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Des interconnexions à la vitesse de la lumière

R. L.
L'intégration de fonctions photoniques sur des puces en silicium va faire entrer les transmissions optiques à l'intérieur des ordinateurs et des smartphones.

L'INNOVATION

Imaginez un ordinateur où les interconnexions de puce à puce et de carte à carte sont optiques. Ceci sera possible grâce aux circuits photoniques en silicium. Les transmissions optiques se limitent aujourd'hui au monde des télécoms.Elles utilisent des systèmes photoniques trop gros, trop chers et trop complexes à mettre en oeuvre, réalisés dans des semiconducteurs III-V comme l'arséniure de gallium. L'objectif des recherches est d'en réduire la taille et les coûts en les intégrant dans des puces en silicium. De quoi les mettre à la portée d'applications grand public comme les micro-ordinateurs, les tablettes ou les smartphones.

LES AVANTAGES

Le passage à des interconnexions optiques met les échanges de données à l'intérieur de l'ordinateur à la vitesse de la lumière. Les goulets d'étranglement, liés aux interconnexions électriques actuelles, disparaissent. Tout comme les contraintes de dissipation thermique ou de distance. Il devient possible d'exploiter au mieux la puissance des processeurs. Le concepteur peut optimiser davantage la disposition des composants sur la carte ou dans le système. Pour l'utilisateur, ceci se traduit par un ordinateur portable plus rapide, plus autonome et plus efficace sur le plan énergétique.

LES DÉFIS À RELEVER

L'électronique et l'optique sont deux mondes différents. La difficulté est de marier les deux dans un système électronique. Mais le gros problème vient du silicium. On sait aujourd'hui en faire des composants photoniques pour le guidage, la modulation, le filtrage, la séparation ou le multiplexage de la lumière. Mais pas pour l'émission dans les longueurs d'onde de 1,3 à 1,55 nm non absorbées par la fibre optique. Il reste donc à trouver le moyen de réaliser des diodes lasers en silicium. Les pistes à l'étudeconsistent à modifier les propriétés optiques du matériau en lui associant des terres rares ou en bricolant sa structure cristalline à l'échelle nanométrique.

LES PIONNIERS

IBM travaille sur le sujet depuis 10 ans et dispose de toutes les pièces du puzzle nécessaire à la réalisation de circuits photoniques complet de 4 x 4 mm. Il est l'industriel le plus proche de l'industrialisation. Mais sa technologie, basée sur une combinaison de silicium-germanium, risque de se cantonner aux supercalculateurs, serveurs et data centers.

- Intel vise en revanche les applications grand public. Il a dévoilé un émetteur-récepteur capable de relier deux cartes électroniques d'ordinateur à 50 Gbit/s. Sony a fait une démonstration similaire. En France, le plus actif sur le sujet est le III-V Lab, un labo commun entre Alcatel-Lucent, Thales et le CEA-Leti.

COMMERCIALISATION

2015-2017

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