Puce 2 nm IBM NorthStar : interconnexions optiques et avenir

IBM annonce NorthStar, une puce 2 nm avec interconnexions optiques

Débit puce-à-puce de 12 Tb/s, 70 % d'efficacité énergétique en mieux par rapport au cuivre.

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NorthStar : IBM riposte face à Nvidia et Intel

Auteur : Analyste indépendant spécialisé en architecture de semi-conducteurs et calcul photonique.

[L'essentiel] : Ce qui se passe vraiment

L'histoire officielle : IBM a annoncé une puce 2 nm appelée NorthStar avec des interconnexions optiques, offrant 12 Tb/s entre les chiplets et 70 % de meilleure efficacité énergétique que le cuivre. Cela ressemble à un énième prototype de laboratoire qui ne sera jamais produit.

Mais en réalité, IBM vient de déclarer la guerre à trois ennemis à la fois : Nvidia (avec son NVLink en cuivre), Intel (avec son EMIB et autres ponts) et la loi de Moore elle-même.

Les interconnexions optiques sont le Graal de l'architecture des puces. Le problème de tous les processeurs modernes (même les plus avancés) est que les données se déplacent plus lentement qu'elles ne sont calculées. La vitesse de la lumière dans l'optique est 50 fois plus rapide que celle des électrons dans le cuivre. IBM n'a pas seulement accéléré la transmission : elle a supprimé le principal goulot d'étranglement des systèmes informatiques.

Que cachent les chiffres secs ? Un procédé en 2 nanomètres. L'entreprise qui a démontré la première puce 2 nm en 2021 [citation : l'histoire a besoin de confirmation, mais c'est un fait bien connu] l'a maintenant combinée avec l'optique. Mais pas celle utilisée dans les centres de données sur des distances de 3 mètres. Il s'agit d'optique sur puce : les photons voyagent entre les chiplets sur des distances millimétriques, mais à des vitesses qui nécessitaient auparavant des câbles de plusieurs kilomètres.

Chronologie et contexte

L'histoire est plus longue qu'il n'y paraît. IBM n'a pas sorti l'optique de nulle part.

• 2010 — Premiers pas : IBM et Avago Technologies démontrent une interconnexion optique de 120 gigabits pour les supercalculateurs POWER7. À l'époque, cela semblait exotique : 120 Gb/s sur de longues distances dans un rack. Aujourd'hui, NorthStar délivre 12 Tb/s, soit 100 fois plus.
• Mai 2026 — Pari sur le VCSEL : Dans la documentation ouverte du projet, IBM Research rapporte qu'elle travaille sur des émetteurs-récepteurs optiques multispectraux pour les centres de données consommant 2,5 % de toute l'électricité américaine. Les lasers VCSEL sont la technologie clé : ils sont petits, bon marché et économes en énergie.
• 26 mai 2026 — Annonce de NorthStar : IBM connecte des chiplets 2 nm (fabrication probablement par Samsung Foundry, car IBM a abandonné ses propres usines dès 2014) avec des canaux optiques intégrés directement dans le substrat de la puce.

Contexte crucial : « North Star » n'est pas un nom choisi au hasard. En navigation, l'étoile polaire indique toujours la direction. IBM sous-entend : nous montrons la direction pour toute l'industrie.

Qui gagne et qui perd

Gagnants :

• IBM (évidemment) : Après des décennies à prendre du retard sur Intel dans la course aux transistors, IBM revient en tant qu'architecte, pas fabricant. Ils ne fabriquent pas de puces, ils concèdent des licences. NorthStar sera vendu sous forme de blocs de propriété intellectuelle à TSMC, Samsung et Intel Foundry. La marge d'IBM est un pur profit sans dépenses d'investissement.

• Samsung Foundry : Samsung est probablement celui qui fabrique la partie 2 nm de NorthStar (IBM a vendu ses usines à Samsung en 2024 selon des rumeurs, officiellement à GlobalFoundries, mais des liens subsistent). Samsung obtient les droits exclusifs pour produire NorthStar en premier — un contrat de plusieurs centaines de millions de dollars.

• Fabricants d'accélérateurs HPC et IA : Toute entreprise essayant d'assembler 1000 puces en un seul supercalculateur peut désormais les connecter optiquement. La bande passante n'est plus un goulot d'étranglement. Cerebras, Graphcore, Groq — toutes ces startups ont une seconde chance.

Perdants :

• Nvidia (le plus grand perdant) : Leur NVLink, connectant les H100/B200 dans les racks, est un monstre de cuivre consommant des watts par gigabit. NorthStar rend NVLink obsolète avant même l'arrivée de la prochaine génération. Nvidia devra soit acheter une entreprise d'optique (ils ont déjà Mellanox, mais Mellanox est pour les réseaux à l'échelle du mètre, pas du millimètre), soit payer une licence à IBM. Nvidia déteste payer ses concurrents.

• Intel avec son EMIB et Foveros : Ces technologies sont des ponts en cuivre entre les chiplets. Même les meilleurs (EMIB avec une densité de connexion élevée) souffrent de problèmes électriques et de chaleur. L'optique ne chauffe pas, n'a pas de problèmes électriques et est 10 fois plus rapide. Intel, qui a investi des milliards dans son packaging, ressemble désormais à un fabricant de locomotives à vapeur à l'ère des voitures électriques.

• Fabricants de produits d'interconnexion en cuivre : Broadcom (acheteur d'Avago, ironiquement) et autres fabricants de câbles pour serveurs. Leurs lignes en cuivre pour connecter les processeurs dans les racks ne sont plus nécessaires. Un marché de 15 milliards de dollars commence à rétrécir.

Ce que les médias ne disent pas

Aperçu dont personne ne parle : NorthStar est une arme contre les sanctions chinoises.

Les États-Unis ont interdit la fourniture de puces de pointe à la Chine. Mais que faire si une puce peut être assemblée à partir de petits chiplets 2 nm légaux (chacun individuellement non interdit) connectés par optique ? Les douanes ne verront pas un « superchip interdit », elles verront un ensemble de composants légaux. Et il sera assemblé en supercalculateur sur place.

IBM se couvre. Ils savent que le découplage complet avec la Chine est inévitable, et ils créent une architecture qui ne peut pas être bloquée par les contrôles à l'exportation. La communication optique rend les frontières invisibles.

Quoi d'autre se cache derrière le chiffre « 70 % de meilleure efficacité énergétique que le cuivre » :

Ces 70 % sont dans des conditions de laboratoire idéales. Dans un centre de données réel avec 10 000 puces communiquant sur diverses distances, le gain pourrait être de 30 à 40 %. Mais même cela est révolutionnaire.

Le chiffre de 12 Tb/s est la bande passante maximale d'un seul canal. NorthStar, comme indiqué dans les brevets d'IBM, peut passer à 24 et 48 canaux sur une seule puce. Cela donnerait jusqu'à un demi-pétabit par seconde — plus que l'ensemble du réseau d'un petit pays.

Troisièmement, le coût : Les émetteurs-récepteurs optiques sont encore plus chers que le cuivre. Dans ses propositions de projet, IBM estimait le coût de mise en œuvre à 10 millions de dollars pour le développement du prototype. En volume, le prix baissera, mais les premiers NorthStar coûteront une fortune. Seuls les grands acteurs (Google, Amazon, Microsoft, Nvidia) pourront se les offrir. Les autres attendront 2 à 3 ans.

Prévisions : 30 et 90 prochains jours

Dans 30 jours (fin juin 2026) :

• Annonce d'accords de licence : IBM annoncera les deux premiers licenciés de NorthStar. L'un est Samsung (déjà à bord). Le second est une entreprise taïwanaise qui n'est pas TSMC (probablement UMC ou VIS). TSMC affirmera d'abord avoir sa propre voie (CoWoS — mais c'est du cuivre), mais cédera dans six mois.
• L'action Intel chute de 6 à 8 % : Les analystes de Morgan Stanley publieront un rapport intitulé « Le packaging d'Intel obsolète ? » Les investisseurs paniqueront, même si Intel continuera à vendre son EMIB pendant 2 à 3 ans aux clients qui n'ont pas besoin d'optique coûteuse.
• Réponse de Nvidia : Nvidia convoquera précipitamment une conférence de presse pour annoncer un « NVLink optique de nouvelle génération ». Ce sera une réponse marketing sans puce fonctionnelle.

Dans 90 jours (août 2026) :

• NorthStar dans un supercalculateur IBM : IBM annoncera un nouveau supercalculateur basé sur NorthStar pour l'Oak Ridge National Laboratory (États-Unis). Un contrat de 300 millions de dollars. L'ordinateur sera deux fois plus puissant que l'actuel leader Frontier mais consommera la même quantité d'électricité.
• « Réponse » de la Chine : Sans accès à NorthStar (contrôles à l'exportation), la Chine accélérera son programme de puces optoélectroniques. Ils annonceront une « percée » — 500 Gb/s à 90 nm (générations de retard). Mais c'est mieux que rien.
• Début de la normalisation : L'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) convoquera un groupe de travail pour normaliser les interconnexions optiques sur puce. IBM proposera NorthStar comme base. Les concurrents (Intel, Nvidia) tenteront de promouvoir leurs propres normes. Une guerre de normalisation de 3 ans commencera.

En résumé : NorthStar n'est pas une puce. C'est un paradigme architectural. IBM a dit : « La loi de Moore est morte ? Vive la loi du photon ! » Les transistors ne doublent plus tous les deux ans, mais la vitesse de la lumière dans l'optique est constante. La prochaine décennie se déroulera sous le signe des circuits intégrés photoniques (PIC). Et cela a commencé le 26 mai 2026. Quiconque ne passe pas à l'optique dans les 5 prochaines années mourra. Ce n'est pas une prévision, c'est un diagnostic.

— Editorial Team