Introduction
En février 2022, la Commission européenne lançait le EU Chips Act afin de rester dans la course mondiale au marché des semi-conducteurs face à l’Asie et à l’Amérique du Nord principaux producteurs mondiaux. Pour cela, l’Union Européenne s’est engagée à investir 11 milliards d’euros à horizon 2030 en combinant budgets nationaux des Etats membres à celui de l’Union. Face aux géants asiatiques et américains, l’objectif est de « construire une Europe usine capable de conquérir une part croissante du marché mondial en pleine expansion ».
On le sait, les microprocesseurs, au cœur des technologies modernes, jouent un rôle central dans les appareils électroniques, des smartphones aux objets connectés, en passant par les serveurs et les systèmes embarqués. Cependant, leur conception traditionnelle, basée sur des architectures génériques, montre ses limites face à l’évolution des besoins industriels.
La personnalisation des microprocesseurs apparaît aujourd’hui comme une solution prometteuse. Elle s’appuie sur des approches innovantes comme les outils No Code et les architectures reconfigurables. Ces nouvelles méthodes permettent aux entreprises de concevoir des processeurs optimisés pour leurs applications spécifiques, réduisant coûts, consommation énergétique et impact environnemental.
Dans cette note, nous mettrons en lumière ces évolutions et montrerons comment Keysom, une startup française innovante, répond à ces défis avec sa solution de conception de processeurs sur mesure.
I. L’évolution des microprocesseurs : du générique au sur mesure
1. Microprocesseur : de quoi parlons-nous ?
Le microprocesseur, qu’on qualifie de « cerveau » de l’ordinateur, est essentiel au fonctionnement de ce dernier. Intégré à la carte mère, il exécute des opérations arithmétiques et logiques, permettant ainsi l’exécution de programmes, des systèmes d’exploitation aux applications. Composé de centaines de milliers de circuits intégrés sur une puce de silicium, le microprocesseur est connecté à la carte mère via un socket (un connecteur) et est équipé d’un système de dissipation thermique pour gérer la chaleur générée.

Les performances d’un microprocesseur dépendent des exigences de l’équipement dans lequel il est installé. Fonctionnant en synchronisation grâce à une horloge interne, il reçoit, décode et exécute des instructions stockées sous forme binaire dans la mémoire principale, produisant des résultats en fractions de seconde.
Les processeurs génériques, conçus pour être polyvalents, ont dominé l’industrie pendant des décennies. Basés sur des architectures telles que x86 (Intel, AMD) ou ARM, ils offrent des fonctionnalités diverses pour s’adapter à une multitude d’applications.
Cependant, cette polyvalence entraîne :
- Un gaspillage de ressources : une grande partie des fonctionnalités reste inutilisée dans des applications spécifiques (50% des fonctionnalités ne seront jamais exploitées au cours de la vie du processeur).
- Des coûts de production élevés : la conception et la fabrication incluent des circuits inutiles.
- Des performances limitées : un processeur générique ne peut rivaliser avec un processeur optimisé pour une tâche précise.
Par ailleurs, les architectures classiques de microprocesseurs sont aujourd’hui vieillissantes et inadaptées puisque nées dans les années 1990, période où les exigences en termes de performances et de coûts n’étaient pas celle des années 2020.
2. Une transition vers la personnalisation
L’évolution des besoins industriels pousse à une remise en question des processeurs génériques ou sur étagère. Les nouveaux défis nécessitent des solutions plus ciblées :
- Efficacité énergétique accrue : Avec l’explosion des appareils connectés et des centres de données, l’efficacité énergétique est devenue un impératif stratégique. Dans les data centers, où des milliers de serveurs fonctionnent en continu, chaque gain en consommation énergétique peut se traduire par des économies substantielles et une empreinte carbone réduite. De même, pour les appareils mobiles, une faible consommation énergétique prolonge l’autonomie des batteries, un critère clé pour les utilisateurs. La personnalisation des processeurs permet ici de développer des architectures spécifiques qui minimisent les dépenses énergétiques tout en répondant précisément aux besoins des tâches à exécuter. Par exemple, les circuits intégrés spécifiques à une application (ASIC pour Application-Specific Integrated Circuits) ou les puces programmables et configurables (FPGA pour Field-Programmable Gate Arrays) sont conçus pour exécuter des fonctions particulières de manière plus efficace que les processeurs génériques. De même, l’architecture modulaire (RISC-V) permet aux concepteurs de créer des configurations sur mesure en ajoutant ou supprimant des des modules en fonction des besoins.
- Réduction des coûts : la compétition pousse les entreprises à optimiser chaque aspect de leur production. En optant pour des processeurs personnalisés, les entreprises peuvent rationaliser leur chaîne de production en éliminant les fonctionnalités superflues, tout en optimisant les performances pour des usages spécifiques. Cette stratégie permet également de mieux contrôler les coûts liés à la maintenance et à l’obsolescence, puisque les solutions sur mesure sont souvent mieux adaptées à la durée de vie des produits concernés. Si les développements initiaux peuvent paraître coûteux, à grande échelle la production de processeurs personnalisés devient beaucoup moins dispendieuses.
- Performances spécifiques : les applications modernes, comme l’intelligence artificielle ou l’IoT, nécessitent des processeurs adaptés. Les architectures classiques sont définies avant la production et ne répondent pas forcément aux besoins spécifiques applicatifs finaux. Les tâches associées aux nouvelles applications (traitement en temps réel, analyse de données massives, inférences basées sur l’IA, etc.) nécessitent des architectures matérielles capables d’assurer des performances maximales pour des charges de travail précises. Par exemple, les processeurs optimisés pour l’IA, comme les unités de traitement neuronal (NPU), sont conçus pour accélérer les calculs matriciels nécessaires aux réseaux de neurones.
II. Le marché des micro-processeurs
Selon une étude de Mordor Intelligence, le marché des microprocesseurs est estimée à 103 milliards de dollars en 2024 et devrait atteindre 136 milliards d’ici 2029, avec une croissance de 5,7 % au cours de la même période.
Tiré par une demande toujours plus croissante de produits électroniques (smartphones, tablettes), par l’explosion des objets connectés, la domotique et la smart city, dopé par le déploiement de la 5G et par l’intensification de l’utilisation de l’intelligence artificielle par les entreprises, le marché des microprocesseurs ne devrait pas voir son rythme de croissance ralentir.

Les principaux acteurs sont américains (Intel, Nvidia, Qualcomm), sud-coréens (SK Hynix, Samsung), tawainais (tsmc) et japonais (Sony). En Europe, outre STMicroelectronics, et NXP (Pays Bas), l’Europe compte également Sipearl, un entreprise française spécialisée dans la conception de micro-processeurs haute performance et basse consommation pour répondre aux exigences techniques des supercalculateurs et de l’intelligence artificielle dans des secteurs aussi diversifiés que la santé (recherche médicale, médecine personnalisée, l’énergie, l’ingénierie, la sécurité ou la géologie).
Pour ce qui concerne l’architecture processeur (c’est-à-dire le design et les principes qui régissent le fonctionnement du processeur), l’entreprise ARM est en situation quasi-monopolistique puisqu’elle détient 95% du marché des smartphones et tablettes. Cette situation présente un risque accru de déstabilisation du marché en cas de conflits géopolitiques ou économiques.
Toutefois, malgré un contexte très favorable, les entreprises du secteur doivent faire face à une série de menaces. Tout d’abord, il existe des contraintes sur la chaîne d’approvisionnement. Les microprocesseurs nécessitent des matériaux et des terres rares dépendant notamment des tensions géopolitiques. De même, les capacités de production sont aujourd’hui limitées eu égard au coût d’implantation et de maintenance des usines et la forte concentration de la production mondiale entre quelques acteurs pourrait, en cas de conflit ou de catastrophes naturelles, entraîner des répercussions sur la disponibilité de ces composants.
De plus, des contraintes exogènes peuvent impacter ce marché : conflits géopolitiques, explosions des coûts énergétiques, émergence de technologies disruptives (puces photoniques, processeurs neuromorphiques, puces quantiques). Enfin, les cycles d’innovation étant de plus en plus courts, une entreprise peut perdre un avantage compétitif si elle ne maintient pas un rythme rapide d’innovation.
III. Keysom : la start-up bordelaise qui révolutionne l’industrie du micro-processeur
Face à ces défis majeurs, l’industrie de production de processeurs se doit d’être proactive, agile et imaginative. Keysom, start-up accompagnée par Unitec et basée à Bordeaux, propose des processeurs personnalisés permettant de développer des architectures sur-mesure adaptées aux besoins spécifiques des entreprises, et ce, sans nécessiter de compétences techniques avancées. Reposant sur un outil no code, la solution Keysom est novatrice et répond parfaitement aux défis du marché des microprocesseurs.
Keysom Studio : une solution no code pour des processeurs sur mesure …
Keysom Studio, solution phare de l’entreprise, est « outil intelligent et facile d’utilisation capable d’explorer, tester, modifier et optimiser une très grande variété d’architectures complexes afin d’aboutir à une solution chaque fois unique, entièrement adaptée aux besoins du client – sans avoir besoin de compétences techniques avancées, ni de disposer d’une équipe d’experts. » mettant à la portée des industriels la création de processeurs sur-mesure plus performants, plus économiques et plus écologiques.
Pour cela, la solution se distingue par :
- Une approche no-code c’est-à-dire un outil intuitif et intelligent qui simplifie la conception de processeurs sur-mesure, rendant cette technologie accessible même sans expertise en programmation. « On n’entre pas de lignes de code, ce n’est que du glisser-déposer, assure Luca Testa, cofondateur et directeur des opérations pour l’Usine nouvelle à l’occasion de la remise du Prix du public des Assises de l’embarqué en janvier 2024. Le client peut introduire le code informatique fonctionnel de son application et, après une analyse de quelques minutes, notre logiciel propose l’architecture de processeur la plus adaptée, en s’appuyant sur les briques que nous avons conçues. »
- Des performances sur-mesure par l’optimisation de chaque processeur en fonction des besoins précis des industriels, pour une efficacité énergétique accrue et des coûts de production réduits. Keysom offre la possibilité de modifier l’architecture du processeur après sa fabrication grâce à l’intégration d’eFPGA.
- Une rapidité inédite par la possibilité d’explorer et d’optimiser jusqu’à 12 millions de configurations en quelques itérations simples.
Car elle est disponible sans licence (contrairement à ARM) et qu’elle est un standard industriel, l’architecture Risc-V a été choisie par Keysom pour développer ses solutions.
… aux bénéfices concrets
Keysom Studio offre des avantages tangibles :
- Accessibilité : permet aux PME et startups de concevoir leurs propres processeurs.
- Flexibilité : facilite les ajustements rapides pour répondre à des exigences changeantes.
- Efficacité énergétique : processeurs plus écologiques.
- Démocratisation de la technologie : réduit la dépendance aux géants de l’industrie comme ARM et Intel.
Une croissance prometteuse
En octobre 2024, Keysom a levé 4 millions d’euros pour accélérer le développement de sa technologie, montrant un fort potentiel de croissance et d’impact dans l’industrie des microprocesseurs.
Les marchés visés sont porteurs et très diversifiés puisque l’entreprise vise tout à la fois :
- les fournisseurs de processeurs et de solutions de calculs hautes performances
- les fournisseurs de microcontrôleurs
- les fournisseurs de solutions embarquées dans l’automobile, la défense, la sécurité, la robotique mais aussi le secteur médical et l’IOT. Ces marchés en forte expansion sont en très forte demande de solutions personnalisables et performantes.
2 questions à KeySom
Quelle solution – et valeur ajoutée – propose Keysom ?
Keysom conçoit des processeurs innovants basés sur les architecture open-source RISC-V ainsi que des accélérateurs (bloc IP), adaptés aux besoins spécifiques de chaque client. Nos solutions combinent performance, faible consommation énergétique et flexibilité pour relever les défis des systèmes complexes.
Nous proposons également Keysom Studio, un outil logiciel no-code, intuitif, qui simplifie la personnalisation des IP et accélère les itérations. Grâce à ses capacités avancées de simulation et de validation, il permet à nos partenaires de concevoir des solutions optimisées dans des délais significativement réduits.
Nous adressons des domaines clés comme :
- IoT : En fournissant des solutions ultra-basse consommation pour les objets connectés.
- Edge AI : Avec des processeurs et accélérateurs conçus pour le traitement local des données ou l’intégration de SML (Small Model Language)
- Automation : En offrant des architectures adaptées aux besoins spécifiques de systèmes intégrant capteurs, robotique et contrôle en temps réel
En alliant technologies innovantes et atelier logiciels, Keysom accompagne ses client dans la réalisation de produits différenciant avec un temps de développement extrêmement réduit.
Quelle vision avez-vous du marché sur lequel vous opérez ? (croissance, secteurs d’activité en plein essor ?)
Les marchés des semi-conducteurs et des outils de conception associés (EDA) dans lesquels nous opérons connaissent une forte dynamique, notamment avec l’essor de l’architecture RISC-V et des investissements réalisés en Europe, aux États-Unis et en Chine pour développer les capacités de production.
L’architecture RISC-V redéfinit les standards de l’industrie, offrant une flexibilité unique pour la personnalisation des processeurs et permettant de s’abstraire des architectures propriétaires historiques.
Les secteurs que nous ciblons incluent :
- L’IoT : En Europe, le marché de l’IoT est en pleine expansion, avec une augmentation de 13 % du nombre d’appareils connectés, atteignant 18,8 milliards d’ici la fin de 2024.
- Edge AI : Aux États-Unis, le marché de l’Edge AI est estimé à 10 milliards de dollars en 2024, avec une prévision de croissance de 20 % par an jusqu’en 2028.
- Automation : En Chine, le secteur de l’automatisation industrielle a connu une croissance de 12 % en 2023, atteignant un chiffre d’affaires de 50 milliards de dollars.
Des initiatives législatives récentes renforcent cette dynamique et confortent nos choix :
- en Europe : Le European Chips Act vise à doubler la part de marché mondiale des semi-conducteurs de l’UE pour atteindre 20 % d’ici 2030, en investissant massivement dans la production et la recherche.
- Aux États-Unis : Le CHIPS and Science Act, promulgué en 2022, alloue 39 milliards de dollars pour revitaliser la production nationale de semi-conducteurs, soutenant ainsi les secteurs de l’IoT, de l’Edge AI et de l’automatisation.
Keysom est fière de contribuer activement à une transformation technologique de grande envergure. Nous sommes résolument tournés vers l’avenir, soutenant la création de solutions sur mesure et ouvrant la voie à de nouvelles opportunités dans les secteurs clés d’aujourd’hui et de demain