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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.  
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L'iPhone est-il nuisible au Rafale ?
L'iPhone est-il nuisible au Rafale ? © Frédéric Falchetti

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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* Les commentaires postés sur L’Usine Digitale font l’objet d’une modération par l’équipe éditoriale.

4 commentaires

metacryptic
15/07/2014 14h46 - metacryptic

Ceux qui voyaient d'un mauvais œil la disparition des filières françaises d’électronique en arguant que l'indépendance et la perte de contrôle technologique se payent un jour ou l'autre avaient raison... Il est toujours naïf de penser que dans les secteurs stratégiques on peut se passer d'un engagement Étatique au profit d'industries étrangères.... Mais d'après ce qu'on lit un créneau ré-apparait : l'électronique militaire, à nous de foncer pour être leader et le rester... mais ce n'est pas en coupant dans les budgets militaires comme on le fait qu'on peut mettre en place des politiques stratégiques de ce type. Les politiques préfèreront sans doute acheter des puces spécialisées US qui auront à n'en pas douter des systèmes de coupure cachés... La position Gaullienne (patriotisme politique) est la seule qui tienne la route à long terme.

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fred
30/06/2014 09h49 - fred

L'iPhone a rien à voir avec cela. encore un truc de journaliste pour attirer des lecteurs. Grande nouvelle l'auteur découvre les conséquence de ce que gartner appelle la "Consumerization of IT"... Il faut noter que le processeur de l'iPhone est un design propriétaire d'Apple, en architecture 64 bit et uniquement avec 2 coeurs de calculs - qui plus est NON DISPONIBLE POUR L'INDUSTRIE... justement Apple fait sans doute la même constatation qu'aller vers 8 coeurs dans les OS existants et la RAM dispo, ça ne sert à rien... les développeurs ne sachant pas en tirer partie et ça crée de l'instabilité sur la plateforme... il faut donc plutôt chercher du côté de Samunsg ou Mediatek et autres fondeurs qui se sont engagés dans une course au multi-coeur... il faut noter aussi que intel s'y est mis et donc qu'il y a des alternatives... Intel sait travailler avec les industriels sur des séries moins grandes... Cela dit, si d'aventure l'aéronautique voulait utiliser des ARMs, rien ne les empêche de rejoindre l'organisation, de bénéficier du détail des référence design (entièrement documenté) ou sur la base des spécifications créer leur propre processeur en bénéficiant de la recherche existante... Il me semble qu'ils veulent donc le beurre et l'argent du beurre... s'ils ont des besoins spécifiques, à eux de se prendre en main effectivement et de ne pas venir se morfondre que le grand public n'a pas les même contraintes que l'industrie où la sécurité est l'enjeu numéro 1... Bref zéro au journaliste pour avoir utilisé apple pour attirer des lecteurs et à peine la moyenne à Dassault Aviation pour énoncer une lapalissade...

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Jean
30/06/2014 09h21 - Jean

Encore un article qui surfe sur la notoriété d'Apple pour attirer des lecteurs... Apple n'a pas grand chose à voir avec cela, leur part de marché dans les smartphone est assez basse par comparaison à androïd et Apple conçoit sa propre puce (et en confie la fabrication en usine en effet à Samsung et peut être un autre fondeur apparemment) . La dernière puce d'Apple n'est qu'un bien-cœur 64 bits, architecture très largement maîtrisée, et qu'apple a retenu sans doute justement pour des question de stabilité. Mais cette puce leur appartient donc l'industrie n'y a pas accès. C'est donc majoritairement Samsung et les autres mediatek et autres fondeurs asiatiques qui se lancent à corps perdu dans la course au multi cœur pour faire croire à de la puissance... On en est à l'octo cœur, ça ne sert à rien car androïd ne sait pas plus en tirer partie que les développeurs, ce qui est compliqué en aéronautique l'est aussi pour le commun des programmeurs, la majorité des apps n'utilisant qu'un seul cœur... C'est le système d'exploitation qui ensuite ordonne les tâches et à la connaissance l'aéronautique ne fonctionne pas sous androïd... Ils ont leur propre OS temps réel et pourraient même décider de laisser plusieurs cœurs au repos... Enfin s'ils voulaient utiliser des cœur ARM, l'alliance documenté le design ou permet de travailler sous licence... Ils n'ont qu'à joindre le consortium déjà existant et créer une branche spéciale temps réel et logiciels critiques... Bref, Apple n'a rien à voir avec tout cela, encore u n truc de journaliste pour être lu...

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tori
26/06/2014 21h16 - tori

iPhone, Apple, vivement que cette marque tombe en désuétude. C'est insupportable de se la bouffer dans tous les articles quel que soit le sujet. Ca fait "hype" , c'est un symbole et ça s'indexe bien sur les moteurs de recherches mais je suis partisan du "rendre à césar ce qui est à césar", L'iPhone n'est ni le premier ni le meilleur des smartphones il ne mérite pas tant d'éloge. Bref recentrage sur le sujet : Je pense que l'aéronautique n'est pas seul à avoir ce problème. le spatial aussi ainsi que le ferroviaire probablement. De plus Je ne peux m'empêcher de ressentir un certain amateurisme sur le fonctionnement d'un processeur. Peut être parce que le sujet n'est que survolé. Quid du code qui est une source d'erreur bien plus important et aussi très couteux à adapter au multi-coeur ? Si le problème in fine est de ne pas pouvoir garantir le produit plus de 3 ans, prévoir son remplacement me semble bien moins onéreux que de concevoir une architecture spécifique soumit à l’obsolescence.

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