L’analyse microscopique du Kirin 9030 de Huawei a révélé une donnée inattendue : le procédé N+3 de SMIC atteint une étape métallique minimale de 32,5 nanomètres, contre 36 nanomètres observés sur les processeurs Panther Lake fabriqués avec Intel 18A. Ce chiffre met en lumière les avancées de la Chine sans accès à la lithographie ultraviolette extrême (EUV), mais cela ne signifie pas que le nœud chinois soit plus avancé que celui d’Intel.

Les clés du Kirin 9030 et du procédé SMIC N+3 en 30 secondes

• SMIC a atteint un pas de M0 de 32,5 nanomètres par lithographie DUV et quadruplé patronage.
• Panther Lake utilise 36 nanomètres, bien qu’Intel 18A supporte des conceptions de 32 nanomètres.
• Le N+3 réalise 113,4 millions de transistors par mm², légèrement supérieur à TSMC N6.
• Intel 18A maintient une densité logique supérieure, une meilleure efficacité et des technologies plus modernes de transistors et d’alimentation.

Ce résultat provient du premier rapport public du laboratoire STEEL de SemiAnalysis, qui a ouvert physiquement le système dans un SoC du Huawei Mate 80, analysant ses transistors, interconnexions, mémoire et encapsulés par microscopie électronique. L’analyse confirme que le Kirin 9030 utilise la troisième génération du procédé de 7 nanomètres de SMIC, connu sous le nom de N+3.

La comparaison a suscité des titres en soulignant qu’une dimension spécifique du chip chinois est plus petite que celle d’un produit fabriqué avec Intel 18A, un nœud annoncé plusieurs générations plus avancé sur le papier. Cependant, utiliser cette seule métrique pour classer l’ensemble des procédés est trompeur.

Un pas métallique plus petit ne signifie pas un nœud supérieur

Le pas métallique désigne la distance entre les lignes d’interconnexion à l’intérieur du chip. Ici, il s’agit du M0, une des couches inférieures reliant les éléments dans les cellules logiques.

SemiAnalysis a mesuré un pas M0 de 32,5 nanomètres dans le Kirin 9030, soit 19 % de moins que le SMIC N+2 et TSMC N6. Sur Panther Lake, le pas observé était de 36 nanomètres. Cela indique que cette couche du Huawei est plus comprimée que celle du produit commercial d’Intel.

Cependant, Intel 18A supporte un pas M0 de 32 nanomètres. Panther Lake privilégie notamment des bibliothèques hautes performances, avec des cellules et interconnexions légèrement plus larges pour favoriser vitesse, alimentation et rendement manufacturier. La société n’a pas besoin d’utiliser la configuration la plus dense dans toutes les zones du processeur.

La dernière ligne montre pourquoi il ne faut pas confondre le pas métallique d’une couche avec la densité globale. SemiAnalysis estime que le N+3 atteint 113,4 millions de transistors par millimètre carré, contre 107,7 millions pour TSMC N6. Ce résultat est remarquable pour une usine sans EUV, mais reste environ 38 % inférieur à la haute densité d’Intel 18A.

La densité dépend aussi du pas de porte, de la hauteur des cellules, des couches supérieures, de la résistance des lignes, des vias, de la mémoire SRAM et de la capacité à router les signaux. Un M0 étroit peut économiser de l’espace local, mais limiter d’autres parties du design.

Intel intègre également deux technologies que SMIC n’utilise pas encore dans N+3. RibbonFET remplace le FinFET par une structure de porte enveloppante, GAA, améliorant le contrôle électrique du canal. PowerVia déplace la distribution d’alimentation à l’arrière de la plaquette, libérant de l’espace en surface et réduisant la compétition entre alimentation et signaux. Intel attribue à cette combinaison des gains en densité, fréquence et consommation.

Comment SMIC a réussi à atteindre 32,5 nm sans EUV

SMIC a compensé ses limitations d’équipement grâce à la lithographie ultraviolette profonde (DUV), à des expositions multiples et à une synchronisation étroite entre conception et fabrication.

La technique principale pour la couche M0 est le patronage quadruple auto-aligné (SAQP). Le fabricant imprime un motif initial, crée des séparateurs en bordure, puis répète le processus pour diviser le tout en quatre lignes plus étroites. Cela permet la fabrication d’éléments qu’une lithographie DUV classique ne pourrait pas produire directement.

Ce processus nécessite plus de masques, dépositions, gravures et alignements. Chaque étape augmente la durée, le coût et les risques d’altération. Une petite erreur dans le patron peut modifier la largeur d’une ligne ou empêcher une connexion correcte.

SMIC a aussi recours à une optimisation conjointe de conception et de technologie, appelée DTCO. Le Kirin 9030 utilise des cellules avec moins d’ailettes, des contacts placés sur la porte active, et des espacements plus serrés entre cellules. Ces choix permettent de récupérer de la surface, mais réduisent la marge pour équilibrer performance, consommation et facilité de fabrication.

Ce procédé a permis à Huawei d’augmenter les ressources du Kirin sans augmenter de façon significative la surface du silicium. SemiAnalysis estime une surface d’environ 140 mm², avec un modèle comportant un cœur intermédiaire supplémentaire, plus de cache, et des unités graphique et neurale plus volumineuses comparé au Kirin 9020.

Ce gain en surface représente l’un des principaux succès du N+3. Le problème est que cette amélioration ne se traduit pas autant dans d’autres variables clés : puissance et performance.

Une divergence sur la consommation et la fréquence

SemiAnalysis estime que le cœur principal du Kirin 9030 offre un niveau de performance par cycle similaire à celui d’un Arm Cortex-X2, lancé en 2021. Le processeur marque une progression par rapport aux générations précédentes de Huawei, mais reste en deçà des architectures actuelles d’Apple, Qualcomm et MediaTek.

Une comparaison défavorable oppose le cœur principal de Huawei à l’un des cœurs d’efficience d’Apple. Selon SemiAnalysis, le petit cœur d’Apple offre environ 20 % de performance en plus, pour une consommation d’environ 1 watt, alors que le cœur principal du Kirin consomme environ 4,5 watts. Bien que ces architectures ne soient pas directement comparables en termes de procédés, cela illustre la différence de consommation d’énergie.

Le Kirin ne peut égaler la courbe de tension et fréquence des chips fabriqués sur des procédés récents de TSMC ou d’Intel. Un nœud plus efficace permet d’augmenter la fréquence ou de la maintenir à une tension inférieure, tout en laissant plus de transistors pour les caches, unités d’exécution ou de prédiction.

C’est pourquoi l’affirmation que SMIC dépasse Intel 18A doit être nuancée. SMIC a obtenu une couche métallique plus compacte que celle de Panther Lake, mais au prix d’un procédé plus complexe. Intel conserve une densité logique globale supérieure, la puissance arrière et des transistors de type GAA.

De plus, Panther Lake repose sur une conception en chiplets. L’Intel 18A est dédié à son mosaïque de calculs, d’autres blocs pouvant provenir de procédés ou de usines différents. La production de 18A a commencé en 2025, et Intel prépare déjà la version 18A-P, promettant selon la société une amélioration de 9 % en rendement pour une consommation identique, ou une réduction de 18 % de la consommation tout en conservant le même rendement.

Ce progrès chinois a des implications industrielles importantes. Les restrictions n’ont pas bloqué le développement des semi-conducteurs nationaux, mais ont poussé SMIC et Huawei à intensifier leurs efforts en patronage DUV, conception physique, encapsulage et optimisation systémique.

Huawei explore aussi des technologies de empilement innovantes, telles que LogicFolding, permettant de superposer des couches logiques actives pour accroître la densité sur l’encapsulage. Bien que cela puisse augmenter la surface de packaging et raccourcir les connexions, cela ne revient pas à fabriquer des transistors avec la même efficacité que les nœuds avancés. Le Kirin 9030 examiné ne recourt pas encore à cette technologie.

SMIC reste encore en retrait par rapport à Intel, TSMC et Samsung sur les mesures clés qui définissent la position technologique d’un nœud avancé. Cependant, le Kirin 9030 prouve que cette différence n’empêche pas de produire des processeurs adaptés aux téléphones, réseaux, inférence et autres systèmes où la Chine privilégie l’autonomie d’approvisionnement.

Questions fréquentes

Le procédé de SMIC est-il plus avancé qu’Intel 18A ?

Non. Le Kirin 9030 utilise un pas M0 inférieur à celui de Panther Lake, mais Intel 18A offre une densité logique plus élevée, de meilleures caractéristiques électriques et des technologies plus récentes.

Quelle densité atteint SMIC N+3 ?

SemiAnalysis estime 113,4 millions de transistors par mm², légèrement supérieur à TSMC N6 mais environ 38 % inférieur à la bibliothèque de haute densité d’Intel 18A.

Comment SMIC fabrique-t-il des puces avancées sans EUV ?

En utilisant la lithographie DUV avec plusieurs étape de patronage, notamment le quadruple auto-aligné, associée à des techniques DTCO pour compresser cellules et connexions.

Pourquoi le Kirin 9030 consomme-t-il plus ?

Le procédé N+3 et les architectures de Huawei ont une courbe tension-fréquence moins favorable. Pour atteindre une performance donnée, le chip nécessite plus d’énergie que ceux fabriqués avec des procédés plus modernes.