Les processeurs Silicon Photonics communiquent avec la lumière

Si des éléments optiques sont intégrés dans un processus CMOS standardisé, on parle alors de photonique sur silicium. Cette technologie est considérée comme une lueur d’espoir depuis deux décennies, puisqu’elle permet aux processeurs de communiquer avec la lumière. Globalfoundries a réussi pour la première fois à fabriquer des circuits logiques, des circuits haute fréquence et des convertisseurs optiques en un seul processus.

La photonique sur silicium réalise une percée

La connexion de puces individuelles entre elles est devenue un goulot d'étranglement dans la fabrication de puces ces dernières années, c'est pourquoi les entreprises recherchent depuis un certain temps une autre option. C’est là qu’intervient Silicon Photonics, qui vise à permettre la communication entre processeurs utilisant la lumière.

L’avantage est que, par rapport aux électrons classiques, la lumière peut transporter des données sur des distances moyennes et longues avec moins de pertes, plus rapidement et avec un taux d’erreur plus faible. En même temps, cela permet d’imager plusieurs bits en parallèle grâce à différentes longueurs d’onde.

Globalfoundries annonce désormais qu'il est le premier fabricant au monde à pouvoir produire des circuits logiques, haute fréquence et des convertisseurs optiques en un seul processus. Des tranches courantes de 300 mm sont utilisées. Le processus de fabrication s'appelle GF Fotonix et sera utilisé pour la première fois au GF Fab 8 à Malte, New York.

Que fait GF Fotonix ?

GF Fotonix fabrique non seulement les composants CMOS nécessaires aux processeurs et à la mémoire, mais également des composants haute fréquence et des pièces optiques en un seul processus. La puce obtenue peut ensuite être directement connectée à une fibre qui fait office de guide de lumière.

Les composants haute fréquence modulent les données en un signal de 300 GHz, tandis que les composants optiques les convertissent en lumière et inversement pour assurer la communication. Par rapport aux solutions multipuces classiques, des débits de données plus élevés sont ici possibles car tout se passe sur le même semi-conducteur.

Selon GF, il devrait être possible d'atteindre un débit de 0,5 Tbps par fibre. Les chiplets eux-mêmes communiquent à un débit compris entre 1,6 et 3,2 Tbps avec quatre à huit fibres. Cette technologie devrait constituer un grand pas en avant, notamment pour les grands centres de données et les ordinateurs hautes performances, en augmentant sensiblement la vitesse de transmission des données.

En collaboration avec Ansys, Cadence et Synopsys, Globalfoundries proposera la technologie dans un kit de conception de processus (PDK) à partir d'avril 2022, qui sera mis à la disposition des clients pour la fabrication de semi-conducteurs.