La quête de la conduite autonome s’accompagne d’un immense défi : celui de transformer nos véhicules en véritables petits supercalculateurs. Cette transformation de la voiture « stupide » en voiture « intelligente » aiguise l’appétit des champions mondiaux des semi-conducteurs, prêts à vendre leurs puces à un marché dont la demande en puissance de calcul explose. Parmi les entreprises qui entendent se tailler la part du lion, il y a l’américain Qualcomm. Connu pour sa position de numéro 1 mondial des processeurs mobiles et autres modems, l’américain a étendu ses ambitions à la voiture connectée et autonome. Grâce à son savoir-faire dans les télécoms d’une part, et dans la conception de puces pour smartphones, d’autre part.
” D’ici dix ans, les modèles de voitures les plus haut de gamme auront une puissance de calcul combinée de leurs puces allant de x7 à x10 par rapport aux meilleurs véhicules actuels. », prédit Nakul Duggal, vice-président et responsable de la division automobile de Qualcomm. Un gain de puissance nécessaire avec l’évolution des usages. ” Dans le passé, il y avait une caméra de recul dans votre voiture. Et sa seule utilité était d’être appelée par une application qui projette le flux vidéo sur l’écran central. Mais désormais, plusieurs caméras, parfois différentes, sont contrôlées. Outre le simple affichage, les caméras sont également utilisées à des fins de pilotage, de détection et de sécurité. poursuit M. Duggal. ” Le besoin en puissance de traitement est d’une toute autre ampleur ! »
Le nombre de capteurs, caméras et autres, étant en pleine explosion dans nos véhicules – l’électronique devrait représenter 20% du coût des voitures d’ici 2030 – et les usages étant de plus en plus complexes, il faut donc concevoir des processeurs toujours plus puissants et perfectionné. Mais contrairement au monde des smartphones où chaque année qui passe voit arriver de nouvelles puces à intervalles parfaitement réguliers, la conception des puces de nos voitures est une tout autre affaire.
Puces extrêmement difficiles à concevoir
Si la « loi » de Moore prédit un doublement des performances des puces informatiques tous les dix-huit mois, celle des puces automobiles dans la prochaine décennie ne peut pas être aussi rapide. Elle ralentit d’un côté en raison de la difficulté croissante à réduire la taille des circuits. Un mal qui frappera toutes les puces de pointe. Mais c’est aussi la nature même des plates-formes automobiles, où la sécurité (comprendre ici la stabilité de la plate-forme) compte plus que tout, qui limite la montée en puissance de la puissance brute. Cela implique aussi des développements adaptés… et donc plus lents.
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” Concevoir une puce pour une voiture est extrêmement plus difficile que pour un téléphone », déclare Nakul Duggal. Ce vétéran de l’industrie – il a rejoint Qualcomm en 1995 ! – explique cela “ les calculs simultanés sont non seulement plus nombreux, mais en plus les scénarios d’utilisation sont aussi plus variés, car il y a tellement de paramètres à prendre en compte et à calculer. “. A cela s’ajoute le fait que les processeurs automatiques ont une durée de vie beaucoup plus longue. rock & roll que nos puces téléphoniques. ” Le besoin naturel d’alimentation de l’automobile fait que les puces fonctionnent à une fréquence plus élevée que dans votre smartphone ou votre PC par exemple », explique Nakul Duggal. ” Entre le calcul et la chaleur extérieure, ils peuvent parfois fonctionner à plus de 105°C “, il continue. ” Les processeurs doivent fonctionner à tout moment, sans la moindre interruption ou panne. “. Les puces doivent donc être hyper résistantes et sans aucun défaut. Et c’est là que le savoir-faire industriel aide.
L’apport des smartphones n’est pas ce que l’on pense
A première vue, on pourrait penser que les puces automobiles bénéficient principalement d’une déclinaison des différentes technologies des smartphones – CPU, GPU, NPU, etc. Cette affirmation est en partie erronée. ” On ne récupère pas les mêmes briques technologiques que les smartphones réfute M. Duggal. ” En fait, nous n’intégrons pas de GPU de téléphone dans les autres puces par exemple. Les différents blocs IP (CPU, GPU, NPU, FAI, etc.) sont maintenant développés en tenant compte dès le début de leur conception des différentes déclinaisons dont nous aurons besoin. Par exemple, notre NPU Hexagon est, dès le départ, conçu pour être adapté à différentes utilisations. En mobile, sa puissance sera utilisée pour la prédiction de texte ou l’amélioration de photos. Mais, dans l’automobile, il est utilisé par exemple pour prédire les mouvements de véhicules. Ceci doit être pris en compte dès le départ pour que les fonctions soient au mieux adaptées aux utilisations ultérieures. »
Ce développement commun des différents « morceaux » de la puce est donc transversal entre toutes les unités de développement de puces de Qualcomm (smartphones, routeurs, PC, voitures, etc.) et s’avère plus horizontal que ce que l’on peut lire. ici et là. Cependant, les puces pour smartphones apportent un atout essentiel à leur frère automobile : « Qualcomm livre environ 100 millions de puces par trimestre, la majorité d’entre elles pour les smartphones, donc dans le nœuds de fabrication (la finesse de la gravure, ndr) la plus récente. Grâce à ces énormes volumes, nous avons pu établir des modèles de production pour obtenir de bons rendements, détecter les problèmes et les erreurs, et qualifier les nœuds la plus récente “. Une force industrielle qui permet à Qualcomm d’utiliser des gravures à la pointe de la technologie pour sa nouvelle plateforme automobile Snapdragon Flex.
Finesse de gravure et design béton à la pointe de la technologie
Outre son coût de production, toute puce électronique doit trouver un équilibre entre trois facteurs physiques appelés PPA : la puissance énergétique (Power), la performance (P) et la surface utilisée (Area). ” Avec une puce gravée en 28 nm, il nous est impossible d’atteindre le même niveau de puissance qu’avec les puces actuelles en 5 nm dit Duggal. ” JEune puce serait trop grosse et chaufferait trop “. Il n’y a donc pas d’autre choix que de réduire la taille des puces. Mais la finesse des circuits n’est-elle pas une Source de problème comme on le lit souvent ?
” Certainement pas. Comme je vous le disais, d’une part, notre très grand volume de production de copeaux nous permet de parfaitement prévoir la qualité finale. Mais en plus, tout dans les processeurs automobiles est conçu pour la résistance et la sécurité. Comment les éléments logiques sont disposés (IP dans le jargon), de la nature des cellules logiques aux procédés de fabrication, tout est validé et qualifié pour répondre spécifiquement aux contraintes automobiles “. Cette résistance, à la fois physique et logique, est ce qui permet à Qualcomm de créer une puce tout-en-un avec Snapdragon Flex. Interrogé sur le risque de perdre la redondance des multiples puces qui gèrent aujourd’hui l’aide à la conduite, l’ABS, le système de navigation, etc. il répond que « cela est également pris en compte. Tant d’un point de vue matériel que logiciel “.
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Cette confiance dans la performance et la robustesse de sa solution, M. Duggal la porte au succès espéré de la plateforme. A demandé qui est le plus grand concurrent de Qualcomm dans les plates-formes automobiles complètes – Nvidia ? Intel ? – M. Duggal affirme que « nNous n’en avons pas vraiment. Nous avons évidemment de bons concurrents dans certains domaines, comme la très bonne solution Mobileye dont vous avez parlé. Mais notre savoir-faire en matière de réseautage associé à notre capacité à concevoir rapidement des puces tout-en-un est un ADN difficile à reproduire. L’avenir dira si Qualcomm séduira une industrie automobile désormais condamnée à digitaliser tous les éléments de ses véhicules. Qui seront bientôt plus des ordinateurs en marche que des “voitures intelligentes”.
