Cinq points, une règle, et une industrie qui obéit

Printemps 1965, Californie. Gordon Moore a trente-six ans, un doctorat de chimie de Caltech et, depuis 1959, la direction du laboratoire de recherche de Fairchild Semiconductor. La revue Electronics prépare son numéro du trente-cinquième anniversaire et lui a passé une commande : dire où en seront les composants au silicium dans dix ans. Il n'a presque rien pour répondre. Cinq points, de 1959 à 1965, représentent le nombre de composants que l'on sait mettre sur une puce pour le coût le plus bas. Les puces les plus garnies de son laboratoire en portent une soixantaine. Il reporte les points sur une feuille dont l'axe vertical monte par puissances de deux, pose une règle et prolonge le trait jusqu'en 1975. En haut de la feuille, la droite croise la ligne des 65 000.

L'article paraît le 19 avril 1965 sous un titre d'atelier : « Cramming more components onto integrated circuits » (entasser plus de composants sur les circuits intégrés). Quatre pages, deux graphiques, un dessin humoristique, et une phrase qui n'a l'air de rien : « La complexité, pour un coût minimal par composant, a augmenté d'un facteur deux par an environ. » Moore ajoute qu'il ne voit aucune raison pour que ce rythme ne se maintienne pas « pendant au moins dix ans ».

Ce que dit vraiment la droite

Le mot « loi » n'apparaît nulle part. Moore ne parle pas de physique, il parle de prix. Sur une puce, chaque composant coûte à peu près le prix de la puce divisé par le nombre de composants : plus on en met, moins chacun coûte. Mais plus on en met, plus la fabrication rate, et les rebuts font remonter la facture. Entre les deux, il existe un point d'équilibre, le nombre de composants pour lequel chacun revient le moins cher. En 1965, ce point est à cinquante composants. Ce point d'équilibre, observe Moore, double chaque année, parce que les procédés s'améliorent et que les rendements montent. Il en tire une conséquence de comptable, pas d'ingénieur : en 1970, écrit-il, un composant coûtera un dixième de son prix de 1965.

Il le dira plus tard sans détour : il voulait seulement faire passer l'idée que l'intégration allait rendre l'électronique bon marché. Les premiers circuits intégrés coûtaient plus cher que les pièces détachées qu'ils remplaçaient. La droite était un argument de vente tracé à la règle.

Le vendeur du rayon mercerie

Le reste de l'article liste des choses qui n'existent pas encore. L'ENIAC n'a pas vingt ans. Moore écrit :

Les circuits intégrés mèneront à des merveilles comme les ordinateurs domestiques, ou du moins des terminaux reliés à un ordinateur central, des commandes automatiques pour les automobiles, et des équipements de communication personnels portables.

La montre électronique, ajoute-t-il, n'attend plus qu'un afficheur. Pour illustrer, un dessin de Grant Compton montre un grand magasin. À gauche, le rayon « Notions », la mercerie. À droite, « Cosmetics ». Entre les deux, un stand « Handy Home Computers », les ordinateurs domestiques pratiques, avec une pancarte « Démonstration aujourd'hui ». Un vendeur en costume tend un petit boîtier à une file de clients en chapeau. C'est une blague, et elle est dessinée comme telle : un ordinateur entre les boutons de culotte et le rouge à lèvres.

Un nom qu'il ne pouvait pas prononcer

En juillet 1968, Moore quitte Fairchild avec Robert Noyce pour fonder Intel. Le 15 novembre 1971, Intel met en vente le 4004, premier microprocesseur du commerce : 2 300 transistors gravés à 10 micromètres sur une puce de la taille d'un ongle, cadencée à 740 kilohertz, 60 dollars pièce. Commandé par le fabricant japonais de calculatrices Busicom, conçu par Federico Faggin, Ted Hoff, Stan Mazor et Masatoshi Shima, c'est le processeur complet d'un ordinateur sur un seul morceau de silicium.

En 1975, devant la conférence IEDM de l'IEEE, Moore refait les comptes. Sur dix ans, il avait prédit dix doublements ; il y en a eu neuf. Mais l'un des moteurs s'épuise, l'astuce de conception des circuits, qui fournissait selon lui près de la moitié des gains. Il corrige la pente : désormais, un doublement tous les deux ans. C'est cette version, pas celle de 1965, qui va tenir. Dans les années 1970, un ami, Carver Mead, professeur à Caltech, lâche l'expression devant un journaliste : la « loi de Moore ». L'intéressé la trouve déplacée. Il dira en 2015 qu'il n'a pas réussi à la prononcer lui-même pendant une vingtaine d'années.

Un cadre d'Intel, Dave House, croise ensuite la nouvelle pente avec la vitesse croissante des transistors et en tire un raccourci : la puissance des ordinateurs double tous les dix-huit mois. Le raccourci est passé sur le site d'Intel, puis partout. Moore, en 2005 : « Je n'ai jamais dit dix-huit mois. »

La prophétie qui se finance elle-même

Un constat sur cinq points aurait dû s'éteindre avec la décennie. Il s'est passé autre chose. Les fabricants ont pris la droite pour un calendrier. Chaque nouvelle finesse de gravure devait arriver à date, parce que le concurrent arriverait à date. À partir de 1998, l'industrie publie même une feuille de route internationale, l'ITRS, qui fixe quinze ans à l'avance les dimensions à graver et les performances à atteindre, jusqu'en 2016. Rater le rendez-vous, c'est perdre le client. Moore lui-même le constate en 2005 :

L'industrie en a fait une prophétie autoréalisatrice : les feuilles de route reposent sur ce rythme d'amélioration […], et tous les acteurs savent que s'ils n'avancent pas aussi vite, ils prennent du retard. D'une simple mesure de ce qui s'est passé, c'est devenu le moteur de ce qui va se passer.

Les chiffres suivent. Du 4004 de 1971 à la puce M3 Ultra qu'Apple présente le 5 mars 2025, deux dés de silicium accolés, on passe de 2 300 à 184 milliards de transistors. Soit un peu plus de vingt-six doublements en cinquante-quatre ans : un tous les deux ans et trois semaines. La pente corrigée de 1975 tient sur un demi-siècle, à la précision d'une règle posée sur une feuille.

Morte, vivante, ou en retard

En 2015, pour les cinquante ans de l'article, Rachel Courtland, d'IEEE Spectrum, va voir Moore chez lui, à Hawaï. Il a quatre-vingt-six ans. « Je vois la loi de Moore mourir dans la décennie qui vient, ou à peu près, mais ça n'a rien de surprenant. » On s'approche, disait-il déjà en 2005, des dimensions des atomes.

Depuis, le débat tourne en boucle. En septembre 2022, Jensen Huang, le patron de Nvidia, interrogé sur le prix de ses cartes graphiques qui atteint 1 600 dollars, répond : « La loi de Moore est morte. » Une galette de silicium coûte beaucoup plus cher qu'avant, et l'idée qu'une puce baisse de prix avec le temps appartient au passé. Quelques jours plus tard, le 27 septembre, Pat Gelsinger, patron d'Intel, ouvre sa conférence annuelle en affirmant qu'elle est « bien vivante », et promet mille milliards de transistors par boîtier avant 2030. Fin 2023, le même Gelsinger concède que le doublement prend plutôt trois ans que deux. Chacun lit la droite depuis son catalogue.

Gordon Moore meurt le 24 mars 2023, chez lui, à Hawaï, à quatre-vingt-quatorze ans. Il avait quitté la présidence d'Intel en 1997 et donné, avec sa femme Betty, plus de cinq milliards de dollars par leur fondation. Sa loi lui a survécu, au moins dans les présentations.

Quant au dessin de Grant Compton : des ordinateurs se vendent aujourd'hui dans les grands magasins, à quelques rayons des cosmétiques. C'est la partie de l'article qui ne fait plus rire personne. Reste la feuille de 1965. Cinq points, une règle, un trait prolongé de dix ans parce qu'un magazine fêtait son anniversaire. Le trait a ensuite été prolongé de cinquante autres années par des gens qui savaient surtout que le voisin le suivrait. On appelle ça une loi. C'est une règle posée sur une feuille, que l'industrie refuse de retirer depuis soixante ans.