L'iPhone est-il nuisible au Rafale ?
L'aéronautique bénéficie depuis 20 ans des progrès de l'électronique grand public qu'elle a adoptée, réduisant par la même des coûts de développement élevé de processeurs spécifique. Le secteur fait face aujourd'hui à un problème : les puces qui font tourner les iPhone et autres devices ont des durées de vie réduites, incompatibles avec les besoins de l'aéronautique nous explique Frédéric Falchetti, directeur technique systèmes pour Dassault Aviation.
Dans les années 90, l'accès par le grand public à de grosses puissances de calcul, avec l'adoption par tous de PC, a sonné le glas des filières de composants spécifiques à l’aéronautique militaire et civile qui s'est dotée des processeurs faisant tourner ses machines. Le recours à ces composants grand public a permis de réduire les coûts et de tirer bénéfice des gains en puissance de calcul, en consommation électrique et en dissipation thermique apportés par leurs innovations technologiques.
Mais ce modèle atteint aujourd'hui ses limites : les processeurs fabriqués par les géants du secteur que sont Samsung et Intel sont très bons pour les smartphones (Samsung fait les puces pour Apple) et ordinateurs vendus par millions d'exemplaires chaque jour. Mais cette médaille a un revers : la problématique d'obsolescence.
20 ans pour un avion, 3 ans pour un smartphone
Les gains en puissance de calcul ont surtout été obtenus en réduisant la finesse de gravure des puces pour atteindre aujourd’hui 22 nanomètres (nm), voire moins. Il est probable que la limite physique de quelques atomes sera atteinte d’ici 2020.
Ce paramètre permet de contenir la puissance absorbée et d’avoir des puces de plus en plus petites, consommant très peu d'électricité. Cette évolution pose néanmoins quelques soucis de fiabilité. Alors que des finesses de 45 nm permettaient encore de garantir des durées de vie de plusieurs dizaines d’années, il n’en est plus de même pour des finesses de 20 nm pour lesquelles la durée de vie estimée s’effondre à quelques années.
Autant de telles durées de vie peuvent rester acceptables pour des applications grand public où les utilisateurs renouvellent leurs appareils tous les 2 ou 3 ans, autant cela ne l’est plus du tout pour des produits à long cycle de vie comme ceux de l’aéronautique (l'électronique à bord a une durée de vie minimale de 20 ans). La question va également se poser dans d’autres domaines, comme par exemple l’automobile.
Les multi-cœurs ne savent pas où donner de la tête
Au-delà de la finesse de gravure, les industriels de l'électronique s'affrontent aussi sur le terrain des architectures multi-cœurs. Des gains substantiels en puissance de calcul s’obtiennent en associant dans la même puce plusieurs cœurs de traitement (2, 4, 8, 16,…). L’idée est simple mais la mise en œuvre l’est moins : il faut faire en sorte que cet ensemble de cœurs puisse accéder de façon harmonieuse - c'est-à-dire sans conflit - à un ensemble de ressources partagées (cache, mémoires RAM ou programme, bus de la carte,…). L'ensemble des mécanismes intégrés dans la puce et servant de chef d'orchestre est baptisé l’interconnect.
Ces mécanismes sont complexes et généralement peu documentés. Leurs concepteurs n’ont probablement jamais eu à démontrer leur efficacité ou toute absence de bug dans leur implémentation. Les applications grand public peuvent s’en accommoder : en cas de problème, au mieux le traitement prendra un peu plus de temps que prévu, au pire l’appareil se réinitialisera. Ce qui nous est arrivé à tous un jour. L’essentiel étant que cela ne se produise pas trop souvent.
Pour des applications aéronautiques soumises à certification, dont notamment les applications critiques ayant un impact sur la sécurité, il est impératif d’apporter les preuves d’un comportement déterministe, reproductible. Pour cela, il serait nécessaire de disposer des éléments décrivant cet interconnect et – mieux - d’un engagement du concepteur garantissant l’absence de tout risque de conflit et de bug. Autant ne pas y penser.
Dans ces conditions, il parait aujourd’hui difficile de retenir des solutions de ce type pour des applications critiques aéronautiques.
Besoin d'une nouvelle filière électronique aéronautique
Pour les applications aéronautiques embarquées, se dessinent ainsi deux perspectives.
D’une part, pour les applications non-critiques, le secteur peut continuer à bénéficier des évolutions du marché grand public et de ses technologies multi-cœurs. Une grande attention devra néanmoins être portée sur la finesse de gravure et seul le retour d’expérience pourra nous rassurer quant à l’absence d’impact sur la fiabilité. Il faudra à terme imaginer des solutions de diagnostic ou de pronostic permettant d’identifier tout état de panne avérée ou à venir de la puce, en y associant des solutions de maintenance peu chères.
D’autre part, mettre en place une filière spécifique de puces multi-cœurs utilisables pour nos applications critiques certifiables. Il s’agirait de récupérer la propriété intellectuelle d’un processeur mono-cœur performant et de construire sur cette base un processeur multi-cœurs dont l’interconnect serait parfaitement maitrisé. D’autres secteurs industriels ayant des contraintes similaires pourraient être associés à cette démarche (le monde de l’automobile par exemple). Cette approche permettrait aussi de maîtriser la finesse de gravure et d’obtenir la durée de vie recherchée.
Frédéric Falchetti, directeur technique systèmes pour Dassault Aviation
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