Pourquoi Apple renonce-t-elle à Intel au profit d’ARM?

Apple va désormais développer elle-même ses puces sur base d’ARM. Pourquoi en a-t-elle décidé ainsi et pourra-t-elle avec cette architecture égaler les performances des puces Intel? C’est parce qu’il y a beaucoup de changements sur le marché des puces, selon la professeure de micro-électronique Marian Verhelst.

Avec Apple Silicon, Apple va désormais développer ses propres processeurs et prendra ainsi au cours des deux prochaines années ses distances par rapport aux puces d’Intel dans les ordinateurs Mac.

Dans la pratique, l’entreprise ne partira cependant pas de zéro. Même si le terme ‘ARM’ n’a pas été prononcé durant la présentation de Tim Cook, Apple utilisera bien cette architecture à la base du mode de fonctionnement d’une puce. La production sera (selon des rumeurs crédibles) assurée par TSMC. Mais entre les deux, il y aura encore un vaste champ, où Apple pourra optimiser ses puces à son gré et ce, tant sur le plan des performances que sur celui de la marge bénéficiaire.

On connaît ARM surtout par les smartphones et appareils légers, mais cette architecture multi-usage a ces dernières années aussi fait son apparition dans les serveurs et les environnements très exigeants. Comme par hasard, l’annonce d’Apple coïncide avec celle, selon laquelle le superordinateur le plus rapide au monde tourne sur des processeurs ARM.

Mais ces performances phénoménales sont-elles possibles aussi dans une large série de produits commerciaux? Qu’est-ce que cela signifie pour Intel et comment se fait-il que cette dernière ne soit plus considérée comme LA firme aux top-performances? Nous avons posé ces questions à Marian Verhelst, professeure de micro-électronique à la KU Leuven et affiliée à l’institut de recherche imec.

Qu’est ce que l’architecture ARM a à offrir face à Intel?

MARIAN VERHELST: “ARM est connue pour ses coeurs très efficients en énergie, initialement de PC et GSM intégrés, où une faible consommation de courant est essentielle. Pour y parvenir, cette architecture n’utilise pas les instructions complexes d’Intel et en est revenue aux processeurs RISC qu’elle continue d’utiliser du reste.”

“Ce qu’on voit dernièrement tant chez les serveurs que chez les PC et les GSM, ce sont des processeurs multi-coeur. Plus un seul processeur très puissant, mais plusieurs côte à côte. Intel le fait aussi, mais ARM y est occupée depuis plus longtemps déjà et combine intelligemment des coeurs aux différentes propriétés. On obtient par exemple des systèmes à quatre mini-coeurs économes en énergie, à quatre coeurs plus grands et moins économes, plus deux coeurs puissants, le tout combiné.”

“C’est ce qui rend un processeur très évolutif. Si on ne lit que ses mails, seuls les coeurs économes en énergie sont sollicités. Si on se met à jouer, les coeurs plus lourds entrent alors en action. D’après les dernières rumeurs, Apple intégrerait 12 coeurs à ses toutes prochaines puces.

Mais sont-elles pour autant meilleurs que celles d’Intel? Celle-ci se targue depuis des décennies déjà de pouvoir offrir les meilleures performances.

VERHELST: “C’est là tout le débat. Certains affirment qu’Apple ciblera d’abord les appareils bas de gamme, mais il y a aussi des analystes qui disent que si Apple fait le pas, c’est qu’elle est prête à fournir les mêmes performances.”

“Ce qui importe ici, c’est qu’Apple est prête à faire fabriquer son propre silicium et par conséquent à produire aussi ses puces quelque part ailleurs. Chez Intel, on achète une puce toute faite, mais le problème, c’est que cette entreprise n’a plus depuis quelque temps déjà la meilleure technologie, alors que tel était bien le cas avant. Aujourd’hui, TSMC possède par exemple une meilleure offre, et on s’attend à ce qu’Apple produise ses puces selon le procédé à 5 nanomètres de TSMC.”

Dans quelle mesure le fait qu’Intel ne dispose pas encore d’un processus de production à 5 nanomètres, joue-t-il un rôle?

VERHELST: “Une technologie au silicium si perfectionnée apporte déjà un grand avantage en terme de performances. 5 nanomètres, cela signifie que les commutateurs sont nettement plus petits sur une puce. Plus ils sont petits, plus c’est facile de les activer et désactiver et donc plus la vitesse et l’économie en courant augmentent.”

Outre le processus de production, Intel utilise l’architecture x86. La migration d’Apple est-il un signal que c’en est terminé?

VERHELST: “Intel a toujours été la firme qui imposait les tendances, mais tel n’est plus le cas. Son architecture x86 a été pendant longtemps la plus efficiente en raison du jeu d’instructions complexe. Surtout à un moment, où la surface occupée par la puce, et la mémoire étaient chères et que votre programme devait être aussi compact que possible, afin qu’il puisse être stocké en utilisant le moins de lignes de code possible.”

“C’est différent aujourd’hui. La quantité de mémoire-programme sur la puce ne constitue plus le goulot d’étranglement le plus critique, et d’autres aspects tels l’efficience énergétique gagnent en importance.”

“Mais cette architecture existe depuis quelques décennies déjà et pour Intel, il n’est pas possible d’en sortir aussi facilement. ARM n’est arrivée que plus tard et a pu se mettre dans une meilleure position grâce à ses coeurs économes en énergie pour systèmes intégrés.”

Avec Apple, c’est un important fabricant d’ordinateurs qui fait le pas. Intel doit-elle craindre que d’autres acteurs le suivent?

VERHELST: “Intel se fait certainement du souci. De toute façon, pas mal de fabricants d’ordinateurs vont se demander si cela vaut la peine de faire aussi le pas, mais cela exige une énorme évolution. Apple est l’une des rares entreprises sur le marché, qui peut elle-même produire une puce et qui dispose de l’infrastructure pour ce faire (avec les puces pour l’iPhone et l’iPad, ndlr). Tel n’est pas le cas de Dell ou de HP.”

Avant, l’entreprise achetait des puces Intel. Quels sont les avantages qu’elle pourra tirer du fait d’en développer elle-même?

VERHELST: “Cela se traduira au niveau de la marge bénéficiaire et de l’optimalisation. Dans le passé, Apple versait beaucoup d’argent à Intel pour une puce toute faite. Désormais, elle paiera pour la propriété intellectuelle (IP) d’ARM qu’elle placera sur sa propre puce. Cette indemnisation sera nettement inférieure au coût d’une puce prête à l’emploi.”

“En même temps, elle pourra en faire bien plus par elle-même. Apple choisira en effet les ‘blocs’ à placer sur sa puce: un GPU intégré, une unité de traitement neural, un processeur pour appareil photo, si vous pouvez installer tout cela sur une même puce en fonction des besoins de vos appareils, vous pouvez y injecter des données de manière nettement plus efficiente.”

La migration signifie aussi que les développeurs devront adapter leurs logiciels. Selon Apple, cela ne prendrait que quelques jours. Est-ce si facile?

VERHELST: “Elle laisse paraître que cela peut se faire assez rapidement. Apple supportera les développeurs avec une combinaison d’outils de compilation croisée, d’un logiciel d’émulation et de Developer Transition Kits. La conversion des logiciels pourra donc se faire de manière très fluide.”

“Pour atteindre les performances maximales avec ces logiciels, il faudra compter cependant avec du travail supplémentaire. Certaines applications continueront d’être optimisées manuellement jusqu’au niveau du code machine. Cela prend plus de temps, mais ici encore, Apple indique avoir déjà démarré pour plusieurs composants logiciels. De plus, elle pourra réutiliser beaucoup de choses de son portefeuille pour les iPhone et les iPad.”

Apple tirera-t-elle un avantage que tant l’iPhone, l’iPad que les Mac tourneront sur la même architecture?

VERHELST: “Très certainement. Cela va rationnaliser les différentes piles de logiciels à supporter et à optimiser. De plus, le matériel deviendra plus uniforme, ce qui se traduira à coup sûr par un développement plus efficient.

Apple devra-t-elle aussi adapter d’autres éléments matériels, à présent qu’elle va utiliser ses propres puces?

VERHELST: “La plupart des éléments sont plutôt standard. Interfaces, périphériques, mémoire, appareil photo, tout cela recourt à des protocoles convenus. Je ne m’attends donc pas à de grandes adaptations.”