J'ai vu le visage de Dieu dans une usine de semi-conducteurs TSMC

Virginie Heffernan

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J'arrive à Taïwan en pensant morbide au sort de la démocratie. Mes bagages sont perdus. Ceci est mon pèlerinage à la Montagne Sacrée de Protection. La Montagne Sacrée est censée protéger l'ensemble de l'île de Taïwan - et même, par les plus pieux, protéger la démocratie elle-même, l'expérience tentaculaire de gouvernance qui a exercé une influence morale et réelle sur le monde en herbe pendant la plus grande partie de l'histoire. un siècle. La montagne est en fait un parc industriel à Hsinchu, une ville côtière au sud-ouest de Taipei. Son sanctuaire porte un nom sans prétention : la Taiwan Semiconductor Manufacturing Company.

En termes de chiffre d'affaires, TSMC est la plus grande entreprise de semi-conducteurs au monde. En 2020, elle a discrètement rejoint les 10 entreprises les plus précieuses au monde. C'est maintenant plus gros que Meta et Exxon. La société possède également la plus grande capacité de fabrication de puces logiques au monde et produit, d'après une analyse, 92 % des puces les plus avant-gardistes au monde - celles à l'intérieur des armes nucléaires, des avions, des sous-marins et des missiles hypersoniques sur lesquels l'équilibre international de puissance dure est fondée.

Peut-être plus précisément, TSMC fabrique un tiers de toutes les puces en silicium du monde, notamment celles des iPhones et des Mac. Tous les six mois, une seule des 13 fonderies de TSMC, la redoutable Fab 18 à Tainan, sculpte et grave un quintillion de transistors pour Apple. Sous la forme de ces chefs-d'œuvre miniatures, qui reposent sur des micropuces, l'industrie des semi-conducteurs produit plus d'objets en un an qu'il n'en a jamais été produit dans toutes les autres usines de toutes les autres industries de l'histoire du monde.

Bien sûr, maintenant que je suis dans le train à grande vitesse pour Hsinchu, je me rends compte que le danger précis contre lequel la Montagne Sacrée offre une protection ne doit pas être prononcé. La menace provenant de l'autre côté du détroit de 110 milles de large à l'ouest des fonderies menace Taiwan à chaque seconde de chaque jour. Afin de ne pas mentionner l'un ou l'autre pays par leur nom – ou en sont-ils un ? La langue parlée des deux côtés du détroit, une voie navigable intérieure ? eaux internationales? - est connu uniquement sous le nom de "mandarin". Plus longtemps la menace reste sans nom, plus elle ressemble à un astéroïde, irrationnel et insensé. Et, comme un astéroïde, il pourrait frapper à tout moment et tout détruire.

Les usines de fabrication de semi-conducteurs, appelées fabs, font partie des grandes merveilles de la civilisation. Les micropuces de silicium façonnées à l'intérieur sont la condition sine qua non du monde bâti, si essentielles à la vie humaine qu'elles sont souvent traitées comme des biens de base, des marchandises. Ce sont certainement des marchandises au sens médiéval : commodités, commodités, conforts. À la fin des années 80, certains investisseurs ont même expérimenté leur négociation sur les marchés à terme.

Mais contrairement au cuivre et à la luzerne, les copeaux ne sont pas des matières premières. Peut-être sont-ils de la monnaie, la pièce de monnaie du royaume mondial, libellée en unités de puissance de traitement. En effet, tout comme les symboles ésotériques transforment de banals patchs en coton et lin en billets d'un dollar, des treillis cryptiques superposés sur des morceaux de silicium commun - utilisant des techniques de gravure remarquablement similaires à celles qui montent du papier-monnaie - transforment un matériau presque sans valeur en éléments constitutifs de la valeur elle-même. C'est ce qui se passe chez TSMC.

Parth MN

Lauren Goode

Joël Khalili

Julien Chokkattu

Comme l'argent, les puces de silicium sont à la fois densément matérielles et le moteur de presque toute l'abstraction moderne, des lois aux concepts en passant par la cognition elle-même. Et les relations de pouvoir et l'économie mondiale des puces à semi-conducteurs peuvent devenir aussi époustouflantes que les marchés des crypto-monnaies et les titres dérivés. Ou comme certaines théologies, celles qui mettent en scène des nano-anges dansant sur des nano-épingles.

Comme il sied à un pèlerin, je suis épuisé. Le vol de l'aéroport Kennedy à Taipei m'a presque fait perdre - un peu moins de 18 heures hallucinantes à l'arrière d'un 777 bondé. J'avais déchargé mon malaise insomniaque en parcourant les jeux iOS tout en persévérant sur Poutine, Xi, les républicains MAGA et le reste des fléchisseurs nihilistes avec des conceptions malveillantes sur la démocratie. Dans le même temps, je m'étais mis en garde pour la millionième fois contre le fait de devenir belliciste, comme le font la droite et les riches lorsqu'ils se sentent déprimés, visent un nouveau choc des civilisations ou, plus probablement encore, visent à soumettre les Chinois. concurrence afin qu'ils puissent gagner plus d'argent.

Comme les passagers ne l'ont appris qu'à l'atterrissage à Taipei, l'avion a décollé sans un seul sac en classe économique. Nous avons eu deux mots à la récupération des bagages : "guerre d'Ukraine". Mon wheelie Samsonite, qui contenait Chip War de Chris Miller et The Passions and the Interests d'Albert O. Hirschman – le livre qui m'a fait réfléchir à l'étymologie des « marchandises » – était de retour à New York. Nous avions été obligés de voyager léger. Les vols depuis les aéroports américains sont désormais tenus de contourner l'espace aérien russe près de l'Alaska, d'où ils sont interdits, en représailles à l'interdiction américaine des vols russes dans l'espace aérien américain, qui était bien sûr en réponse à l'invasion russe de l'Ukraine l'année dernière.

Cette invasion, et la défense courageuse montée par les citoyens ukrainiens, ont été suivies de près à Taiwan. L'Ukraine est une sorte d'État frère traumatisé de Taïwan, une autre démocratie prometteuse extorquée par un voisin autoritaire chaud pour l'annexer. Cette perception informe le secteur des semi-conducteurs. L'année dernière, le titan de la micropuce Robert Tsao, qui a fondé United Microelectronics Corporation, la première société de semi-conducteurs à Taïwan et rival de longue date de TSMC, a promis près de 100 millions de dollars pour la défense nationale, un investissement qui prévoit la formation de 3 millions de civils taïwanais pour affronter les envahisseurs chinois. à la manière des patriotes ukrainiens.

TSMC, qui joue tout cool, semble considérer Tsao comme une sorte de fleuret. Tsao est un show-off. Il est aussi capricieux. Ayant pendant des années investi massivement en Chine - sa célèbre collection de porcelaine chinoise comprenait autrefois un plat vieux de 1 000 ans pour laver les pinceaux, qu'il a vendu pour 33 millions de dollars - il a démissionné de son poste de président de l'UMC en 2006 au milieu d'allégations selon lesquelles il aurait investi illégalement dans la technologie chinoise des semi-conducteurs. Mais Tsao a depuis fait volte-face. Il s'insurge maintenant contre le Parti communiste chinois en tant que syndicat du crime. En 2022, il a lancé un appel aux armes tout en portant un équipement tactique rococo. Il a refusé de me parler pour cette pièce à moins que je ne puisse promettre de passer du temps à la télévision. Je ne pouvais pas.

En 1675, un marchand français du nom de Jacques Savary a publié The Perfect Merchant, un manuel commercial qui est devenu un guide pour faire du commerce dans le monde entier. Albert O. Hirschman cite Savary pour expliquer comment le capitalisme, qui n'aurait été considéré que comme de l'avarice aussi récemment qu'au 16ème siècle, est devenu l'ambition la plus saine des humains au 17ème.

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Joël Khalili

Julien Chokkattu

Savary croyait fermement que le commerce international serait l'antidote à la guerre. Les humains ne peuvent pas faire du commerce polyglotte à travers les frontières sans cultiver une compréhension des lois, des coutumes et des cultures étrangères. Savary croyait également que les ressources de la Terre et la fraternité créée par le commerce étaient données par Dieu. "Ce n'est pas la volonté de Dieu que toutes les nécessités humaines se trouvent au même endroit", a écrit Savary. "La Divine Providence a dispersé ses dons pour que les humains commercent ensemble et découvrent que leur besoin mutuel de s'entraider établit des liens d'amitié entre eux."

Le succès de TSMC repose sur sa compréhension singulière de cette dispersion des dons providentiels. L'entreprise est joyeusement connue sous le nom de "pure play", ce qui signifie que tout ce qu'elle fait est de produire des puces sur mesure pour les entreprises clientes. Il s'agit notamment d'entreprises de semi-conducteurs sans usine comme Marvell, AMD, MediaTek et Broadcom, et d'entreprises d'électronique grand public sans usine comme Apple et Nvidia. À son tour, TSMC s'appuie sur les dons d'autres pays. Des entreprises comme Sumco, au Japon, traitent du sable de silicium polycristallin, qui est extrait pour les entreprises mondiales de semi-conducteurs dans des endroits comme le Brésil, la France et les Appalaches aux États-Unis, pour faire pousser des lingots de silicium monocristallin chauds. Avec des scies à fil diamanté, les machines de Sumco découpent des tranches scintillantes qui, polies si lisses qu'elles ne ressemblent à rien sous le bout des doigts, sont les objets les plus plats du monde. À partir de ces tranches, qui mesurent jusqu'à un pied de diamètre, les machines automatisées de TSMC, dont beaucoup sont construites par la société de photolithographie néerlandaise ASML, gravent des milliards de transistors sur chaque partie de la taille d'une puce ; les plus grosses tranches produisent des centaines de puces. Chaque transistor est environ 1 000 fois plus petit que ce qui est visible à l'œil nu.

J'en suis donc venu à voir TSMC à la fois futuriste et touchant: un hommage à la romance largement expirée de Savary dans laquelle la démocratie libérale, le commerce international et les progrès de la science et de l'art ne font qu'un, à la fois sain et imparable. Plus concrètement, cependant, la société, avec son quasi-monopole sur les meilleures puces, sert d'umbo du soi-disant Silicon Shield de la région, qui est peut-être l'artefact le plus solide de la realpolitik du XXe siècle. Pour qu'une puissance impériale s'empare de TSMC, la logique serait de tuer l'oie la plus dorée du monde.

Comme un valet dévoué qui n'existe que pour faire bien paraître son aristocrate, TSMC fournit le cerveau de divers produits mais ne revendique jamais le crédit. Les fabs opèrent dans les coulisses et sous une cape d'invisibilité, s'interposant silencieusement entre les concepteurs de produits flashy et les fabricants et distributeurs encore plus flashy. TSMC semble apprécier le mystère, mais n'importe qui dans l'entreprise comprend que si les puces TSMC disparaissaient de cette terre, chaque nouvel iPad, iPhone et Mac serait instantanément maçonné. L'invisibilité et le caractère indispensable simultanés de TSMC pour la race humaine sont quelque chose dont Jensen Huang, le PDG de Nvidia, aime plaisanter. "En gros, il y a de l'air et TSMC", a-t-il déclaré à Stanford en 2014.

"Ils appellent Taïwan le porc-épic, n'est-ce pas ? C'est comme essayer d'attaquer. Vous pouvez faire exploser toute l'île, mais cela ne vous servira à rien", m'a dit Keith Krach, un ancien sous-secrétaire du département d'État américain, il y a quelques semaines. avant mon départ pour Taïwan. Le président et ancien PDG de TSMC, Mark Liu, l'a dit plus concrètement : "Personne ne peut contrôler TSMC par la force. Si vous prenez par la force militaire ou une invasion, vous rendrez TSMC inopérant." En d'autres termes, si un régime totalitaire occupait de force TSMC, son kaiser n'aurait jamais ses partenaires démocratiques au téléphone. Les fournisseurs de matériaux, les concepteurs de puces, les ingénieurs logiciels, les réseaux 5G, les services de réalité augmentée, les opérateurs d'intelligence artificielle et les fabricants de produits concernés bloqueraient leurs appels. Les usines elles-mêmes seraient maçonnées.

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Lauren Goode

Joël Khalili

Julien Chokkattu

Avec la démocratie considérée de manière fiable comme "menacée" en Amérique par tout, de l'ingérence électorale au gerrymandering en passant par les insurrections violentes, les Reaganite Shining Cities on Hills (ou montagnes sacrées) sont peu nombreuses. Aucun journaliste de WIRED n'a violé le sanctuaire du monde des puces et visité une usine de TSMC. C'est pourquoi je veux entrer. Je veux savoir ce qui se passe atomiquement dans les fabs, et en quoi cela pourrait revenir à la divinité, ou du moins à l'esprit humain incarné – ce qui, dans l'intuition fondatrice de l'humanisme, revient au même.

Mark Liu, le président de TSMC, n'aime pas qualifier l'entreprise de montagne sacrée de protection. "Nous représentons une collaboration de l'ère de la mondialisation", dit-il. "Cette étiquette nous fait mal au pouce."

J'ai toujours du mal à contacter la compagnie aérienne à propos de mon Samsonite, j'achète une brosse à dents et des vêtements informes bleu marine dans un mini centre commercial du troisième étage ouvert après les heures d'ouverture. J'apprends aussi un mème rendu célèbre dans les années 1920 par le philosophe chinois Hu Shih : le chabuduo. Le mot signifie quelque chose comme n'importe quoi. Ou assez proche. Chabuduo devient ma passion. Les types managériaux méprisent l'idée comme une attitude de médiocrité, et cela pourrait sans aucun doute créer des désastres dans les efforts qui exigent de l'exactitude. Mais alors que je me promène dans la ville dans mes vêtements de centre commercial, méditant sur les vérités, le chabuduo me frappe comme un défi silencieux à tout, du décalage horaire aux bagages perdus en passant par les bruits de sabre de Pékin.

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Joël Khalili

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Tout de même, avant de mettre les pieds au siège de TSMC, je me prépare pour une ambiance Googleplex branchée et socialement exigeante. Lassi rose gratuit et sébaste aux noix de pécan. Des hommes portant des montres Patek Philippe. Snobs. Mais le style TSMC, pour mon plus grand plaisir, est comme le mien aujourd'hui : coton, normcore, haussement d'épaules. Trois étoiles sur Yelp.

Le siège social de TSMC se trouve en face d'une fabrique rivale d'UMC. Cela pourrait ressembler à une configuration pour le mélodrame. Mais chez TSMC, la discrétion n'est pas seulement la meilleure partie de la bravoure ; c'est le modèle d'affaires. L'entreprise est récessive à tous points de vue. Si, malgré sa force géostratégique, vous ne connaissez pas son nom, c'est à dessein. Personne ne cherche des selfies à l'extérieur du bâtiment principal, comme ils le font chez Google, et lorsque des portiers non armés me demandent sévèrement de ne pas photographier la façade, ils n'ont pas besoin de s'en soucier. L'endroit est vitreux et oubliable, avec quelques touches de couleur sans enthousiasme, principalement du rouge. C'est comme un centre de congrès des années 90 dans une petite ville américaine, peut-être Charlotte, en Caroline du Nord.

Les employés de TSMC sont bien payés selon les normes taïwanaises. Le salaire de départ d'un ingénieur équivaut à environ 5 400 dollars par mois, alors que le loyer d'un T2 à Hsinchu est d'environ 450 dollars. Mais ils ne se promènent pas dans le cuir et les corps de Bezos surdimensionnés comme les hotshots de la technologie américaine. Je demande à Michael Kramer, un membre gracieux du bureau des relations publiques de l'entreprise dont le style agréable de dormir suggère un professeur de mathématiques sous-payé, sur les avantages de l'entreprise. Pour recruter les meilleurs talents en ingénierie au monde, les grandes entreprises mettent généralement tout en œuvre. Alors, qu'est-ce que TSMC a? Des congés sabbatiques pour l'exploration de soi, des salles d'aromathérapie ? Kramer me dit que les employés bénéficient d'une réduction de 10 % chez Burger King. Dix pour-cents. Peut-être que les gens viennent travailler chez TSMC juste pour travailler chez TSMC.

La première fois que j'ai demandé à Kramer de visiter les fabs, par téléphone depuis New York, il a dit non. C'était comme un conte de fées; il a dû me refuser trois fois et j'ai dû persister, prouver ma sincérité comme un chevalier ou une fille du roi Lear. Heureusement, ma sincérité est longue. Mon intérêt pour les fabs frise le fanatisme. TSMC et les principes qu'il exprime ont commencé à apparaître dans mes rêves comme le dernier meilleur espoir pour - enfin, peut-être la civilisation humaine. Je veux voir la Montagne Sacrée et ses promesses avec des yeux innocents, comme si rien du tout au cours des trois derniers siècles n'avait compromis les fantasmes les plus chers de Locke, Newton, Adam Smith.

La course aux semi-conducteurs est au plus rapide et au plus précis. Parce que la vitesse et la précision sont généralement en contradiction dans les affaires - vous bougez vite, vous cassez des choses - la main-d'œuvre de TSMC est légendaire. Si vous considérez la fabrication de semi-conducteurs comme rien d'autre qu'un travail en usine, vous pourriez qualifier le projet de monotone ou, plus impitoyablement, "sur le spectre". Mais le travail à l'échelle nanométrique de la fabrication de puces n'est monotone que si vos oreilles ne sont pas assez aiguisées pour entendre la symphonie.

Deux qualités, me dit Mark Liu, distinguent les scientifiques du TSMC : la curiosité et l'endurance. La religion, à ma grande surprise, est également courante. "Chaque scientifique doit croire en Dieu", dit Liu.

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Lauren Goode

Joël Khalili

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Je suis assis en face du président dans une salle de conférence remplie de trophées. Un modèle réduit d'un navire au trésor japonais entièrement gréé, un cadeau de Yamaha, est magnifique. Pour notre interview, Liu a apporté son propre modèle : un modèle Lego du transistor à effet de champ à ailettes de TSMC, qui contrôle le flux de courant dans un semi-conducteur à l'aide d'un champ électrique, d'une ailette étroite, d'un système de portes et très peu tension. "Nous faisons des constructions atomiques", me dit Liu. "Je dis à mes ingénieurs : 'Pensez comme une personne de la taille d'un atome.'" Il cite également un passage des Proverbes, celui parfois utilisé pour ennoblir l'exploitation minière : la gloire des hommes."

Compris. Mais la Terre ne cache pas exactement son sable, la source du silicium. La recherche doctorale de Liu à l'UC Berkeley dans les années 1970 portait sur les manières fortuites dont les ions se comportent lorsqu'ils sont injectés dans du silicium ; il veut dire que ce sont des atomes que Dieu a sécrétés. Ces trésors indestructibles ont toujours été enfouis dans la matière, attendant l'invention des microscopes électroniques à balayage et des scientifiques suffisamment assidus pour passer des décennies à scruter leurs yeux atomiques. "Il n'y a pas d'issue", me dit Liu. "Vous avez toujours l'impression de gratter la surface. Jusqu'à ce qu'un jour, cela vous soit révélé." Sa manière ingénue et son sens de l'émerveillement expansif doivent être uniques parmi les PDG de méga-entreprises mondiales. Rien à son sujet ne semble aussi louche ou bon marché qu'Elon Musk ou la personne Overstock. Je me souviens d'une phrase de la liturgie de l'église de mon enfance : joie et simplicité de cœur. C'est Liu.

La curiosité est-elle adaptative ? C'est certainement unique à certains systèmes nerveux, et cela incite un cadre excentrique parmi nous - les chercheurs scientifiques - à aborder le monde matériel comme un problème de peau d'oignon sans fin. "Avec un empressement irrésistible et essoufflé, j'ai poursuivi la nature jusqu'à ses cachettes", a déclaré Victor Frankenstein. Au TSMC de Liu, cette poursuite peut ressembler à une forme d'athlétisme ou même d'érotisme, dans laquelle certaines chèvres pénètrent toujours plus profondément dans les espaces atomiques.

L'endurance, quant à elle, permet aux scientifiques de TSMC de faire avancer ce jeu d'atomes sans faiblir, sans perdre patience, par essais et erreurs après erreurs. Comment on reste intéressé, curieux, consommé avec un désir irrépressible et essoufflé de savoir : cela apparaît comme l'un des mystères centraux de l'esprit de la nano-ingénierie. Les esprits les plus faibles se brisent au premier contact de l'ennui. Distraction. Certains à Taïwan appellent ces esprits américains.

La transsubstantiation qui se produit à l'intérieur des fabs ressemble à ceci. Vient d'abord la plaquette de silicium. Un projecteur, dont l'objectif est recouvert d'une plaque de cristal gravée de motifs distinctifs, est suspendu au-dessus de la plaquette. Une lumière ultraviolette extrême est ensuite transmise à travers la plaque et sur la plaquette, imprimant un motif dessus avant qu'elle ne soit baignée dans des produits chimiques pour graver le motif. Cela se produit encore et encore jusqu'à ce que des dizaines de couches en treillis soient imprimées sur le silicium. Enfin, les puces sont découpées dans la plaquette. Chaque puce, avec des milliards de transistors empilés dessus, équivaut à un échiquier atomique multidimensionnel avec des milliards de cases. Les combinaisons potentielles de on et off ne peuvent être considérées que comme infinies.

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Lauren Goode

Joël Khalili

Julien Chokkattu

Pendant le verrouillage de la pandémie, TSMC a commencé à utiliser intensivement la réalité augmentée pour les réunions afin de coordonner ces processus, rassemblant ses partenaires éloignés dans un espace virtuel partagé. Leurs avatars travaillaient symboliquement côte à côte, tous portant des lunettes AR produites dans le commerce qui permettaient à chaque participant de voir ce que les autres voyaient et de dépanner en temps réel. TSMC était tellement satisfait de l'efficacité de la RA à cette fin qu'il a intensifié son utilisation depuis 2020. Je n'ai jamais entendu quelqu'un d'autre que Mark Zuckerberg aussi enthousiasmé par le métaverse.

Mais c'est important : l'intelligence artificielle et la réalité augmentée ne peuvent toujours pas tout faire. Bien que Liu soit enthousiasmé par l'imminence de fabs entièrement gérées par logiciel, il n'y a pas encore de fab "lights-out", pas de fab qui fonctionne sans yeux humains et leur dépendance à la lumière dans la gamme visible. Pour l'instant, 20 000 techniciens, la base de TSMC qui représentent un tiers des effectifs, surveillent chaque étape du cycle de construction atomique. Les ingénieurs système et les chercheurs en matériaux, selon un horaire 24 heures sur 24, sont réveillés du lit pour réparer des problèmes infinitésimaux dans les puces. Un certain pourcentage de puces ne réussissent toujours pas et, bien que l'IA effectue la majeure partie du sauvetage, il appartient toujours aux humains de prévoir et de résoudre les problèmes les plus difficiles dans la quête pour augmenter le rendement. Liu me dit que repérer des nano-défauts sur une puce, c'est comme repérer un demi-dollar sur la lune depuis votre jardin.

À partir de 2021, des centaines d'ingénieurs américains sont venus se former à TSMC, en prévision de devoir diriger une filiale de TSMC en Arizona qui devrait démarrer la production l'année prochaine. L'apprentissage en groupe a évidemment été difficile. Des rumeurs concurrentes sur le choc des cultures circulent désormais sur les réseaux sociaux et Glassdoor. Les ingénieurs américains ont qualifié TSMC de "sweatshop", tandis que les ingénieurs de TSMC rétorquent que les Américains sont des "bébés" qui ne sont pas équipés mentalement pour diriger une usine de pointe. D'autres ont même proposé, en l'absence de preuves, que les Américains voleraient les secrets de TSMC et les donneraient à Intel, qui ouvre également une vaste série de nouvelles usines aux États-Unis.

Bien qu'il ait lui-même suivi une formation d'ingénieur au MIT et à Stanford, Morris Chang, qui a fondé TSMC en 1987, a longtemps soutenu que les ingénieurs américains sont moins curieux et féroces que leurs homologues taïwanais. Lors d'un forum de réflexion à Taipei en 2021, Chang a ignoré la concurrence d'Intel, déclarant: "Personne aux États-Unis n'est aussi dévoué à son travail qu'à Taïwan."

Le café noir au 7-Eleven est parfaitement potable, surtout quand Kramer m'offre une tasse. Là aussi, il bénéficie de la remise de l'entreprise. Kramer est un bon coup. J'aime qu'il me taquine sur ma fascination pour TSMC; J'ai l'impression qu'il a l'habitude de tolérer des questions déstabilisantes sur les tensions inter-détroit et peut-être moins sur le caractère sacré des fabs. Alors que nous attendons des nouvelles de ma tournée, j'essaie d'autres grandes théories sur lui.

Pour une entreprise, soutenir substantiellement non seulement un vaste secteur économique mais aussi les alliances démocratiques du monde semblerait être une entreprise héroïque, non ?

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Lauren Goode

Joël Khalili

Julien Chokkattu

Mais il semble possible que même ces exploits ne soient pas les réalisations les plus spectaculaires de TSMC. Au printemps dernier, dans un épisode de The Ezra Klein Show, Adam Tooze, l'historien de l'économie formé à Cambridge, a rejeté l'idée que les fabs ne sont que de formidables forces commerciales et géopolitiques. "Si vous pensez aux conflits autour de Taïwan", a déclaré Tooze à Klein, "l'industrie mondiale des semi-conducteurs n'est pas seulement la chaîne d'approvisionnement. C'est l'une des grandes réalisations scientifiques technologiques de l'humanité. Notre capacité à faire ce genre de choses à l'échelle nanométrique nous met face à face de Dieu, en un sens."

Contre la face de Dieu. Avec l'incomparable accent empire de Tooze. Je tente une impression pour Kramer et lui dis que j'ai dû rembobiner le podcast encore et encore pour confirmer le phrasé de Tooze. Il joue maintenant dans mon esprit comme un hymne anglican, un contrepoint nécessaire à mes peurs saccadées pour la civilisation humaine, nées à l'ère Trump et qui me cognent encore les neurones.

Kramer me dit qu'il est le fils d'un missionnaire luthérien des États-Unis et d'un enseignant taïwanais. Il est allé dans une école chrétienne du sud de Taiwan, puis à l'école américaine de Taipei. Bien que les chrétiens ne représentent que 6 % de la population de Taiwan, Sun Yat-sen, le fondateur de la République de Chine, était chrétien ; Le président Chiang Kai-shek était un méthodiste ; et le président Lee Teng-hui était un presbytérien.

Quand, plus tard, je récite les paroles de Tooze sur le visage de Dieu à Mark Liu, il accepte tranquillement, mais affine le point. "Dieu signifie nature. Nous décrivons le visage de la nature chez TSMC."

Comme l'argent, les puces de silicium sont à la fois densément matérielles et le moteur de presque toute l'abstraction moderne, des lois aux concepts en passant par la cognition elle-même.

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Alors que les scientifiques de TSMC décrivent le visage de la nature, les États-nations se font concurrence pour fabriquer de meilleurs semi-conducteurs. Soit ils construisent des usines et améliorent la technologie pour suivre TSMC, comme la Chine est déterminée à le faire, soit ils approfondissent une alliance avec TSMC et Taïwan, qui parlent souvent d'une seule voix. C'est ce que font les États-Unis. Bien que la relation spéciale entre les États-Unis et Taïwan demeure une affaire ambiguë, elle peut désormais concurrencer l'alliance du XXe siècle entre les États-Unis et le Royaume-Uni.

Le CHIPS and Science Act, que le président américain Joe Biden a promulgué en août 2022, est né d'un accord de 12 milliards de dollars visant à amener les usines TSMC sur le sol américain. Cet accord a été négocié en grande partie par Keith Krach alors qu'il était le chef de la diplomatie économique des États-Unis. L'un des objectifs de Krach était de renforcer une chaîne d'approvisionnement fiable basée sur le vaste réseau de fournisseurs de TSMC. La loi CHIPS fournit désormais environ 280 milliards de dollars pour stimuler la recherche, la fabrication et la sécurité des semi-conducteurs américains, dans le but explicite d'écarter agressivement la Chine du secteur - et donc de l'économie mondiale. "Xi est absolument obsédé par le secteur des semi-conducteurs", me dit Krach.

Charmant et sûr de lui, Krach à 65 ans est un fier diplômé de Purdue, l'université de concession de terres de l'Indiana, où il a obtenu un BS en génie industriel, a présidé le conseil d'administration et supervise maintenant le Krach Institute for Tech Diplomacy. Adolescent, il a suivi une formation de soudeur et, bien qu'il ait été le plus jeune vice-président de General Motors, ait été PDG de DocuSign et ait cofondé la société de logiciels Ariba, il apparaît toujours comme d'une santé désarmante. Avant son passage au Département d'État, il n'avait aucune expérience au sein du gouvernement.

La notion de "découplage" de la Chine, qui signifierait fermer le commerce et exclure les scientifiques chinois de projets tels que les technologies vertes et la recherche sur le cancer, m'a semblé à courte vue. Mais au sujet du blackballing de la Chine dans les domaines commerciaux où elle ne joue pas franc jeu, Krach s'est montré persuasif. Chez DocuSign, il avait commencé à penser à la confiance. Plus précisément, il avait transformé la société d'accords électroniques d'une startup en une centrale électrique en générant à la fois une réelle sécurité pour les utilisateurs et une aura de confiance autour du logiciel qui permettrait aux gens de soumettre leurs documents les plus sensibles pour un autographe numérique. "La confiance dans la technologie est primordiale", déclare Krach.

La bonne foi passagère exigée des signataires des documents en ligne est une petite pomme de terre par rapport à la bourse internationale requise pour produire des puces de silicium. Fabriquer un lot de puces pour, disons, Nvidia, nécessite un saut rapide dans une glasnost internationale vertigineuse impliquant des pays de diverses allégeances culturelles et idéologiques. Pour préserver l'ensemble de relations finement réglées entre les partenaires commerciaux dans «l'ordre international fondé sur des règles», comme l'appelle invariablement le secrétaire d'État Anthony Blinken, toute nation autoritaire à laquelle on ne peut pas faire confiance doit être renvoyée au banc des pénalités. Comme beaucoup essaient maintenant de codifier l'éthique moderne dans le commerce, Krach définit une entité, gouvernementale ou privée, comme digne de confiance si elle a des politiques équitables sur l'environnement, la souveraineté nationale, les droits de l'homme, la gouvernance d'entreprise, les droits de propriété et la justice sociale.

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Alors qu'il était au département d'État, Krach a réussi un coup de maître. Au tout début des réseaux 5G – un haut débit à très faible latence qui permet même aux chirurgiens de travailler à distance – Krach s'est aventuré dans une ronde mondiale de diplomatie libre. Au plus fort de la pandémie, lui et une petite délégation masquée ont parcouru le monde dans plus de 30 pays, de l'Espagne à la République dominicaine, de Chypre aux Émirats arabes unis. Il visait à persuader des personnalités puissantes occupant divers postes qu'elles ne devraient pas travailler avec la société chinoise Huawei sur la 5G, quel que soit le prix. Cela reviendrait à soumettre leurs réseaux à l'infiltration chinoise, et les réseaux "sales", a déclaré Krach, seraient bannis des jeux de rennes américains.

L'extorsion de gentleman était un risque. Mais son charme du Midwest a fait des merveilles. Lorsque les dirigeants du monde se sont inquiétés de ne pas pouvoir se permettre de participer à la soi-disant Clean Network Alliance of Democracies de Krach, il leur a honteusement fait honte de coucher avec un pays qui espionne de manière promiscuité et utilise le travail des esclaves. Huawei a été routé avec succès. Environ 15% de l'approvisionnement mondial en puces proviennent toujours de Chine, et le nouveau tsar du Parti communiste dispose d'un budget de 1000 milliards de dollars pour développer l'activité au cours de la prochaine décennie. Mais maintenant, le secteur irremplaçable des semi-conducteurs qui dépend si fortement de la 5G fiable se développe dans l'ordre mondial fondé sur des règles, en grande partie sans la participation chinoise.

Krach est fier de la "technologie de confiance" de la monnaie pour décrire les réseaux DocuSign et 5G, et plus je considère l'état des lieux, plus cette fierté semble principalement justifiée. Morris Chang a proposé les services de fabrication de TSMC à d'autres sociétés à une époque où la plupart d'entre elles fabriquaient leurs propres puces. Pour amener ces entreprises à laisser TSMC prendre en charge la fabrication de puces pour elles, il a parlé de confiance dès le départ.

Mais la confiance, comme l'honneur, existe sûrement aussi dans les syndicats du crime et les oligopoles fermés. Ce qui distingue cette confiance, entre les acteurs du réseau « propre », c'est qu'elle doit aller de pair avec le pluralisme. Vous pouvez faire confiance à plus de joueurs, après tout, si vous pouvez tolérer divers arrangements sociaux et que vous ne jurez pas des pays simplement parce qu'ils ont des tendances illibérales ou progressistes : s'ils emploient la peine de mort, disons, ou autorisent le mariage homosexuel. Avant tout, les joueurs qui se font confiance pour échanger doivent pouvoir se faire confiance pour ne pas tricher. "Pensez à des choses comme l'intégrité, la responsabilité, la transparence, la réciprocité, le respect de l'état de droit, le respect de l'environnement, le respect des biens de toutes sortes, le respect des droits de l'homme, le respect des nations souveraines, le respect de la presse", propose Krach à moi. "Ce sont des choses que nous avons dans le monde libre" - les garanties de la confiance mutuelle.

En décembre dernier, en présence de Liu et Biden, TSMC a dévoilé sa fab à Phoenix. Lors de la cérémonie, Gina Raimondo, la secrétaire au Commerce, s'est adressée à une petite foule. "En ce moment, aux États-Unis, nous ne fabriquons pas vraiment l'une des puces les plus sophistiquées, à la pointe de la technologie et à la pointe de la technologie au monde", a-t-elle déclaré. "C'est un problème de sécurité nationale, une vulnérabilité de la sécurité nationale. Aujourd'hui, nous disons que nous changeons cela." Pour sa part, Liu a souligné que la fab américaine fera partie d'"un écosystème de semi-conducteurs dynamique aux États-Unis".

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Lauren Goode

Joël Khalili

Julien Chokkattu

Liu et Biden ont pris soin de ne pas décrire la fab comme une avancée vers l'indépendance des semi-conducteurs pour l'un ou l'autre des pays, mais plutôt comme celle qui a verrouillé leur entente. Et tandis que Biden se concentrait sur les 10 000 emplois que l'usine TSMC apporte en Arizona - le plus grand investissement étranger dans l'État de l'histoire - la plus grande nouvelle dans le domaine de la technologie était la présence de Tim Cook. Quelques semaines auparavant, Cook avait révélé qu'Apple allait commencer à utiliser les "puces de fabrication américaine" de TSMC.

Lors de l'événement d'ouverture, on savait mais n'en parlait pas que ces puces seraient toujours conçues à Taïwan, leurs spécifications mises à jour à la minute - jusqu'à la femtoseconde - par l'équipe de recherche de TSMC à Hsinchu. Bien plus qu'en août, lorsque la présidente de la Chambre des États-Unis, Nancy Pelosi, s'est rendue à Taïwan (où elle a rencontré Liu mais a évidemment été tenue à l'écart des usines), les États-Unis et Taïwan ont peut-être finalement scellé leur alliance provocatrice en cette journée beaucoup plus calme à Phoenix.

J'espère que Kramer peut voir que je suis moi-même digne de confiance. La menace de l'autre côté du détroit, et la menace de quiconque pourrait être même légèrement allié à cette menace, est omniprésente. Mais je ne suis pas le rusé Snowden. Oui, me dit-on, les espions traînent autour de Taipei par centaines, voire par milliers ; les vêtements du centre commercial font sûrement de superbes spycore. Mais je ne suis qu'un pèlerin fatigué espérant un aperçu de Dieu.

En même temps – cela me vient à l'esprit en un clin d'œil – je ne peux pas laisser Kramer confondre mon indifférence à l'égard du style personnel avec de l'irrévérence. La gravure sur les atomes n'est pas une blague. Les fabs exigent prudence, révérence et bien sûr l'hygiène d'un prêtre abuté. Une personne nerveuse et non initiée sans diplôme d'ingénieur pourrait être une menace dans les fabs, où elle pourrait éternuer comme un putz et disperser un tas d'électrons scintillants comme de la cocaïne dans Annie Hall. Je vais bannir mon chabuduo des fabs totalement sans poussière comme une molécule errante de gaz néon.

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Joël Khalili

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Kramer m'a demandé mes mensurations pour un costume de lapin de salle blanche et des protège-chaussures, ce que je considère comme un bon signe que je vais entrer. Puis, tout à coup, ma visite de Fab 12A - connue sous le nom de GigaFab parce que, chaque mois, elle traite entièrement 100 000 des plus grandes tranches, celles de 12 pouces - est sur le calendrier. Mes bagages arrivent même.

Les esprits remontés, je me dirige vers Starbucks pour un repas de pain plat médiocre avec Victor Chan, un journaliste et historien taïwanais. Je veux comprendre Taïwan avant les semi-conducteurs, le Taïwan dans lequel il a grandi. Chan parle en continu.

L'engagement de Taïwan envers la technologie des semi-conducteurs est né d'une nécessité économique, dit Chan, ou peut-être du désespoir. Dans la période d'après-guerre, le pays a à peine survécu, mais il s'est progressivement lancé dans l'industrie légère, fabriquant des cuillères, des tasses et, ce qui est célèbre, des parapluies. Taïwan excellait dans les parapluies. Au plus fort du boom des années 70, trois parapluies sur quatre dans le monde étaient fabriqués sur l'île.

Au cours de cette même décennie, les relations diplomatiques entre Taiwan et les États-Unis se sont effilochées. Nixon avait ouvert le commerce avec la Chine, et maintenant la Chine fabriquait et exportait les marchandises pour lesquelles Taiwan était autrefois connue. Pour ne prendre qu'un exemple, pendant 20 ans, Mattel a passé un contrat avec Taïwan pour fabriquer des poupées Barbie dans la banlieue de Taishan, non loin de Taipei ; la ville a été dévastée lorsque Mattel a finalement transféré son entreprise Barbie en Chine, où la main-d'œuvre était moins chère. (Taishan expose toujours des souvenirs de Barbie, la sainte patronne en plastique de la ville.) Le gouvernement taïwanais a commencé à concevoir une nouvelle façon de se rendre précieux pour les États-Unis. Inestimable, plutôt, donc il ne pouvait pas être négligé ou bousculé.

Les sociétés américaines de semi-conducteurs ont également découvert Taïwan comme lieu d'assemblage de puces offshore. En 1976, RCA a commencé à partager la technologie avec des ingénieurs taïwanais. Texas Instruments, sous la direction de Morris Chang, qui était alors en charge de son activité mondiale de semi-conducteurs, a ouvert une usine à Zhonghe, un quartier proche de Taipei. Comme toutes les nouvelles fonderies de semi-conducteurs, y compris celles de la Silicon Valley, les magasins taïwanais étaient majoritairement occupés par des femmes. Non seulement les industriels considéraient les femmes plus faciles à maltraiter et à sous-payer que les hommes (non, vraiment ?), mais ils croyaient que les femmes travaillaient mieux avec de petits objets parce que nous avons de petites mains. (En 1972, Intel a embauché presque entièrement des femmes pour doter son usine de Penang, en Malaisie, affirmant, selon Miller dans Chip War, "qu'elles réussissaient mieux aux tests de dextérité".) bien payé et haut statut.

Mais dans les années 70 et 80, les puces étaient fabriquées pour l'exportation, et peu de personnes à Taïwan savaient ce que les fabs fabriquaient même. "Au début, nous n'avions vraiment aucune idée d'une puce", me dit Chan. "Des chips qui viennent avec du ketchup ? Nous n'en avions aucune idée."

Pour remédier à cela, le gouvernement taïwanais a commencé à injecter de l'argent dans l'enseignement de l'ingénierie, juste au moment où l'expertise était manifestement épuisée en Chine et où les universitaires étaient persécutés et assassinés lors de la Révolution culturelle. Certains industriels chinois semblaient perdre confiance dans leur pays en tant que terre d'opportunités économiques et éducatives, et des entrepreneurs chinois agités ont fait cause commune avec le gouvernement taïwanais.

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C'est ainsi que le gouvernement taïwanais en vint à approcher la société américaine Wang Laboratories dans les années 1980 avec un koan : Comment fabrique-t-on un ordinateur ? An Wang, le fondateur de la société né à Shanghai, a relevé le défi de mener des recherches sur la fabrication d'ordinateurs à Taïwan, transférant finalement de nombreuses opérations de Wang sur l'île.

"L'attention portée à l'éducation au cours des 30 dernières années a commencé à porter ses fruits", a déclaré Wang à propos de Taiwan en 1982. "La production de diplômés en ingénierie par rapport à la population totale est beaucoup plus élevée qu'aux États-Unis." Soulignant que l'entreprise n'avait "pas l'intention de créer une usine de fabrication en Chine continentale, car le communisme n'est pas adapté à la croissance économique", Wang a implanté une installation de R&D dans le nouveau parc industriel de Hsinchu.

Pendant ce temps, à Dallas, Chang faisait tourner ses roues chez Texas Instruments. Il consulta un poème de la dynastie Song qui conseillait aux jeunes hommes ambitieux de grimper au sommet d'une haute tour et d'arpenter toutes les routes possibles. Il ne voyait pas de route pour lui à TI, alors il a décidé d'en construire une à Taïwan. Il a d'abord occupé un poste à la direction de l'Institut de recherche en technologie industrielle, que le gouvernement taïwanais avait créé pour étudier l'ingénierie industrielle, et en particulier les semi-conducteurs. Puis, en 1987, KT Li, le ministre en charge de la technologie et de la science, a persuadé Chang de créer une entreprise de fabrication privée qui exporterait des puces et générerait plus d'argent pour la recherche.

TSMC a ouvert sa première fab cette année-là et peu de temps après a posé la première pierre de son siège social dans le même parc de Hsinchu qu'UMC et Wang. Le gouvernement taïwanais et la société d'électronique néerlandaise Philips ont été les premiers grands investisseurs. La connexion taïwanaise-néerlandaise, formée au début du XVIIe siècle lorsque la Compagnie néerlandaise des Indes orientales a établi une base commerciale sur l'île, a été un leitmotiv dans les semi-conducteurs. Non seulement Philips a joué un rôle déterminant dans le démarrage de TSMC, mais le frère de sang de TSMC dans la fabrication de puces est désormais ASML, le géant de la photolithographie basé à Veldhoven.

Les chips, celles sans ketchup, finiraient par remplacer les parapluies et les poupées Barbie dans l'économie taïwanaise. Et avec ses ingénieurs développant les puces de pointe plus rapidement que n'importe où sur terre, Taïwan a en effet forcé les États-Unis à s'y fier.

« Ils appellent Taiwan le porc-épic, n'est-ce pas ? » dit Keith Krach. "C'est comme, essayez simplement d'attaquer. Vous pouvez faire exploser toute l'île, mais cela vous sera inutile."

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Julien Chokkattu

Pour être vraiment essentielle, une entreprise mondiale doit se situer à un point crucial de la chaîne d'approvisionnement. Chang, qui a déclaré avoir étudié les batailles de Midway et de Stalingrad pour concevoir une stratégie d'entreprise, a astucieusement installé TSMC entre la conception et le produit. Son plan était le suivant : il se concentrerait de manière monomaniaque sur un composant clé mais discret des ordinateurs. Il inviterait ensuite des entreprises technologiques plus flamboyantes, du genre qui font exploser leurs budgets en séduisant les consommateurs, à fermer leurs propres fabs et à sous-traiter la fabrication de puces à TSMC. Chang a gagné la confiance en dissipant les craintes que TSMC vole des conceptions, car les fonderies pures n'en ont aucune utilité ; TSMC voler des concepteurs de puces serait comme une presse à imprimer volant des intrigues à des romanciers. Cet engagement envers la quiétude a conduit TSMC à obtenir une part de marché, disons, importante. Certaines entreprises technologiques reçoivent des publicités pour le Super Bowl, adorent les fanboys et les fusées pour leurs fondateurs ; TSMC obtient 92 %.

Krach appelle désormais Chang "l'oracle". Il a grandi itinérant dans une Chine déchirée par la guerre et, en 1949, est parti pour Harvard, où il a étudié la littérature anglaise pendant deux semestres. Il se souvient de cette période comme "l'année la plus excitante de mes études". Des copies des tragédies de Shakespeare et du Rêve de la chambre rouge, le roman classique de la dynastie Qing, reposent désormais sur sa table de chevet. Mais alors même que les sciences humaines capturaient son cœur, Chang réalisa qu'aux États-Unis des années 1950, les hommes chinois sans formation scientifique, même ceux diplômés de l'Ivy League, pouvaient rester coincés à travailler dans des laveries automatiques et des restaurants. L'ingénierie à elle seule offrait une chance à la classe moyenne. Il a été transféré à contrecœur au MIT. De là, il est allé à Sylvania pour travailler dans les semi-conducteurs, puis à TI, qui a financé ses études de doctorat à Stanford.

Pour Chang, le défi le plus convaincant de la vie ne serait pas de créer des widgets, des réseaux ou des logiciels, mais de suivre le rythme de la loi de Moore. En 1965, Gordon Moore, qui allait cofonder Intel, a proposé que le nombre de transistors dans un circuit intégré dense double environ tous les deux ans. Au début des années 60, quatre transistors pouvaient tenir sur une micropuce de la taille d'une vignette. Aujourd'hui, sur une puce prodigieuse, TSMC fabrique pour la société d'intelligence artificielle Cerebras, plus de 2,6 billions de bidons. La loi de Moore n'est bien sûr pas une loi du tout. Liu appelle cela un morceau d'« optimisme partagé ». Une façon simple de mettre TSMC dans une perspective idéologique est de considérer la loi de Moore comme l'espoir lui-même.

En 2012, Chang a été nommé héros de l'ingénierie à Stanford, un honneur ténu qui a également été décerné à des personnalités comme Larry Page et Sergey Brin. Mais contrairement à Page et Brin, Chang n'a jamais semblé vouloir se faire un nom (la plus haute ambition américaine du XXe siècle), et encore moins construire une marque (le 21e). Son obsession chez TSMC était le processus : améliorer progressivement l'efficacité des fabricants de semi-conducteurs. Les usines de TI avaient gaspillé jusqu'à la moitié de leur silicium méticuleusement poncé et grillagé dans la fabrication de puces délicates. C'était insupportable. Chez TSMC aujourd'hui, le taux de rendement est un chiffre étroitement surveillé, mais les analystes estiment qu'environ 80 % de ses dernières puces atteignent la ligne d'arrivée.

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La stratégie économique de TSMC est donc la même que sa stratégie d'architecture d'entreprise et de protection de Taïwan : être indispensable mais invisible. Faites fonctionner les produits chinois mais ne réclamez jamais de crédit. Faites fonctionner les produits Apple, mais évitez tout lissage "Intel Inside". Peut-être que seuls la Chine, Apple et les autres clients de TSMC savent à quel point les fabs sont intégraux, mais leur dévouement absolu, leur terreur de faire basculer le bateau, est plus que suffisant pour assurer le pouvoir réel de l'entreprise. Plusieurs personnes de TSMC m'ont dit que leur travail dans l'entreprise sans doute la plus puissante de la planète n'était "pas sexy". L'une m'a dit que les filles ne tombent pas amoureuses des ingénieurs de TSMC, mais que leurs mères oui. Invisibles comme prétendants. Indispensables comme maris.

Allez les fabs, alors, alors que la loi de Moore roule comme un train : doublez les performances, divisez par deux le coût. Avec des marges bénéficiaires presque sans précédent dans le secteur manufacturier, Chang a créé un institut de recherche qui se fait passer pour une usine. En 2002, les installations de R&D généreusement financées de TSMC ont permis à Burn-Jeng Lin, alors responsable de la recherche en lithographie, de trouver un moyen ingénieux d'augmenter la résolution des motifs sur les puces. En 2014, Anthony Yen, un chercheur senior, a inventé une méthode pour augmenter encore la résolution. L'entreprise détient aujourd'hui quelque 56 000 brevets.

La veille de ma visite des usines, je passe un test Covid et dispose des vêtements de travail respectables aux côtés de deux nouveaux N-95 noirs ; le masquage reste obligatoire. J'hallucine deux lignes rouges de l'autre côté de la pièce, mais non, pas de Covid. Dans la matinée, je parlerai à Lin de la façon dont il a inventé la lithographie par immersion. Plus tard, je parlerai à Yen de la façon dont il a inventé la lithographie ultraviolette extrême à usage commercial. Faire des puces est de la gravure, et pour comprendre la presse à imprimer, je dois comprendre la litho.

Les machines de photolithographie sont la spécialité des entreprises partenaires de TSMC, et surtout d'ASML. On dit que la prochaine génération de ces machines coûtera environ 400 millions de dollars. Chacune des puces les plus sophistiquées au monde utilise la lithographie ASML. Mais des recherches avancées sur la lithographie sont également menées au TSMC, car c'est la litho qui doit être affinée afin de garder les fabs efficaces, les transistors petits et les roues de Moore tournantes.

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Le mot lithographie a la même signification dans les fabs que dans les ateliers d'art : le procédé d'impression inventé en 1796 par Alois Senefelder, un dramaturge allemand. Bien que Senefelder ait eu peu d'effet sur le théâtre, il a décroché le gros lot de la gravure lorsqu'il a découvert qu'il pouvait copier des scripts s'il les transcrivait au crayon gras sur du calcaire humide, puis roulait de l'encre sur la cire. Parce que l'huile et l'eau ne se mélangent pas, l'encre à base d'huile a collé au calcaire à certains endroits et pas à d'autres. C'est le zéro à un fondamental de la lithographie.

Jusque dans les années 1960, les ingénieurs électriciens laissaient encore tomber de la cire noire sur des blocs de germanium et la gravaient. Ce n'est pas une mauvaise façon d'installer quatre ou huit transistors sur une puce, mais au fur et à mesure que le nombre atteignait des millions, des milliards et maintenant même des billions, les composants sont devenus d'abord plus invisibles que la cire, puis beaucoup, beaucoup plus petits qu'invisibles. En cours de route, les ingénieurs ont commencé à graver avec la lumière.

La gravure sur ces composants rétractables nécessitait une lumière de plus en plus précise. La longueur d'onde des faisceaux a continué à se rétrécir jusqu'à ce que la lumière quitte finalement le spectre visible. Puis, vers 2000, les fabricants de puces ont été confrontés à l'une de leurs paniques périodiques que la loi de Moore avait bloquées. Pour arriver à des transistors de 65 nanomètres, "c'était encore possible avec le système éprouvé", me dit Lin. "Mais j'avais prévu qu'au nœud suivant, qui était à 45 nanomètres, nous allions avoir des problèmes."

Les gens pariaient sur la lumière ultraviolette extrême, mais il faudrait des années avant que les machines lithographiques des usines puissent rassembler suffisamment de puissance de source stable pour cela. Une autre idée était d'utiliser ce que Lin appelle une longueur d'onde "moins agressive", quelque part entre l'ultraviolet profond et extrême. Mais parce qu'une telle lumière ne pouvait pas percer les lentilles existantes, il aurait fallu une nouvelle lentille exotique en fluorure de calcium. Les chercheurs ont construit des centaines de fours dans lesquels faire pousser le bon cristal, mais aucune méthode n'a fait l'affaire. Près d'un milliard de dollars sont partis en fumée.

Vers 2002, Lin a décidé qu'ils perdaient du temps. Il voulait oublier la nouvelle longueur d'onde et la lentille impossible et utiliser à la place de l'eau. Avec son indice de réfraction prévisible, l'eau donnerait aux lithographes un meilleur contrôle sur la longueur d'onde qu'ils connaissaient déjà. Il a inventé un système pour garder l'eau parfaitement homogène, puis il a projeté la lumière à travers elle sur la plaquette. Bingo. Il pouvait graver des transistors aussi petits que 28 nanomètres, éventuellement sans aucun défaut. "L'eau est un miracle", dit Lin. "Pas seulement pour TSMC. C'est un miracle pour toute l'humanité. Dieu est bon pour les poissons. Et aussi pour nous."

Lin est un autre fervent chrétien de TSMC. Son visage est vif et expressif, et il ressemble et bouge comme un jeune Gene Kelly, bien qu'il ait 80 ans. Je lui demande si, comme Liu, il voit Dieu dans les atomes. "Je vois Dieu à n'importe quelle échelle", dit-il. "Regardez un chien ou un tigre, puis regardez la nourriture que nous mangeons. C'est merveilleux. Pourquoi ? Pourquoi ?" Ayant été farouchement opposé au christianisme alors qu'il était jeune étudiant au Vietnam, alors qu'il le considérait comme une superstition, et étrangère à cela, Lin a finalement été attiré par l'idée que Dieu est "un être superintelligent".

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Lauren Goode

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TSMC était désormais à la pointe de la recherche sur les semi-conducteurs. Mais c'était toujours sous le fouet de Moore, et la pression ne s'est pas relâchée. En 2014, Anthony Yen, qui avait succédé à Lin à la tête de la recherche au TSMC, développait la prochaine génération de litho depuis une décennie. Yen, qui dirige maintenant des recherches à l'ASML, me dit que la lithographie ultraviolette extrême a vu le jour à l'automne de cette année-là.

"Nous avons toujours travaillé tard chez TSMC", explique Yen. Le soir du 14 octobre, il se préparait pour une nuit particulièrement longue. Une équipe d'ASML était venue à TSMC pour tester les nouvelles conditions de source d'énergie sur lesquelles l'équipe de Yen avait travaillé. Avec les spécifications existantes, la source d'alimentation n'était fiable qu'à 10 watts ; avec les nouveaux, ils espéraient atteindre 250. Yen a mangé son dîner rapidement, s'est habillé et est entré dans l'usine, où ils ont commencé à augmenter le courant. Quand il a atteint 90, c'est là qu'il a su. "C'était le moment eureka", dit Yen.

Le passage de 10 à 90 watts signifiait une montée en puissance d'un facteur neuf. Que la machine ait accompli cela signifiait pour Yen que le saut de 90 à 250, un simple triplement, était plus que faisable. C'était inévitable. Yen est devenu tellement excité - "trop ​​excité", dit-il - qu'il n'a même pas pu rester pour regarder la puissance atteindre 250. Il est sorti en courant de l'usine, jetant son costume de lapin. "J'étais euphorique. J'étais drogué. Pour le croyant, c'est une expérience assez religieuse." TSMC avait la puissance brute dont il avait besoin. L'entreprise n'a cessé d'affiner l'ensemble de ses procédés, notamment, avec ASML, les machines de lithographie extrême ultraviolet. Aujourd'hui, les transistors de TSMC ne mesurent qu'un peu plus de 2 nanomètres, les plus petits au monde. Ces joyaux invisibles entrent en production en 2025.

De retour dans la salle de conférence de l'université, après avoir réfléchi aux triomphes de TSMC en litho, Burn-Jeng Lin pose vaillamment pour une photo. « Dieu est très bon avec l'humanité », dit-il encore. La bonté de Dieu, le miracle de l'eau, l'euphorie religieuse, ça nage dans l'esprit comme un banc de poissons bénis. Une ligne de William Blake semble juste : Voir un monde dans un grain de sable. C'est pour ça qu'on est là.

J'ai posé une question d'adieu à Lin : comment diable pouvez-vous rester intrépide face à tous ces problèmes extraordinaires de la nanotechnologie ? Lin rit. "Eh bien, nous devons juste les résoudre", dit-il. "C'est l'esprit TSMC."

Burn-Jeng Lin, ancien responsable de la recherche chez TSMC et inventeur de la litho par immersion, parle toujours de l'entreprise comme de "nous".

Parth MN

Lauren Goode

Joël Khalili

Julien Chokkattu

Le moment est venu. Je suis Neo maintenant, ou l'homme ordinaire de Pilgrim's Progress, entrant dans mon destin. Kramer, marchant avec moi, rit une fois de plus de mon obsession pour les fabs. Il semble les trouver un peu ennuyeux, et on me dit à plusieurs reprises que je ne pourrai pas voir grand-chose.

Cela ne me dérange pas. Même moi, je comprends cela au sujet des nanos. Mais observer et contempler sont deux pâturages différents. L'observation est pour les objets d'étude scientifique. Voir est pour le sublime.

Peu de précautions sont prises chez TSMC, je dois le dire, pour éviter que le passage dans la fonderie ne soit palpitant. Je franchis rapidement une entrée de tourniquet qui rappelle The Phantom Tollbooth - les allusions arrivent rapidement et furieusement maintenant - et je suis déposé devant une sorte de lave-auto humain pour des ablutions personnelles dramatiques. Une seule machine lave, rince et sèche mes mains. Deux guides apparaissent, également lavés des soucis terrestres, et me conduisent dans une large antichambre qui pourrait faire partie d'un bain sénatorial romain très, très propre.

Les aides-soignants, dans leurs propres combinaisons immaculées, font ressortir nos robes à la taille parfaite. Ils mettent également des protecteurs sur mes chaussures. Avoir une silhouette vêtue de blanc à mes pieds ajustant soigneusement les chaussons me semble tendre, en quelque sorte; Je veux être sûr de transmettre ma gratitude, mais c'est difficile avec un masque Covid sur le visage, des lunettes sur les yeux et une cagoule couvrant mes cheveux et la majeure partie de mon front. Nos corps ne sont pas tout à fait là.

J'apprendrai plus tard que même la salle de lavage des mains a un air extraterrestre pur. L'air ordinaire peut contenir jusqu'à 1 million de particules de poussière par mètre cube. Les fabs et les salles de nettoyage n'en ont pas plus de 100. Lorsque j'entre enfin dans la fab, je peux dire immédiatement que c'est l'air le plus pur que j'aie jamais inhalé.

Parth MN

Lauren Goode

Joël Khalili

Julien Chokkattu

Je suis préparé à la fois pour un climax et pour un anticlimax, mais mon expérience n'est pas du tout sur ce continuum. La vaste salle est claire et lumineuse. Lorsque ceux qui prétendent avoir vécu une expérience de mort imminente pendant une intervention chirurgicale parlent d'une lumière vive, ils parlent sûrement des frais généraux de l'hôpital. Voilà à quoi ça ressemble ici dans l'atmosphère blanchie et antiseptique, proche de la mort et clinique-paradis.

En faisant les cent pas, cependant, je commence à espérer que la dernière perception de ceux qui meurent dans des lits de malades est l'effort que font les hôpitaux pour transmettre l'impeccabilité paradisiaque dans le contexte de la chair brisée et du gore. Quelle merveilleuse folie humaine que d'essayer de créer l'immaculé. Les lampes des fabs, comme celles des hôpitaux, diffusent une lumière égalitaire, impitoyable mais aussi sans jugement, l'ensoleillement approximatif exigé des médecins et des scientifiques, mais aussi des démocraties.

A la vue de la machine à lithographier, mes yeux s'embuent. Pétrole, sel, eau, les émotions humaines sont des contaminants honteux. Mais je ne peux pas m'en empêcher. Je contemple, pour la millionième fois, des atomes gravés. C'est presque trop : l'idée de creuser un tunnel dans un amas d'atomes et d'y trouver de l'art. Ce serait comme tomber sur Laocoon, loin, loin, au-delà de la Voie lactée, parmi des étoiles sans nom, suspendues dans l'espace.

Un dicton chez TSMC est que le temps passe vite dans les fabs. C'est vrai. Nous sommes à l'intérieur pendant une heure, mais il me semble que 20 minutes. Je monte en flèche, bien que dans un état d'esprit plus habituel, cet endroit puisse me sembler une obscénité de marché. Pourquoi les humains ont-ils besoin de toutes ces puces ? Faire défiler, envoyer des SMS, Uber ? Ou ils pourraient ressembler à un exercice de pouvoir - un flex chauvin comme l'atterrissage sur la lune. Étant donné le rôle de TSMC en tant que montagne sacrée de protection, les fabs pourraient être tout simplement terrifiants, des ogives nucléaires dans un cintre rongeant leur frein pour détruire des mondes.

Mais la cupidité et le pouvoir ne sont pas ce que les fabs évoquent. Ni la démocratie. Ni le christianisme. Je marche très lentement. Les machines à bourdonnement blanches sont sans particularités, et un verre hermétique épais se dresse entre moi et les nano-processus insondables que je n'aurais de toute façon pas pu percevoir avec mes pupilles grossières.

Je me rends immédiatement compte que les machines ressemblent à des incubateurs dans une unité de soins intensifs néonatals.

À l'intérieur d'eux, quelque chose de très fragile oscille entre l'existence et ce qui précède l'existence. Les petites âmes qui doivent être protégées de moins d'un nano de gaz sont sûrement immunodéprimées. J'imagine les transistors comme des corps tremblants avec une peau translucide et des respirations rapides et peu profondes. Ils sont totalement dépendants des adultes qui les chérissent pour leur extraordinaire petitesse et leur potentiel cosmique. Ce qui est présent ici, c'est la préciosité. Voir les fabs, c'est ressentir une envie de tout le corps de garder en vie les minuscules créations merveilleuses - les nouveau-nés - puis l'humanité dans son ensemble.

Plus tard, je me réconforterai dans mon iPhone animé par TSMC pendant que j'appellerai mes enfants à la maison. De retour aux États-Unis, je me souviendrai qu'aucune entreprise mondiale ne mérite d'être vénérée. Mais pendant que je suis à Taïwan, je ne vois « pas d'issue », comme pourrait le dire Liu, lorsqu'il s'agit de poursuivre les idéaux des Lumières. Il existe un monde physique de régularité calculable. Les mathématiques et la logique peuvent établir les vérités de ce monde. Les humains sont capables à la fois d'une profonde bonté et d'exploits d'un génie fulgurant. La démocratie, la liberté individuelle et la liberté d'expression ouvrent la voie à la sagesse, tandis que des hiérarchies autocratiques fermées l'entravent. Thomas Savary encore : « L'échange continu des marchandises fait à tous la douceur, la douceur et la douceur de la vie.

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Lauren Goode

Joël Khalili

Julien Chokkattu

"J'espère que les méchants obtiendront leur pénalité", a déclaré Liu, lorsque je lui ai demandé quels étaient ses espoirs pour l'avenir. C'était la première chose énervée que j'entendais dire par le président de TSMC. "Et j'espère que les justes" - il s'interrompit - "la collaboration humaine continuera."

Sur la Montagne Sacrée, de nouvelles formes de vertu civique et d'ambition scientifique se dessinent. Mais même la métaphysique la plus rare au TSMC repose sur un substrat tangible : le silicium. Le silicium est l'un des rares objets de désir extrêmement rares. C'est le deuxième élément le plus abondant de la croûte terrestre, après l'oxygène. Sa polyvalence a défini un changement de régime culturel d'époque, dans lequel le démarrage et l'arrêt passifs du flux électrique - l'ingénierie électrique - ont cédé la place à l'électronique moderne, la canalisation dynamique et imaginative des électrons. "Dieu a créé le silicium pour nous", m'a dit Liu.

Et donc nous avons investi notre travail, notre trésor et notre confiance dans le silicium, et en avons arraché de nouvelles façons d'expérimenter et de penser à presque tout. Alors que les humains ont été occupés au cours de ces six décennies avec nos angoisses politiques et nos guerres, nous avons également créé un univers à l'intérieur de notre univers, un avec sa propre intelligence infinie, composé d'interrupteurs atomiques cryptiques, éclairés par l'ultraviolet et construits sur du sable.

Mis à jour le 22/03/2023, 10 h 00 HNP : Mark Liu a obtenu son doctorat à l'UC Berkeley, et non au MIT.

Cet article est paru dans le numéro de mai 2023. Abonnez-vous maintenant.

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