Le Japon veut devenir souverain dans les puces d’IA
Le Japon mise 16,3 milliards de dollars pour retrouver sa place dans l’industrie mondiale des semi-conducteurs. Le gouvernement a récemment approuvé une subvention supplémentaire de 631,5 milliards de yens (4 milliards de dollars) à Rapidus, une jeune fonderie japonaise de puces, dans le cadre d’une stratégie ambitieuse visant à produire entièrement au Japon les processeurs d’intelligence artificielle les plus avancés au monde. Fujitsu, conglomérat technologique centenaire, est au cœur de cette initiative. Le groupe développe une puce d’inférence d’IA de pointe gravée en 1,4 nanomètre, que Rapidus fabriquera dans une nouvelle usine à Hokkaido d’ici la fin de la décennie.
Sommaire
Le projet est la tentative la plus ambitieuse de Tokyo à ce jour pour réduire sa dépendance à l’égard de Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) et d’autres fournisseurs étrangers, alors que les tensions géopolitiques s’intensifient et que les chaînes d’approvisionnement restent vulnérables. Le ministre de l’Économie, du Commerce et de l’Industrie, Ryohei Akazawa, a souligné l’importance stratégique de cette initiative lors d’un récent événement de Rapidus à Hokkaido.
Une entreprise peut avoir une technologie excellente, mais son activité échouera si elle ne trouve pas de clients qui souhaitent l’utiliser.
Akazawa a expliqué que le soutien public vise à aider Rapidus à susciter la demande et à trouver des clients au-delà de ses propres efforts commerciaux. Cette démarche traduit la reconnaissance du fait que les capacités de fabrication doivent s’appuyer sur un solide écosystème de concepteurs japonais de puces prêts à miser sur une technologie de fonderie qui n’a pas encore fait ses preuves.
Le défi technique du 1,4 nanomètre
L’unité de traitement neuronal (NPU) envisagée par Fujitsu vise un nœud de gravure qui n’est encore produit en série nulle part dans le monde. Le 1,4 nanomètre représente la prochaine frontière après le 2 nanomètres. Cette technologie repose sur des transistors à grille enveloppante (GAA), qui promettent des gains importants en matière d’efficacité énergétique et de densité de calcul. Alors que TSMC et Samsung se préparent à produire des puces en 2 nanomètres, Fujitsu et Rapidus ambitionnent de passer directement au 1,4 nanomètre, spécifiquement pour les tâches d’inférence en IA.
La distinction entre les puces d’entraînement et celles d’inférence est ici essentielle. Les processeurs graphiques (GPU) de Nvidia dominent l’entraînement de l’IA, c’est-à-dire le processus qui consiste à apprendre aux grands modèles de langage à reconnaître des motifs. L’inférence, en revanche, correspond à l’utilisation concrète des modèles entraînés pour produire des prédictions ou prendre des décisions et nécessite des architectures différentes. Les unités de traitement neuronal réalisent ces calculs plus efficacement que les GPU généralistes, en particulier pour l’informatique en périphérie et les centres de données, où la consommation électrique et la latence sont déterminantes. Les NPU sont optimisées pour les opérations de multiplication matricielle courantes dans les réseaux neuronaux, tout en limitant les besoins en bande passante mémoire et la consommation électrique qu’impose la polyvalence des GPU.
Fujitsu prévoit d’intégrer ces NPU avec ses processeurs centraux Monaka-X basés sur l’architecture Arm dans un seul appareil. Le Monaka-X est une évolution de la puce actuelle du groupe pour centres de données, dotée de 144 cœurs Armv9 et fabriquée selon le procédé de gravure en 2 nanomètres de TSMC. D’ici 2029, Fujitsu espère transférer la production du Monaka-X vers la ligne de fabrication en 1,4 nanomètre de Rapidus et réunir les fonctions de CPU et de NPU au sein de ce qu’il appelle Fugaku NEXT, le successeur de l’actuel superordinateur phare japonais. Cette intégration réduit les transferts de données entre puces distinctes, ce qui diminue la consommation énergétique et accélère le traitement des tâches d’IA. Fujitsu souhaite également intégrer directement aux processeurs des technologies de chiffrement afin de protéger les données sensibles pendant leur traitement, répondant ainsi aux préoccupations croissantes liées à la souveraineté et à la sécurité des données dans les applications d’IA.
Rapidus et le pari d’une fonderie japonaise
Fondée en 2022 avec le soutien de huit grandes entreprises japonaises, dont Toyota, Sony et NEC, Rapidus porte la responsabilité de relancer les capacités de fabrication de semi-conducteurs du Japon après des décennies de déclin. L’entreprise construit actuellement sa première usine de fabrication, IIM-1, à Chitose, dans la préfecture de Hokkaido, avec pour objectif de lancer la production en série de puces en 2 nanomètres au second semestre de l’exercice 2027. Une deuxième usine, dont la construction doit débuter en 2027, serait consacrée à la production en 1,4 nanomètre des puces d’IA de Fujitsu.
Les étapes techniques franchies invitent à un optimisme prudent. En juillet 2025, Rapidus a annoncé le début du prototypage de puces GAA en 2 nanomètres dans son usine IIM-1. Plus récemment, l’entreprise a lancé une ligne de prototypage pour les étapes de fabrication en aval et inauguré le site Rapidus Chiplet Solutions (RCS), dédié au conditionnement avancé, indispensable pour intégrer plusieurs types de processeurs dans un même boîtier. Le centre d’analyse situé à proximité de la fonderie permet désormais d’effectuer les analyses physiques, environnementales et chimiques nécessaires à l’amélioration des rendements de fabrication.
En février, le directeur général Atsuyoshi Koike a révélé que Rapidus discutait activement de partenariats potentiels avec de nombreux clients intéressés par des applications d’IA, de robotique et d’informatique en périphérie.
Nous sommes en discussion active avec plus de 60 clients potentiels pour des puces destinées à l’IA, à la robotique et à l’informatique en périphérie.
IBM et la jeune entreprise de conception de puces Tenstorrent se sont imposées comme les candidates les mieux placées pour les premières capacités de production en 2 nanomètres. Fujitsu, lui, représente le client japonais de référence dont Tokyo espère qu’il validera les capacités de la fonderie.
Financer l’avenir
Le financement de cette initiative repose à la fois sur les secteurs public et privé. L’Organisation pour le développement des énergies nouvelles et des technologies industrielles (NEDO), qui dépend du ministère de l’Économie, du Commerce et de l’Industrie, prévoit de couvrir environ les deux tiers du coût initial estimé à 58 milliards de yens (363 millions de dollars) pour le développement du NPU de Fujitsu. Ce programme de subventions vise spécifiquement à créer des semi-conducteurs économes en énergie pour l’IA, fabriqués au Japon.
L’engagement financier plus large du gouvernement dépasse largement le seul projet de Fujitsu. D’ici mars 2027, les investissements publics et privés dans Rapidus atteindront 2 600 milliards de yens (16,3 milliards de dollars), dont la récente subvention supplémentaire de 631,5 milliards de yens. Le Japon prévoit d’investir plus de 10 000 milliards de yens (62,8 milliards de dollars) dans les puces et l’IA d’ici l’exercice 2030, les semi-conducteurs étant classés parmi les produits critiques désignés pour la sécurité nationale. La Première ministre Sanae Takaichi a souligné la nécessité d’accroître les investissements dans les secteurs essentiels à la sécurité nationale, notamment alors que le Japon cherche à se prémunir contre les chocs extérieurs et les risques tels que les récents regains de tension dans la région.
Avant l’approbation du dernier financement, un comité indépendant a inspecté la fonderie de Rapidus à Hokkaido et validé ses progrès technologiques. Cela laisse penser que des experts indépendants estiment qu’il existe des voies crédibles pour atteindre les ambitieux objectifs de production de l’entreprise.
Les partenariats parallèles de Fujitsu
Si la collaboration avec Rapidus met l’accent sur l’indépendance technologique, Fujitsu ne mise pas exclusivement sur les capacités nationales. L’entreprise entretient un réseau complexe de partenariats internationaux, qui illustre les difficultés concrètes d’une souveraineté totale dans le domaine des semi-conducteurs. En octobre 2025, Fujitsu a annoncé une collaboration avec Nvidia pour développer conjointement des puces d’IA destinées aux centres de données japonais d’ici 2030, en associant les processeurs de Fujitsu aux GPU de Nvidia sur des substrats communs.
Fujitsu travaille également avec AMD sur d’autres projets de puces pour l’IA. Le processeur Monaka actuel du groupe repose sur le procédé de gravure en 2 nanomètres de TSMC, ce qui montre que, malgré la mise en place d’alternatives nationales, les technologies les plus avancées continuent de transiter par Taïwan et d’autres pôles de fabrication établis. Cette approche à deux volets permet à Fujitsu de rester compétitif tout en développant des capacités nationales qui pourraient mettre des années à atteindre leur maturité.
Le projet de superordinateur Fugaku NEXT illustre cette stratégie. Prévue aux alentours de 2030, sa mise en service vise une puissance de calcul 100 fois supérieure à celle du système Fugaku actuel. La machine de nouvelle génération devrait combiner diverses technologies de processeurs. Les CPU Monaka-X pourraient provenir de la ligne de fabrication en 1,4 nanomètre de Rapidus, mais le système intégrera presque certainement des GPU et d’autres accélérateurs de fournisseurs internationaux pour atteindre ses objectifs de calcul.
Élargir l’écosystème
Fujitsu n’est pas le seul client de Rapidus, même s’il s’agit du plus important en matière d’ambition technologique. Canon s’est engagé à commander des semi-conducteurs de traitement d’image pour ses appareils photo numériques et ses dispositifs de surveillance, fabriqués selon le procédé de gravure en 2 nanomètres de Rapidus. La production à titre d’essai a déjà commencé. IBM Japan bénéficie également du soutien de la NEDO pour développer des puces d’IA économes en énergie que Rapidus pourrait fabriquer. Jusqu’à 17,5 milliards de yens ont été affectés spécifiquement aux projets d’IBM, contre 58,5 milliards pour ceux de Fujitsu.
Cet écosystème en formation va au-delà de simples contrats de fabrication. Rapidus s’est associé à IBM pour développer la technologie de procédé sous-jacente en 1,4 nanomètre, en tirant parti des capacités de recherche du géant américain pour accélérer le calendrier. Synopsys, un grand fournisseur de logiciels d’automatisation de la conception électronique, participe au développement des capteurs d’image de Canon. Rapidus met ainsi en place l’infrastructure nécessaire à des projets complexes de semi-conducteurs réunissant plusieurs partenaires.
La concentration de ces activités à Hokkaido a des retombées économiques régionales. L’île du nord offre certains avantages, notamment un climat plus frais qui réduit les coûts de refroidissement des usines de fabrication. Toutefois, les coûts de l’énergie continuent d’augmenter au Japon, pauvre en ressources, dans un contexte d’instabilité mondiale. Rapidus parie que le soutien gouvernemental, les partenariats technologiques et les atouts géographiques permettront de surmonter les difficultés structurelles de la fabrication au Japon.
Face aux géants du secteur
Le calendrier auquel sont confrontés Fujitsu et Rapidus est ambitieux. TSMC a commencé à produire en série des puces en 2 nanomètres en 2025 et entretient des relations avec des poids lourds de l’IA, dont Nvidia et Apple. Intel a déjà commencé la production en série selon son procédé 18A, à peu près équivalent au 1,8 nanomètre, et a dévoilé les processeurs Panther Lake conçus avec cette technologie avancée. Rapidus ne vise une production en 2 nanomètres que fin 2027, puis une fabrication en 1,4 nanomètre autour de 2029.
Ce retard compte, car la fabrication de semi-conducteurs est soumise à de puissants effets de réseau. L’avance de TSMC dans le conditionnement avancé, son expérience de la production à grande échelle et ses écosystèmes de conception bien établis constituent autant de barrières difficiles à franchir pour les nouveaux entrants. Les rendements, c’est-à-dire la proportion de puces fonctionnelles obtenues à partir de chaque plaque de silicium, déterminent souvent la viabilité économique. Le nouveau centre d’analyse de Rapidus et ses capacités de diagnostic témoignent de la prise en compte de ces difficultés, mais sa capacité à atteindre des rendements compétitifs en 1,4 nanomètre reste à démontrer.
Le coût de l’énergie complique également la situation. La fabrication des semi-conducteurs nécessite d’énormes quantités d’électricité et d’eau. Les contraintes liées aux ressources au Japon et la hausse des coûts des matériaux dans un contexte d’instabilité au Moyen-Orient pourraient désavantager Rapidus face à des concurrents installés dans des régions où l’énergie est moins chère ou les chaînes d’approvisionnement mieux établies. La décision du gouvernement de subventionner à la fois le développement et les coûts de production montre qu’il reconnaît que les seules forces du marché ne suffiront pas à établir une capacité de fabrication nationale.
L’essentiel
- Fujitsu développe une unité de traitement neuronal de 1,4 nanomètre pour l’inférence en IA, dont la production par Rapidus à Hokkaido est prévue d’ici la fin de la décennie.
- Le Japon a engagé 16,3 milliards de dollars au total pour Rapidus d’ici mars 2027, dont une récente subvention supplémentaire de 4 milliards de dollars destinée spécifiquement à soutenir les travaux de Fujitsu.
- Le NPU sera intégré aux processeurs CPU Monaka-X de Fujitsu pour les centres de données et les superordinateurs, notamment le système Fugaku NEXT prévu pour 2030.
- Rapidus vise le lancement de la production en série de puces en 2 nanomètres fin 2027, puis le début de la fabrication en 1,4 nanomètre autour de 2029 dans une deuxième usine.
- La NEDO, l’organisme japonais chargé du développement technologique, finance environ les deux tiers du coût initial de 363 millions de dollars du projet de puce d’IA.
- Fujitsu maintient des partenariats parallèles avec Nvidia et AMD, conciliant ses efforts d’indépendance nationale et l’accès immédiat aux technologies internationales les plus avancées.
- Canon et IBM Japan sont d’autres clients de Rapidus, signe des premiers pas vers un écosystème japonais des semi-conducteurs.
