L'entreprise Franco-Italienne STMicroelectronics est à la tête d'un consortium de 24 acteurs européens qui entendent développer la photonique sur silicium. Les partenaires espèrent conquérir les marchés des data centers et de l'intelligence artificielle d'ici 2028.
Le projet d'envergure piloté par STMicroelectronics, baptisé STARLight et détaillé ce mardi 23 septembre, réunit à la fois des universités, comme celle de Paris-Saclay, et des entreprises et institutions technologiques de onze pays, comme Thales, Ericsson et le Commissariat à l'énergie atomique (CEA). Ensemble, ces acteurs veulent développer une ligne de production industrielle de circuits photoniques sur des plaquettes de 300 mm. Elle pourrait générer de grosses retombées et irriguer des secteurs allant des centres de données aux véhicules autonomes. Avec l'objectif de se démarquer du bloc sino-américain.
Les circuits photoniques européens visent 200 Gbits par seconde
Concrètement, qu'est-ce que la photonique sur silicium ? Imaginez remplacer les câbles électriques de votre ordinateur par des faisceaux lumineux, qui seraient à la fois plus rapides et moins gourmands en énergie. La technologie marie ici le silicium classique de nos puces avec la puissance de la lumière, pour faire circuler l'information. Une vraie prouesse qui promet de faire exploser les débits, tout en divisant la consommation électrique.
STMicroelectronics nous fait comprendre qu'il s'agit d'un vrai défi technique. Les équipes doivent créer des modulateurs capables de traiter plus de 200 gigabits par seconde sur chaque canal, soit l'équivalent de 25 films HD transmis simultanément. Autre prouesse attendue, celle qui consiste à intégrer directement des lasers miniaturisés sur chaque puce, une mission pas évidente car ces sources lumineuses doivent être à la fois ultra-compactes et ultra-fiables. Pour se donner une idée, on peut imaginer graver un phare sur une tête d'épingle !
De nouveaux matériaux comme le niobate de lithium ou le titanate de baryum seront explorés par des pointures comme Soitec, le CEA-Leti ou l'Université Paris-Saclay. Ces nouveaux composés, aux noms qui peuvent rappeler aux réfractaires les traumatismes des cours de chimie, pourraient révolutionner les performances des circuits de demain. D'autant plus que le but poursuivi reste de construire une souveraineté technologique européenne face aux mastodontes américains et asiatiques.
Des applications qui vont changer nos vies
Les data centers représentent la première application concrète de STARLight. Ces gigantesques centres de calcul, véritables poumons d'Internet, ont un besoin croissant de débits toujours plus élevés. Le projet, auquel Thales est associée, développe donc des démonstrateurs basés sur la technologie PIC100, qui atteignent 200 gigabits par seconde. Dans un second temps, les équipes viseront des prototypes encore plus performants à 400 Gbits/s par canal, de quoi transférer des téraoctets de données en un clin d'œil.
L'intelligence artificielle est un autre pan majeur du projet. STARLight développe un processeur photonique spécialisé dans les opérations tensorielles, ces calculs de multiplication matricielle qui constituent le cœur des algorithmes d'apprentissage automatique. Concrètement, les réseaux de neurones artificiels reposent entièrement sur ce type de calculs répétitifs. L'avantage de la photonique est alors de traiter ces opérations avec une efficacité énergétique bien supérieure aux puces électroniques traditionnelles.
Les télécoms et l'automobile complètent le tableau. Ericsson planche sur des commutateurs optiques pour booster les réseaux 5G, tandis que SteerLight développe des capteurs LiDAR nouvelle génération pour les voitures autonomes. Ces technologies, aujourd'hui dans les laboratoires, équiperont demain nos smartphones et nos véhicules. L'Europe a-t-elle les cartes en main pour reprendre l'avantage technologique face à ses concurrents ? Réponse d'ici 2028.
