre, avec des circuits en cuivre dans les différentes couches. Si elle est bien maîtrisée, cette technique n'est pas pour autant parfaite et pose des soucis dans quelques cas, notamment quand elle est employée pour les grosses puces. Et Apple voudrait donc régler ce point en passant par une technologie développée notamment par Samsung, à base de verre. C'est une technologie qu'Intel compte aussi mettre en place pour ses puces.

Des puces de test Intel avec un substrat en verre (image Intel).

Dans une puce classique, le die (le composant lui-même) est placé sur un substrat classique (de façon schématique, le même que le circuit imprimé de la carte mère), qui va servir essentiellement à une chose : relier les broches externes de la puce (qui peuvent être de simples contacts sous le composant) aux broches internes. Vous l'avez peut-être déjà vu, le die lui-même est en effet significativement plus petit que le support, pour des raisons pratiques.

Ce slide Intel montre les avantages du verre.

Cette solution est simple, mais a donc quelques défauts : elle peut se plier, n'est pas totalement rigide et tend à transmettre la chaleur émise par la puce, ce qui peut amener des déformations dans certains cas. Ce défaut n'est pas anodin et les constructeurs doivent donc parfois faire du throttling (c'est-à-dire diminuer les fréquences pour réduire la consommation et donc la chaleur émise) pour l'éviter. La solution d'Intel et de Samsung, qu'Apple aimerait employer pour ses systèmes sur puce, passe par un substrat en verre. Cette solution amène d'abord des gains mécaniques, avec une rigidité supérieure. Ce point a l'avantage de permettre la création de puces plus imposantes physiquement, ce dont Apple a besoin avec (par exemple) une future puce M3 Ultra.

La puce M3 Ultra abandonnerait UltraFusion au profit d

La puce M3 Ultra abandonnerait UltraFusion au profit d'une version encore plus grosse

Ensuite, le verre transmet moins la chaleur, ce qui permet de réduire une partie des pertes et évite les éventuels soucis de dilatation. Enfin, la transmission des signaux électriques nécessaires pour la liaison entre le die et les broches externes est de meilleure qualité, ce qui permet la création de puces plus denses à ce niveau. Encore une fois, nous pouvons faire référence à la probable puce M3 Ultra : un bus mémoire très large (512 bits actuellement sur les puces M de type Max) demande énormément de broches.

Le principal problème actuel est comme souvent le coût : la nouvelle technologie est moins maîtrisée et plus onéreuse que l'ancienne, déjà éprouvée. Mais dans le cas d'Apple, nous savons tous que ce n'est pas nécessairement un problème : outre le fait que le coût des systèmes sur puce est noyé dans le prix total des Mac et autres iPhone, la marque n'a jamais rechigné à augmenter ses prix…

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avatar Gerrer | 

@cecile_aelita

Pour moi , besoins et envies sont complémentaires. J’en ai besoins pour me détendre après une dur journée de travail pour évacuer le stress. Et j’ai envie de voir la suite de mes séries que je regarde depuis très longtemps. Chacun fait comme il l’entend. Oui , je ne prend jamais mon cas pour en faire une généralité car chacun a des besoins et des envies différentes. Et c’est tant mieux. Je respecte tes choix mais je demande à ce qu’on respecte en retour mes choix également 🙂👍.

avatar cecile_aelita | 

@Gerrer

Vous l’avez fais dans votre précédent commentaire en parlant de vos usages 😉. Et c’est normal d’ailleurs qu’on se base toujours sur ses usages !

avatar Gerrer | 

@cecile_aelita

C’est normal de se baser sur ses utilisations. C’est une bonne conclusion à cette discussion je trouve ☺️👍. Je te souhaite une bonne journée à toi ainsi qu’une bonne semaine ( même si chez moi il fait gris, il fait froid et il pleut actuellement. mdr 😂). Et continuons de respecter nos choix individuels. c’est que comme ça que l’on peux avoir de petites discussions constructives. cha fait ses choix en fonction de ses besoins et de ses envies personnelles 😊.

avatar cecile_aelita | 

@Gerrer

Tout à fait !
Il fait soleil chez moi!! Petite robe appropriée du coup! C’est du mental, ça me fait croire qu’on est presque en été 😅!

avatar raoolito | 

"des appareils électroniques est fabriqué à base de fibre de verre"

bah du coup c'est déjà en vert en fait ?

(désolé j'essaye de m'intéresser à tout l'articles, pas les 4 dernières lignes)

avatar bibi81 | 

Vous l'avez peut-être déjà vu, le die lui-même est en effet significativement plus petit que le support, pour des raisons pratiques.

Ce n'est pas pour des raisons pratiques mais pour des raisons de coûts réduits. Puis le die est grand, plus il coûte cher.

avatar Mehuneau | 

Le verre conduit mieux la chaleur. Mais surtout, il se dilate de façon identique à celle du silicium (le verre c’est principalement de la silice).

avatar occam | 

@Mehuneau

Absolument.
Le CTE (coefficient d’expansion thermique) linéaire du silicium pur est de 31.5•10ˉ⁷/°C, celui du verre Corning pour wafer est de 31.7•10ˉ⁷/°C, dans l’intervalle 0 à 300 °C, donc identique.

En revanche, les propriétés mécaniques (élasticité, ductilité, résistance à la fracture) peuvent varier sur une échelle logarithmique, le décile supérieur des wafers en silicium pouvant résister à une pression de rupture 4x plus grande que les wafers en verre (cf. Fig. 9). Contrairement à ce que l’on pourrait croire, ce n’est pas un avantage : les processus de fabrication s’accommodent mieux d’une résistance moindre, mais beaucoup moins variable et plus prévisible, correspondant à des paramètres étroits.

Un autre avantage du verre est illustré par la Figure 10 : en fonction du procédé de finissage employé, la résistance du verre à la fracture en bord de wafer peut surclasser nettement le silicium, toujours avec une variabilité et une marge d’erreur réduite.
https://www.corning.com/media/worldwide/global/documents/semi%20Glass_Wafer_Mechanical_Properties_A_Comparison_to_Silicon.pdf

(Pardon pour l’aparté : j’ai travaillé pendant un certains temps sur l’analyse chimique du verre, et la famille des distributions de Weibull est mon dada en statistique.)

avatar cosmoboy34 | 

C’est pas abordé mais est-ce qu’en cas de chute d’un appareil ce serait pas plus fragile aussi ? N’y aurait t-il pas plus de chance que la puce se brise au moindre choc ?

avatar occam | 

@cosmoboy34

> "N’y aurait t-il pas plus de chance que la puce se brise au moindre choc ?"

Pas plus de chance risque, et certainement pas au moindre choc. La résistance du verre dépend énormément de sa composition et surtout de son traitement.
Si vous vous donnez la peine de consulter le document relatif au verre à wafer de Corning dont je donne la référence juste en dessus de votre question, Fig. 10 vous renseignera : notamment, la série des verres « Process 3 » (rhombes verts) et « Process 4 » (triangles bleu foncé) qui montrent une résilience médiane 2x supérieure au silicium (triangles ouverts, couleur orange).
Le verre peut tenir aussi bien que le silicium pur, et, traité de manière adéquate, peut faire beaucoup mieux.

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