La souveraineté technologique est aujourd'hui un synonyme direct de sécurité nationale. Dans le monde moderne, la capacité d'une nation à concevoir, produire et sécuriser de manière indépendante des technologies clés définit sa force, sa résilience et son indépendance. L'histoire de la souveraineté technologique des États-Unis d'Amérique est largement liée au développement des technologies des semi-conducteurs. Poussés par l'urgence de la Guerre froide et de la "course à l'espace", les investissements américains ont conduit à l'invention du circuit intégré (CI) et de la technologie CMOS (métal-oxyde-semi-conducteur complémentaire) à la fin des années 1950 et au début des années 1960. Cela a jeté les bases de l'électronique à faible consommation et à haute densité. Ce qui a suivi n'était rien de moins qu'une transformation de la société entière – des premiers grands ordinateurs aux systèmes de défense avancés d'aujourd'hui, en passant par l'infrastructure de cybersécurité, les soins de santé et la biotechnologie, chaque secteur qui protège, soutient et améliore la vie humaine repose désormais sur la puissance de calcul.

Alors que le monde s'oriente vers une ère qui dépasse les limites de la technologie CMOS traditionnelle, la fabrication en microgravité apparaît comme un moteur essentiel pour de nouveaux paradigmes informatiques. Ceux-ci incluent l'informatique quantique, qui exploite les principes de la mécanique quantique, et l'informatique neuromorphique, qui imite la structure et la fonction du cerveau humain. Pour avancer sur cette nouvelle frontière, les États-Unis doivent à nouveau prendre les devants. Cette fois, le prochain grand bond se produit au-delà des limites de la Terre.

Les racines de la révolution numérique : Des transistors à la Lune

Les semi-conducteurs sont initialement apparus aux États-Unis comme un atout essentiel de la sécurité nationale. En 1947, dans les salles blanches des Bell Labs, William Shockley, avec John Bardeen et Walter Brattain, a inventé le transistor, un minuscule composant qui allait remplacer les tubes à vide encombrants et peu fiables. Cette invention n'était qu'un début. Une décennie plus tard, des pionniers américains comme Jack Kilby de Texas Instruments et Robert Noyce de Fairchild Semiconductor ont développé indépendamment le circuit intégré, plaçant plusieurs transistors sur une seule tranche de matériau semi-conducteur, le plus souvent du silicium. Cela a permis une miniaturisation radicale des ordinateurs et a jeté les bases de la supériorité technologique sur les rivaux géopolitiques. Ces inventions n'ont pas seulement révolutionné l'électronique, mais ont créé toute l'industrie moderne des semi-conducteurs, lançant ce que nous connaissons aujourd'hui comme l'ère numérique.

En 1969, l'Apollo Guidance Computer (AGC), l'ordinateur qui a fait atterrir en toute sécurité des humains sur la Lune, est devenu l'un des premiers grands exemples d'utilisation de circuits intégrés dans un système d'une importance cruciale. À l'époque, l'AGC était une merveille d'ingénierie. Bien que selon les normes d'aujourd'hui sa puissance de traitement était modeste, comparable à la première génération d'ordinateurs personnels de la fin des années 1970, il représentait pour l'époque le summum de l'ingénierie. C'est le succès de la mission Apollo qui a démontré la fiabilité et le potentiel de la technologie des circuits intégrés, après quoi a suivi sa transition rapide des applications exclusivement de défense et aérospatiales vers les applications commerciales – des grands ordinateurs centraux, en passant par les calculatrices de poche jusqu'aux premiers systèmes numériques. De l'alimentation d'Apollo à la mise en œuvre de systèmes de communication et d'imagerie avancés, la technologie des semi-conducteurs a été le moteur de presque chaque bond en avant dans la science et la sécurité. Ce succès n'était pas un hasard ; il était le résultat d'une vision nationale cohérente qui a uni l'industrie, le monde universitaire et le gouvernement autour d'un objectif commun – l'innovation pour la sécurité et la prospérité.

Les limites atteintes : Pourquoi la Terre ne suffit-elle plus ?

Au cours des six dernières décennies, cet engagement envers l'innovation a maintenu les États-Unis à la pointe du développement des technologies clés. Cependant, le paysage du leadership technologique est en train de changer. La production de circuits intégrés sur Terre approche de ses limites physiques et économiques fondamentales. La célèbre loi de Moore, qui prédit le doublement du nombre de transistors sur une puce tous les deux ans, ralentit. Les ingénieurs sont confrontés à des problèmes tels que l'effet tunnel quantique, où les électrons "traversent" des barrières qui devraient les arrêter, et un échauffement excessif sur des puces de plus en plus petites et denses. Parallèlement, la demande de puces plus puissantes, plus économes en énergie et plus spécialisées, comme celles résistantes aux radiations pour les applications militaires et spatiales, augmente de manière exponentielle. Pour conserver leur avantage, les États-Unis doivent embrasser une frontière qu'ils ont déjà contribué à établir : la recherche et le développement de semi-conducteurs dans l'espace.

La microgravité comme nouveau paradigme : La production en orbite terrestre basse

Les conditions de microgravité en orbite terrestre basse (LEO) offrent un environnement radicalement différent pour la recherche et le développement de semi-conducteurs. Les forces gravitationnelles réduites, qui provoquent la convection et la sédimentation sur Terre, sont presque inexistantes dans l'espace. Cela permet une croissance cristalline beaucoup plus uniforme, ce qui se traduit par des cristaux de semi-conducteurs avec une densité de défauts considérablement plus faible et des arrangements atomiques uniques. Les matériaux quantiques se comportent de nouvelles manières, permettant la création d'architectures extrêmement difficiles, voire impossibles, à reproduire sur Terre. Les scientifiques étudient ces effets depuis les années 1980, et au début des années 2000, des recherches structurées sur les semi-conducteurs étaient déjà menées lors des missions de la navette spatiale, puis sur la Station spatiale internationale (ISS).

Le Laboratoire National de l'ISS : Forge des technologies futures

Depuis sa création, la Station spatiale internationale (ISS) est devenue une plateforme cruciale pour faire progresser les matériaux informatiques de nouvelle génération, y compris les semi-conducteurs. En 2011, le Centre pour l'avancement de la science dans l'espace (CASIS®) a été créé pour gérer le Laboratoire National américain sur l'ISS, avec la vision explicite de faire progresser la recherche et le développement dans des domaines qui servent à la fois les intérêts commerciaux et nationaux. Avec le soutien de la NASA, le CASIS a permis à des chercheurs d'agences gouvernementales, du monde universitaire et de l'industrie d'explorer l'impact de la microgravité sur la croissance des cristaux, le dépôt de couches minces et les propriétés de l'intrication quantique. Cet effort va au-delà de la simple recherche scientifique ; il soutient directement la compétitivité économique et la résilience nationale. Nos systèmes les plus avancés, nos plateformes autonomes, nos communications sécurisées et nos capteurs de nouvelle génération dépendent des performances et de la précision de la microélectronique. Alors que les capacités de production dans l'espace se développent dans le monde entier, les États-Unis jouent un rôle crucial dans la promotion de l'innovation dans les matériaux et les dispositifs.

La nouvelle course à l'espace : Un impératif géopolitique d'innovation

Tout comme le lancement de Spoutnik en 1957 a catalysé les États-Unis pour atteindre la Lune en 1969, les changements mondiaux d'aujourd'hui doivent stimuler une nouvelle "course à l'espace". Cette fois, l'objectif n'est pas seulement d'explorer l'espace, mais de fabriquer l'avenir en son sein. Des nations comme la Chine ont identifié la production de semi-conducteurs dans l'espace comme une priorité stratégique et progressent rapidement dans ce domaine, en construisant leur propre station spatiale et en menant des expériences pertinentes. Dans cette compétition, les États-Unis aident à façonner l'avenir de la production de semi-conducteurs dans l'espace en encourageant l'innovation par des investissements et des recherches stratégiques. Le maintien de cet élan sera crucial pour un leadership à long terme dans ce domaine. Cela inclut un effort national coordonné pour investir dans l'infrastructure de R&D orbitale, soutenir les partenariats public-privé et maintenir des plateformes comme l'ISS et ses successeurs.

La réponse stratégique de l'Amérique : Du CHIPS Act à l'orbite

En regardant vers les 50 prochaines années, les semi-conducteurs fabriqués dans l'espace joueront probablement un rôle crucial dans la sécurité nationale. La bonne nouvelle est que nous ne partons pas de zéro. Des programmes via la NASA, l'Agence pour les projets de recherche avancée de défense (DARPA), la Fondation nationale pour la science (NSF) et le récent CHIPS and Science Act posent les bases pour des applications commerciales et nationales de la production dans l'espace. Le CHIPS Act, d'une valeur de plusieurs centaines de milliards de dollars, est conçu pour revitaliser la production nationale de puces et encourager la recherche fondamentale. Ces initiatives doivent être étendues et accélérées. Nous devons traiter la microgravité non seulement comme un environnement de recherche, mais comme une extension de l'écosystème d'innovation qui a toujours distingué les États-Unis. Les États-Unis possèdent la profondeur scientifique, l'infrastructure commerciale et l'élan historique pour reprendre le leadership. Ce qui est nécessaire maintenant, c'est une concentration soutenue et une coordination stratégique. Le coût du retard n'est pas seulement une opportunité manquée ; ce sera une dangereuse vulnérabilité.

Tout comme nous ne pouvions pas prédire en 1969 que ces mêmes circuits intégrés utilisés dans l'Apollo Guidance Computer alimenteraient un jour chaque téléphone, voiture et satellite, nous ne pouvons pas aujourd'hui prédire pleinement l'impact des semi-conducteurs rendus possibles par la microgravité. Comme l'inventeur William Shockley l'a dit un jour : "Nous savions que nous tenions un nouveau monde par la queue." Aujourd'hui, avec les percées dans la fabrication spatiale et l'informatique post-CMOS à l'horizon, nous tenons à nouveau un nouveau monde par la queue. Les personnes qui façonnent aujourd'hui les fondations des technologies informatiques et de la fabrication dans l'espace façonneront l'avenir de notre sécurité et de notre prospérité mondiales. Il est temps de prendre le leadership dans la fabrication de semi-conducteurs dans l'espace avec le même esprit et la même détermination qu'en 1969.

Source : ISS National Laboratory