Des flux records grâce au silicon Photonics

Intégrer des composants laser optiques sur un wafer, tel est le procédé du photonique sur silicium dont l’objectif est d’éliminer les goulots d’étranglement
des interconnexions dans les data centers et les backbones des opérateurs.

Comment répondre aux besoins colossaux en bande passante dans les data centers et les backbones des opérateurs, tout en réduisant la consommation d’énergie ? Réponse : par la photonique intégrée sur du silicium dont l’idée est d’embarquer, sur des substrats en silicium, des composants laser optiques. Ces derniers fabriqués en semiconducteurs (appelés III/V) ne peuvent, en revanche, pas être conçus en silicium qui ne génère pas correctement de la lumière. L’astuce est donc de découper des vignettes de lasers optiques, et de les coller sur une galette de silicium où sont déjà intégrés les autres composants. En se servant du silicium en tant que socle de base comme le font nos processeurs CPU et GPU, les fondeurs répondent à deux éléments clés pour une industrialisation en volume : la réduction d’énergie et un faible coût de production. Bien sûr, le principal avantage de cette technologie est d’offrir des débits très élevés de 50 Gbps à 400 Gbps, voire 800 Gbps sur des distances de quelques dizaines de kilomètres. Pour y arriver, les industriels exploitent des technologies de multiplexage qui génèrent des longueurs d’onde lumineuse multiples, chacune portant son flux de données indifféremment. Mais tous les flux sont transportés dans une même fibre optique.

TECHNOLOGIE APPÉTISSANTE

En France, le CEA-Leti contribue déjà depuis quelques années au développement de la filière photonique sur silicium en accompagnant des startups comme Scintil Photonics, laquelle a levé 4 M€ en 2019. Le CEALeti développe aussi cette technologie pour des fournisseurs internationaux. Voilà qui suscite de nombreux intérêts, déjà, au niveau européen. En effet, elle est portée par le Vieux Continent autour de Plat4M qui réunit des centres de R&D. Dans le même ordre d’idée, ePIXfab, une alliance européenne pour la photonique sur silicium créée en 2006, promeut les applications autour de ce procédé. De nombreuses startups attisent l’appétit des grands groupes comme Nokia qui a racheté en mars 2020 l’américain Elenion Technologies. Citons également Cisco, acquéreur de Luxtera en 2019 qui conçoit des composants photoniques sur silicium 100GbE – 400GbE. Il faut dire que les enjeux sont énormes. Selon le cabinet Yole Développement, la technologie photonique sur silicium atteindra 35 % du marché en 2025. Et elle sera utilisée essentiellement dans la communication à l’intérieur des data centers. À ce titre, Intel propose depuis cinq ans, des modules photoniques sur silicium, par exemple, sous la forme d’émetteurs-récepteurs à 100 Gbps, économes en énergie entre serveurs et data centers.