Du laboratoire à la fabrication : simplifier la production de nanoélectronique

"Jamais le « petit » n’a eu autant d’importance. Les semi-conducteurs intégrés dans nos téléphones, ordinateurs ou voitures deviennent de plus en plus compacts, tout en embarquant davantage de transistors. Les technologies émergentes comme l’IA, la réalité virtuelle ou la 6G exigent des puces plus petites, plus rapides et plus efficaces.

Combler l’écart : accélérer le passage de la recherche à la production

Dans la course à la miniaturisation des composants électroniques, la transition du laboratoire à la fabrication industrielle doit être la plus fluide possible.

Un des centres de recherche indépendants les plus renommés dans le domaine de la nanoélectronique et du numérique, situé dans la région du Benelux, fait face à une demande en forte croissance. À la fois centre académique, laboratoire de test pour les technologies de fabrication les plus avancées, et site de production de semi-conducteurs à petite échelle, ce centre conjugue tous les rôles.

Pour accroître son efficacité, il a récemment lancé une initiative visant à moderniser ses environnements OT (technologies opérationnelles) et IT (technologies de l'information) en appliquant les principes de l’Industrie 4.0. Cette démarche est soutenue par un investissement majeur dans une ligne pilote de pointe, conçue pour faire progresser la recherche au-delà des technologies de type system-on-chip en dessous de 2 nm.

Propulser l’Industrie 4.0 : comment Akkodis façonne l’avenir de la nanoélectronique

Le centre de recherche a choisi Akkodis parmi un cercle restreint de partenaires techniques pour l’accompagner dans cette transformation. Grâce à son expertise en automatisation, Industrie 4.0, plateformes de données massives et gestion de l’information, Akkodis joue un rôle clé dans les années à venir.

Bien qu’il travaille à des échelles microscopiques, ce centre fait face à des défis similaires à ceux rencontrés par de nombreuses entreprises industrielles en transition vers l’Industrie 4.0.

Automatiser et intégrer les données de production en temps réel suppose de connecter les équipements à une infrastructure numérique solide. Cette infrastructure doit non seulement exister, mais également permettre une structuration des données pour qu’elles soient exploitables, à la fois par des analystes humains et par des algorithmes d’intelligence artificielle.

« Améliorer l’efficacité passe par l’automatisation et l’intégration des données en temps réel issues de la production. »

Les nouvelles plateformes de données sont essentielles pour alléger les tâches manuelles, accélérer l’accès à la recherche et exploiter pleinement les capacités de l’automatisation.

Au cœur de cette mutation se trouve un défi aussi simple en apparence que complexe techniquement : synchroniser toutes les machines à une horloge commune et précise.

Les experts d’Akkodis relèvent ce défi en déployant un protocole de synchronisation capable d’aligner les plus de 200 machines du site avec une précision de 50 millisecondes. Une condition indispensable pour une production optimisée et fondée sur les données.

Précision et performance : synchroniser la technologie en salle blanche

Le centre s’étend sur 12 000 m² de salles blanches ultramodernes et de laboratoires de pointe, abritant des équipements valant plusieurs milliards de dollars.

Lors de la production, les tranches de silicium passent d’une machine à l’autre, chacune gravant des centaines de puces contenant des milliards de transistors et de couches microscopiques de connexions. Fabriquer un semi-conducteur revient à construire une ville entière à l’échelle nanométrique – avec ses bâtiments, ses routes et ses ponts. Au terme de ce processus complexe naît un circuit intégré.

Mais pour que cette production s’opère sans accroc, l’alignement des machines est fondamental.

« Actuellement, les horloges internes des différents outils ne sont pas synchronisées », explique Peter Bradley, architecte logiciel chez Akkodis Pays-Bas.

« Cela complique l’exploitation des données générées par ces outils. Nous devons aligner les horodatages pour pouvoir fusionner les données efficacement. »

C’est pourquoi Akkodis a lancé un projet de synchronisation horaire dans les salles blanches, visant à connecter tous les équipements à une solution centrale de type Network Time Protocol (NTP).

Le NTP est l’un des plus anciens protocoles d’Internet encore utilisés. Il fonctionne selon un modèle client-serveur, établissant une hiérarchie de sources temporelles avec, à son sommet, une horloge de référence – souvent atomique.

« Le NTP est habituellement utilisé dans des machines nécessitant une exécution synchrone. Ce n’est pas le cas ici », précise Bradley.

« Ici, il sert à s’assurer que les données issues des machines sont horodatées de manière cohérente. Cela simplifie considérablement leur collecte et leur exploitation, que ce soit pour automatiser les processus ou pour soutenir la recherche. »

Libérer la puissance des données : vers une innovation prête pour l’IA

Mais la synchronisation des horloges ne suffit pas. Akkodis entend jouer un rôle bien plus large dans la refonte des systèmes OT et IT. Il est tout aussi crucial de garantir un stockage efficace des données, accessibles aussi bien aux chercheurs qu’aux algorithmes d’IA.

C’est là qu’intervient Stefan Portev, architecte logiciel chez Akkodis Bulgarie, qui apporte son expérience transversale au secteur des semi-conducteurs..

« Nous avons une solide expérience dans la création de plateformes de données massives. Par exemple, nous avons conçu une plateforme de gestion de flotte qui analyse les données de centaines de milliers de camions, offrant une vue claire sur les itinéraires, les chargements, les déchargements, etc. »

Collecter, structurer et stocker efficacement les données est essentiel, non seulement pour faciliter l’accès, mais aussi pour permettre aux algorithmes d’apprentissage automatique d’en extraire des tendances, détecter les anomalies et prévenir les problèmes.

« Nous pouvons apporter une réelle valeur ajoutée à ce centre dans sa transition vers l’Industrie 4.0, et nous sommes enthousiastes à l’idée de contribuer à ce projet de pointe », conclut Portev.

« C’est un grand projet… qui commence à très petite échelle. »

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