La Chine n'a jamais eu de véritable industrie des puces. Fabriquer des puces IA pourrait changer cela.

gracieuseté de bitmain

Donald Trump parle mandarin.

Cela se passe dans la ville de Tianjin, à environ une heure de route au sud de Pékin, dans un immeuble de bureaux étincelant appartenant à iFlytek, l'une des sociétés chinoises d'intelligence artificielle en plein essor. Au-delà des portes gardées, à l'intérieur d'une salle d'exposition fastueuse, le président américain est sur un grand écran de télévision et fait l'éloge de la société chinoise. C'est la voix et le visage de Trump, mais l'enregistrement est, bien sûr, faux - une démonstration effrontée de la technologie d'intelligence artificielle de pointe qu'iFlytek est en train de développer.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de janvier 2019

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Jiang Tao rit et ouvre la voie à d'autres exemples de la technologie d'iFlytek. Tout au long de la tournée, Jiang, l'un des cofondateurs de l'entreprise, utilise une autre innovation remarquable : un appareil portatif qui convertit ses mots du mandarin en anglais presque instantanément. À un moment donné, il parle dans la machine, puis sourit en traduisant : Je trouve que mon appareil résout le problème de communication.

Le traducteur d'iFlytek montre des capacités d'IA qui rivalisent avec celles que l'on trouve partout dans le monde. Mais cela met également en évidence un grand trou dans le plan de la Chine, dévoilé en 2017, pour être le leader mondial de l'IA d'ici 2030. Les algorithmes à l'intérieur ont été développés par iFlytek, mais le matériel - les micropuces qui donnent vie à ces algorithmes - a été conçu et fabriqué. autre part. Alors que la Chine fabrique la plupart des gadgets électroniques du monde, elle a échoué, à maintes reprises, à maîtriser la production de ces minuscules structures de silicium incroyablement complexes. Sa dépendance vis-à-vis des circuits intégrés étrangers pourrait potentiellement paralyser ses ambitions en matière d'IA.

Cependant, l'IA elle-même pourrait changer tout cela. De nouveaux types de puces sont inventés pour exploiter pleinement les avancées de l'IA, en formant et en exécutant des réseaux de neurones profonds pour des tâches telles que la reconnaissance vocale et le traitement d'images. Ces puces gèrent les données d'une manière fondamentalement différente des circuits logiques en silicium qui définissent la pointe du matériel depuis des décennies. Cela signifie réinventer les puces électroniques pour la première fois depuis des lustres.

Une industrie des puces plus avancée aidera la Chine à réaliser son rêve de devenir une véritable superpuissance technologique.

La Chine ne fera pas de rattrapage avec ces nouvelles puces, comme elle le fait avec des puces plus conventionnelles depuis des décennies. Au lieu de cela, sa force existante dans l'IA et son accès inégalé aux quantités de données nécessaires pour former des algorithmes d'IA pourraient lui donner un avantage dans la conception de puces optimisées pour les exécuter.

Les ambitions de la Chine en matière de puces ont également des implications géopolitiques. Les puces avancées sont la clé des nouveaux systèmes d'armes, d'une meilleure cryptographie et de superordinateurs plus puissants. Ils sont également au cœur des tensions commerciales croissantes entre les États-Unis et la Chine. Une industrie des puces performante rendrait la Chine plus compétitive et indépendante sur le plan économique. Pour beaucoup, à Washington comme à Pékin, la force et la sécurité nationales sont en jeu.

Visions de silicium

À la périphérie de Wuhan, une ville tentaculaire à quelques jours de croisière sur le Yangtze depuis Shanghai, se dresse une usine qui s'étendrait sur plusieurs terrains de football. Il appartient à Tsinghua Unigroup, un fabricant de micropuces soutenu par l'État. D'ici fin 2019, l'usine produira des tranches de silicium qui seront ensuite découpées en puces de mémoire avancées.

Tsinghua Unigroup vise à agrandir l'installation de Wuhan à trois fois sa taille actuelle, pour un coût total de 24 milliards de dollars. Il développe deux sites similaires, un le long du Yangtze à Nanjing et un autre plus à l'ouest à Chengdu, à un coût similaire. Ce seront les usines de puces les plus grandes et les plus sophistiquées jamais construites par une entreprise chinoise.

Tout cela fait partie d'un effort de la Chine pour faire avancer son industrie de fabrication de puces. En 2014, le gouvernement a créé le Fonds national d'investissement dans l'industrie des circuits intégrés, un programme de subventions qui prévoit de lever 180 milliards de dollars auprès de fonds soutenus par les gouvernements locaux et d'entreprises publiques. Un an plus tard, il a publié Made in China 2025, un vaste plan de modernisation de l'ensemble de l'industrie manufacturière chinoise. Cela a fixé l'objectif extrêmement ambitieux de produire 305 milliards de dollars de puces par an et de répondre à 80 % de la demande intérieure de puces d'ici 2030, contre 65 milliards de dollars et 33 %, respectivement, en 2016. Aujourd'hui, la production mondiale s'élève à 412 milliards de dollars.

Tsinghua Unigroup, soutenu par l'État, a montré une vue au microscope d'une puce lors d'une récente exposition de haute technologie à Pékin. Ng Han Guan | Images AP

Il reste encore un long chemin à parcourir. La Chine est le marché mondial des semi-conducteurs le plus important et celui qui connaît la croissance la plus rapide, mais aucun fabricant de puces chinois n'a fait son entrée dans le top 15 mondial en termes de ventes. Les puces avancées sont principalement fabriquées par des entreprises des États-Unis, de Taïwan, du Japon, de Corée du Sud et d'Europe occidentale. Le grand rival économique de la Chine, les États-Unis, représente environ la moitié des ventes mondiales et la moitié des importations de puces de la Chine.

Pékin essaie depuis longtemps de construire une puissante industrie des micropuces. Les chercheurs ont développé le premier transistor chinois peu de temps après l'invention de l'appareil aux États-Unis à la fin des années 1950. Mais le pays a pris du retard alors que ses universités et ses entreprises traversaient la tourmente de la Révolution culturelle. Dans les années 1960, alors que l'industrie des semi-conducteurs commençait à se développer dans la Silicon Valley et que la loi de Moore était articulée, l'industrie naissante des puces en Chine était en ruine.

Au moment où l'économie chinoise s'est ouverte dans les années 1980, il était trop tard. Les fabricants de puces se sont associés à des entreprises étrangères, mais les équipements de fabrication qu'ils ont importés sont rapidement devenus obsolètes et ils n'ont même pas réussi à produire des puces de base de manière fiable ou en quantité suffisante. Et même lorsque la fabrication de produits électroniques en Chine a décollé dans les années 1990, des faux pas bureaucratiques et la disponibilité immédiate de puces importées de haute qualité ont entravé de nouvelles pressions du gouvernement. Aucune entreprise chinoise ne pourrait égaler les décennies d'expertise d'entreprises étrangères comme Intel, Samsung et Taiwan Semiconductor.

Mark Li, analyste chez Bernstein qui suit l'industrie des puces en Asie, estime que les fabricants de puces les plus avancés de Chine ont encore au moins cinq ans de retard. Étant donné que la loi de Moore décrit un doublement des performances des puces tous les deux ans environ, il s'agit d'un écart considérable. La Chine possède de nombreuses usines bas de gamme qui fabriquent les puces relativement simples utilisées dans les cartes à puce, les cartes SIM et même les téléphones de base, mais pas les types d'usines nécessaires pour produire des processeurs avancés.

Pourquoi la Chine a-t-elle encore du mal à fabriquer des puces avancées alors qu'elle est devenue si bonne dans tant d'autres domaines ? Fondamentalement, parce que c'est incroyablement difficile. Les dernières puces ont des milliards de transistors, chacun avec des caractéristiques de seulement quelques nanomètres, fabriqués à l'échelle d'atomes individuels. Ils sont si complexes qu'il n'est pas possible d'en démonter un et de copier son design, comme les entrepreneurs chinois l'ont fait avec de nombreux produits étrangers. Et même si c'était possible, cela ne fournirait pas l'expertise requise pour concevoir et fabriquer la prochaine génération.

La fabrication implique des centaines, voire des milliers de défis techniques, explique Yungang Bao, directeur du Center for Advanced Computer Systems de l'Académie chinoise des sciences et expert en conception de microprocesseurs. Il faudra beaucoup de temps pour se rattraper.

Effets de réseau

L'intelligence artificielle peut changer la donne.

L'apprentissage en profondeur est une technique d'intelligence artificielle qui a prouvé sa puissance ces dernières années pour faire des choses utiles comme repérer les maladies dans les images médicales, apprendre aux voitures autonomes à rester sur la route et analyser les commandes vocales. Il fonctionne d'une manière fondamentalement différente de la plupart des logiciels.
L'apprentissage en profondeur utilise de grands réseaux qui ressemblent à peu près aux multiples couches de neurones d'un cerveau biologique. Au fur et à mesure qu'un réseau apprend une tâche, une cascade de calculs se produit dans des couches successives. Les résultats de chaque calcul modifient les connexions entre chaque couche et la suivante ; essentiellement, le réseau se reprogramme au fur et à mesure de son exécution. Sa capacité à reconnaître des objets dans des images n'est pas le résultat d'opérations logiques étape par étape, comme dans la programmation conventionnelle, mais émerge progressivement au fur et à mesure que d'innombrables paramètres à l'intérieur du réseau sont modifiés et modifiés grâce à une formation exhaustive.

Les chercheurs ont réalisé très tôt que les puces des consoles de jeux, conçues à l'origine pour rendre rapidement des images 3D, sont meilleures pour l'apprentissage en profondeur que les puces à usage général. Et les algorithmes d'apprentissage en profondeur sont encore principalement formés à l'aide de dizaines de ces unités de traitement graphique (GPU). L'un des leaders du marché des GPU est Nvidia, qui a construit son activité de fourniture de matériel pour les joueurs. Mais maintenant, Intel et d'autres ont conçu de nouvelles puces puissantes pour la formation à l'apprentissage en profondeur. Même les entreprises de logiciels cloud comme Google et Amazon développent des puces sur mesure conçues pour leurs meilleurs algorithmes.

Des initiatives chinoises similaires ont été annoncées au cours de l'année écoulée. En juillet, le géant de la recherche Baidu a révélé qu'il travaillait sur une puce appelée Kunlun pour exécuter des algorithmes d'apprentissage en profondeur dans ses centres de données. Et en septembre, la centrale électrique du commerce électronique Alibaba a annoncé qu'elle créerait une nouvelle société dédiée à la fabrication de puces IA. Fait révélateur, le nom de la nouvelle société est Pingtouge, un surnom pour le blaireau, un animal africain réputé pour son intrépidité et sa ténacité.

Le moment du boom de l'IA est fortuit pour les fabricants de puces chinois. La révolution de l'apprentissage en profondeur s'accélérait au moment même où la dernière poussée du gouvernement en matière de puces commençait. La conception de puces IA en est encore à ses débuts, et dans cette technologie, contrairement aux circuits mémoire et logiques, le pays n'est pas désespérément en retard.

Matériel spécialisé

Kai Yu a déjà joué un rôle important dans la révolution chinoise de l'IA. Homme joyeux et à lunettes qui a étudié les réseaux de neurones à l'université en Chine et en Allemagne à la fin des années 1990 et au début des années 2000, il a fondé l'Institut d'apprentissage en profondeur de Baidu en 2013, alors que l'entreprise devenait l'une des premières à parier fortement sur l'IA.

Naviguant dans le trafic matinal de Pékin sur la banquette arrière d'un Didi, Yu dit que l'importance du matériel à puce est rapidement devenue évidente lorsque Baidu a commencé à consacrer des ressources à l'apprentissage en profondeur. En 2015, dit-il, il a suggéré à Baidu de fabriquer une puce d'IA spécialisée. Mais cela semblait coûteux et bien en dehors de l'expertise de l'entreprise. Plus tard cette année-là, Yu est parti pour fonder sa propre entreprise, Horizon Robotics.

Cambricon, l'une des startups les plus précieuses du pays, vend de nouvelles puces spécialement conçues pour les applications cloud d'intelligence artificielle. Cambricon

Horizon se concentre sur des micropuces spécifiques à l'application qui exécutent des algorithmes d'apprentissage en profondeur pré-formés. Il les développe pour les voitures autonomes et les robots plus intelligents. Mais Yu pense que ces puces seront partout d'ici peu. Si nous regardons en arrière dans 10 ans, dit-il, plus de la moitié des calculs sur un appareil seront liés à l'IA.

En août, Huawei, la plus grande entreprise chinoise de télécommunications et de smartphones, a dévoilé une puce mobile, le Kirin 980, qui comprend une unité de traitement neuronal, une section de logique conçue pour des tâches d'apprentissage en profondeur telles que la reconnaissance d'images et de voix.

Dans un sens, la puce illustre une limitation persistante des capacités de la Chine – elle a été fabriquée par TSMC de Taiwan. Mais dans un autre, cela reflète les progrès et l'ambition frappants de la Chine. La puce est l'une des premières du pays à inclure des fonctionnalités aussi petites que 7 nanomètres. Les composants plus petits rendent les puces plus rapides et plus performantes, mais aussi beaucoup plus difficiles à concevoir et à fabriquer, c'est donc un coup important pour Huawei. Les conceptions de la partie de la puce optimisée pour l'apprentissage en profondeur proviennent d'une startup appelée Cambricon, fondée en 2016 par des chercheurs de l'Académie chinoise des sciences. Aujourd'hui, Cambricon est évalué à 2,5 milliards de dollars, ce qui en fait la startup la plus précieuse de l'industrie. En octobre, Huawei a annoncé une autre puce AI, appelée Ascend, conçue en interne.

Puce à l'épaule

Les ambitions de la Chine en matière de puces ont secoué d'autres pays, en particulier les États-Unis. C'est en partie parce que ses efforts pour accéder à la technologie ont parfois impliqué des acquisitions agressives, des transferts de technologie forcés et, prétendument, de l'espionnage industriel. La fabrication de puces est la clé des prouesses militaires, et l'administration Obama a cherché à bloquer les tentatives chinoises d'acquérir la technologie des puces américaines bien avant l'arrivée de Donald Trump à la Maison Blanche. C'est l'une des rares questions qui unissent les politiciens américains.

L'intelligence artificielle change le monde
L'intelligence artificielle transforme le monde.

En avril 2018, les États-Unis ont interdit à l'une des principales entreprises technologiques chinoises, ZTE, d'utiliser des puces américaines parce qu'elle avait enfreint l'interdiction de vendre des équipements contenant de la technologie américaine à l'Iran et à la Corée du Nord. En octobre, les États-Unis ont déclaré que le fabricant de puces mémoire Fujian Jinhau, une société accusée d'avoir volé des secrets commerciaux, aurait besoin d'une licence spéciale pour acheter des composants fabriqués aux États-Unis. Ces restrictions peuvent être en partie une réponse au vol de propriété et au commerce déloyal, mais elles ressemblent également à un effort pour ralentir les progrès de la fabrication de puces en Chine.

Pourtant, une guerre commerciale ne peut que hâter l'ascension de la Chine. Les gens en Chine ont réalisé que les États-Unis pouvaient facilement arrêter leurs progrès, a déclaré Bao de l'Académie chinoise des sciences. Cela va probablement accélérer les choses.

Aussi rapide que cela se produise, la marche de la Chine vers la fabrication de puces avancées est pratiquement imparable. Aucune véritable superpuissance ne peut se permettre d'externaliser une technologie aussi essentielle à sa croissance économique qu'à sa sécurité militaire. Et après des décennies de rattrapage, le pays voit enfin des opportunités pour établir la maîtrise du terrain.

A Tianjin, Jiang explique qu'iFlytek réfléchit à concevoir ses propres puces, pour améliorer les performances de ses traducteurs électroniques. À ce moment-là, la version de Trump générée par l'IA prend la parole.人工智能正在改变世界 ( Réngōng zhìnéng zhèngzái gǎibiàn shìjiè ), dit-il : L'intelligence artificielle transforme le monde.

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