Comment le mobile a pris le pouvoir dans l’industrie des processeurs

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Apple a dévoilé mardi soir de nouveaux ordinateurs qui abandonnent les processeurs Intel au profit de ses propres processeurs Apple Silicon. Et cette bascule ne se limite pas à un changement de fournisseur, c’est un changement d’architecture, très rare dans l’industrie informatique, avec une victoire par KO des processeurs pour smartphones.
 
L’histoire débute en 1990 quand plusieurs entreprises, dont Apple justement, s’associent au britannique ARM, pour concevoir une nouvelle architecture de processeur. A l’époque, l’informatique est dominée par l’alliance WIN-TEL, couplant le système d’exploitation Windows de Microsoft, et les processeurs Intel, reposant sur une architecture CISC-X86, également adoptée par son concurrent AMD. Et le principal argument, c’est la performance, avec la fameuse loi de Moore, du nom du co-fondateur d’Intel, qui promet que la puissance de calcul des processeurs doublera tous les 18 mois.
 
ARM de son côté décline une architecture RISC simplifiée, issue de l’informatique embarquée, assurant une plus faible consommation électrique, au détriment de la puissance pure. ARM s’engage à concevoir des processeurs bon marché et affichant une très faible consommation électrique, pour équiper notamment des boitiers TV, des calculatrices ou les premiers téléphones mobiles.
 

Pas tout de suite. En 2005, Apple abandonne les processeurs PowerPC des premiers Mac au profit des processeurs Intel, car les Mac ont besoin de puissance pour rivaliser avec les PC. Mais ce sont effectivement des processeurs ARM qui propulsent les premiers smartphones comme l’iPhone, dès 2007.
 
Et malgré les tentatives d’Intel de pénétrer le marché des smartphones, avec ses puces ATOM, c’est l’architecture ARM qui s’impose chez tous les constructeurs de smartphones. ARM ne fabriquant pas lui-même les processeurs qu’il conçoit, les constructeurs de smartphones s’approvisionnent chez des spécialistes des nanotechnologies comme le français ST Micro, l’américain Qualcomm ou le taïwanais TSMC. 
 
Mais rapidement, des grands noms du smartphones comme Samsung, Huawei ou Apple, vont également se lancer dans l’aventure en complétant les processeurs ARM, les "CPU", d’autres composants comme le modem 4G ou la puce graphique, le "GPU", au sein d’un « Soc », un « système on a chip » complet.  C’est ce que fait par exemple Apple dès 2010 pour le premier iPad avec ses Soc A4, fabriqués par Samsung et combinant un processeur ARM Cortex-A8 avec une puce graphique, gravée à 45 nm, et exécutant à l’époque plus de 50 millions d’opérations par seconde.

Et bien 10 ans plus tard, les processeurs ARM ont accompagné la formidable expansion du marché du smartphone, et ont clairement dépassé les processeurs d’Intel, non seulement en compacité, mais également désormais en puissance.
 
Avec son partenaire TSMC, Apple a par exemple atteint une finesse de gravure de 5 nanomètres pour ses SoC A14 Bionic, alors qu’Intel et les puces x86, se limitent pour le moment à 10 nm. Et il est peu probable qu’Intel atteigne les 5 nanomètres de gravure avant quelques années. Cette finesse permet à un SoC comme l’A14 Bionic d’Apple de contenir près de 12 milliards de transistors, et d’atteindre une puissance de calcul de 11 000 milliard d’opérations par seconde, soit autant qu’une console de jeu comme la PS4 ou les processeurs Intel haut de gamme comme le dernier Core i9.
 
Et ARM a récemment dévoilé le Cortex-A78, son futur processeur pour les smartphones de 2021, qui pourrait encore augmenter cette puissance de 20% pour une consommation électrique réduite de 50%.

C’est une bonne question, d’autant qu’Intel a possédé Marvell, un concepteur de puces ARM qu’il a revendu… avant de prendre une licence ARM l’année dernière. Intel a trop longtemps parié sur sa propre architecture x86 et n’a désormais tout simplement plus les moyens de réaliser une telle opération. Sa capitalisation boursière a fondu, et atteint désormais 186 milliards de dollars.
 
Dans le même temps, ses concurrents qui ont misé sur l’architecture ARM se sont envolé en bourse. Qualcomm fait désormais pratiquement jeu égal avec INTEL, avec une valorisation de 150 milliards, mais surtout Nvidia, le roi des GPU, a de son côté atteint une valorisation de 315 milliards de dollars. Et c’est d’ailleurs Nvidia qui a fait un chèque de 40 milliards de dollars à softbank pour s’offrir ARM, ses ingénieurs et ses brevets.
 
Intel a non seulement échoué à s’imposer dans les smartphones, et il doit également désormais se battre sur son coeur de métier, les ordinateurs, ainsi que sur le segment des processeurs pour serveurs, où le architectures ARM sont également très appréciées pour leur sobriété énergétique.  

Oui, Si Microsoft et Intel auront longtemps dominé l’industrie informatique, l’heure est désormais à de nouveaux processeurs, basés sur l’architecture ARM, mais également aux applications Android et iOS, conçues pour ces processeurs. Rien n’interdit d’ailleurs de faire tourner des applications pour iPhone sur les nouveaux Mac et il faut sans doute s’attendre à une unification des écosystèmes logiciels chez Google mais également chez Microsoft, qui a porté Windows sur processeur ARM.
 
A court terme, ma seule interrogation concerne la stratégie de la Chine, échaudée par les sanctions contre Huawei, et qui pourrait chercher à développer des processeurs souverains, basés sur un architecture open source comme RISC-V, ce qui serait effectivement moins risqué que de dépendre de brevets désormais sous contrôle américain….