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Intel accélère la photonique sur silicium
Les processeurs informatiques d'aujourd'hui sont des appareils strictement électroniques, transmettant des données au moyen d'électrons voyageant à travers des fils de cuivre. Mais cette technologie est relativement lente et produit de la chaleur. Aujourd'hui, des chercheurs d'Intel ont développé un dispositif optique qui pourrait jouer un rôle clé dans le remplacement des électrons et des fils de cuivre par des photons et des faisceaux lumineux. L'équipe a fait la démonstration d'un modulateur au silicium record qui peut coder des données à une vitesse de 30 gigabits par seconde, soit presque aussi vite que de nombreux modulateurs sans silicium actuellement utilisés dans le matériel de fibre optique.
Le modulateur au silicium le plus rapide au monde, développé par des chercheurs d'Intel, peut écrire 30 gigabits de données sur un faisceau de lumière chaque seconde. C'est plus de 8 000 photos numériques par seconde.
Un modulateur au silicium qui peut fonctionner à ces vitesses, explique Mario Paniccia, chercheur chez Intel et directeur du Silicon Photonics Technology Lab, pourrait permettre de concevoir des ordinateurs plus rapides qui incluent des puces photoniques. De plus, selon Paniccia, cela pourrait faire partie d'une puce photonique tout en silicium qui pourrait être utilisée dans les réseaux de fibre optique. Étant donné que les dispositifs en silicium sont faciles à produire en masse et relativement peu coûteux, les puces pourraient remplacer le matériel réseau plus coûteux, réduisant ainsi le coût de la bande passante.
Historiquement, les dispositifs photoniques tels que les modulateurs et les lasers ont été fabriqués à partir de semi-conducteurs exotiques et coûteux tels que le phosphure d'indium. En 2004, cependant, le groupe de Paniccia a montré qu'avec une ingénierie intelligente, ils pouvaient faire fonctionner un modulateur au silicium à un gigabit par seconde. En 2005, ils ont augmenté sa vitesse à 10 gigabits par seconde et ont construit un laser au silicium étonnamment bon (voir Intel's Breakthrough ). Tout au long de 2006, les chercheurs ont peaufiné leur conception originale pour rendre le laser au silicium plus efficace et plus facile à fabriquer (voir Apporter de la lumière au silicium ).
Le groupe Intel a essentiellement démystifié le mythe selon lequel le silicium n'est pas bon pour la photonique, dit Alan Willner , professeur de génie électrique à l'Université de Californie du Sud à Los Angeles. Et tandis que le laser au silicium est important, dit-il, un modulateur rapide est crucial. Les modulateurs de pointe d'aujourd'hui fonctionnent à 40 gigabits par seconde, et pour que le silicium soit compétitif en tant que matériau optique, il doit fonctionner à des vitesses comparables. Le modulateur au silicium à 30 gigabits par seconde d'Intel est donc un gros problème, dit-il.
Au cœur de la conception du modulateur au silicium se trouve une diode, similaire à celles que l'on trouve en électronique. La lumière pénètre dans un modulateur par une extrémité de l'appareil et est divisée en deux faisceaux. Les deux faisceaux traversent des diodes au silicium. Lorsqu'une tension est appliquée à ces diodes, elles décalent la phase ou la position de l'onde lumineuse. Ce déphasage est ce qui encode les données : selon la phase de la lumière, il peut représenter un un ou un 0 .
La recherche, publiée cette semaine dans Optique Express , détaille la conception et la fabrication d'un seul modulateur au silicium de 30 gigabits par seconde. En modifiant légèrement la composition chimique des diodes, Paniccia espère atteindre les mêmes taux que les modulateurs sans silicium disponibles dans le commerce. Nous pensons que cette conception sera extensible à 40 gigabits par seconde à l'avenir, dit-il.
Paniccia s'attend à ce que d'ici 2010, les modulateurs ou lasers photoniques au silicium soient prêts à être commercialisés dans l'industrie de la fibre optique. Mais, dit-il, l'objectif de son équipe est de construire une puce photonique intégrée. La partie vraiment excitante est qu'une fois que vous avez ces blocs de construction, vous pouvez les intégrer ensemble, dit-il. Si vous prenez 25 de ces lasers [au silicium] et que vous les dirigez dans un réseau de 25 modulateurs, alors vous avez un térabit d'informations sur un morceau de silicium de la taille de mon ongle.