Peut-on construire des smartphones avec une autonomie d’une semaine ?
Assistera-t-on à une petite révolution dans le monde des smartphones d'ici quelques années ?
Dans une vidéo postée le 14 décembre 2021, IBM a présenté une nouvelle architecture de puces qui pourrait améliorer les performances de nos appareils électroniques, tout en réduisant leur consommation énergétique. L’entreprise se permet même de promettre des « batteries de téléphones portables qui peuvent passer plus d’une semaine sans être rechargés. » Un futur plutôt séduisant au moment ou l’autonomie de nos smartphones continue d’être leur talon d’Achille.
Mais comment est-ce possible ?
Innover sur les puces, pas les batteries
Derrière toutes ces belles promesses d’autonomie incroyable se cache en fait une nouvelle manière de construire les processeurs de nos smartphones et de nos objets connectés. IBM et Samsung veulent remplacer l’historique architecture FinFET par une version plus avancée, la VTFET. Pas de panique, on vous explique.
Au début des années 2010, Intel présentait au monde le premier processeur en « 3D ». En développant des puces plus épaisses au lieu d'être plus larges, cette architecture (surnommé FinFet en raison de sa ressemblance avec un aileron de requin [fin en anglais]) a permis de faire passer plus de courant sur chacun des transistors, donc augmenter la puissance de ces puces. Pour faire simple, c’est comme si l’on construisait plusieurs routes les unes au-dessus des autres pour améliorer le trafic. Cela permet d’augmenter le débit de voitures allant d’un point A à un point B, sans grignoter de la place au sol. Ici, les voitures sont le courant électrique qui passe d’un bout à l’autre du transistor.
Cette architecture a sensiblement amélioré la puissance de nos puces, tout en réduisant leurs surfaces à l’horizontal. Cela a permis de les insérer dans des gadgets toujours plus compacts. L’architecture VTFET pousse ce concept encore un peu plus loin.
Plutôt que de construire des transistors qui font passer le courant sur un plan horizontal, VTFET entasse les transistors les uns au-dessus des autres et fait passer le courant de manière verticale. Pour reprendre notre exemple du trafic routier, c’est comme si des milliards de voies allant vers le ciel étaient construites sur une surface horizontale. Cela permet de faire circuler beaucoup plus de voitures (qui représentent ici le courant électrique) sur une surface donnée.
Comment cela se traduit par une autonomie amélioré ?
Comme on l’a vu, entasser plus de transistors sur une surface réduite permet de délivrer plus de puissance. C’est pour cela que la course à la finesse de gravure fait rage depuis plusieurs années. Une toute petite puce peut délivrer de meilleures performances que celle qui l'a précédée, grâce à une finesse de gravure plus fine, qui se traduit par un plus grand nombre de transistors sur la même surface.
Mais entasser les transistors à la verticale permettrait aussi, selon IBM, d’améliorer « les points de contact » entre les différents transistors et de profiter ainsi d’un « courant plus important avec moins de gaspillage d’énergie. » Un transistor laisse toujours passer un peu d’énergie même lorsqu’il est censé être « éteint ». Si l’on reprend une dernière fois notre exemple des routes, cela veut dire que même lorsque les voies sont fermées, certaines voitures passent, mais pour n’aller nulle part. Cela gaspille de l’énergie pour rien. L’architecture imaginée par IBM et Samsung permettrait à moins de voitures de se « perdre » comme cela. Le courant passerait aussi plus facilement dans cette configuration. L’énergie conservée permettrait à nos smartphones d’améliorer leur autonomie.
VTFET pourrait permettre une réduction de la consommation de 85%
IBM et Samsung ne sont pas les seuls à explorer l’architecture VTFET. Dans une interview récente, le patron de Intel expliquait que ces puces permettent de « réduire les longueurs d’interconnexion et d’économiser réellement l’énergie, ce qui rend le système non seulement plus rentable, mais aussi plus performant. » D’après IBM « VTFET pourrait permettre une réduction de la consommation de 85 % par rapport à l’architecture FinFET. »
Ces nouveautés ne vont toutefois pas voir le jour demain. IBM explique avoir déjà produit des prototypes, mais il ne faut pas s’attendre à ce que ces puces soient suffisamment perfectionnées pour être intégrées dans un téléphone avant de longues années. Intel, qui a déjà détaillé sa feuille de route jusqu’en 2025 environ, a parlé de VTFET comme d'une technologie qui arrivera probablement post-2025. Il ne faut pas oublier non plus qu'en augmentant la performance de ces puces, il sera possible d'imaginer des usages encore plus poussés sur nos smartphones. Usages qui seront sans doute plus énergivores, VTFET ou non. La balance autonomie - usage est un équilibre toujours délicat à trouver.