Photonique au siliciumtechnologie de communication de données
Dans plusieurs catégories dedispositifs photoniquesLes composants photoniques en silicium sont compétitifs avec les dispositifs les plus performants, qui sont présentés ci-dessous. Nous considérons peut-être comme le travail le plus transformateur dans ce domainecommunications optiquesIl s'agit de la création de plateformes intégrées regroupant modulateurs, détecteurs, guides d'ondes et autres composants sur une même puce, permettant leur communication. Dans certains cas, des transistors sont également intégrés à ces plateformes, ce qui permet d'intégrer l'amplificateur, la sérialisation et la boucle de rétroaction sur une même puce. Compte tenu du coût de développement de tels procédés, cette approche se concentre principalement sur les applications de communication de données pair à pair. Par ailleurs, en raison du coût élevé de la fabrication des transistors, le consensus qui se dégage dans le domaine est que, du point de vue des performances et du coût, l'intégration de dispositifs électroniques par collage au niveau de la plaquette ou de la puce est la solution la plus pertinente dans un avenir proche.
Il est indéniable que la fabrication de puces capables de réaliser des calculs électroniques et d'assurer des communications optiques présente un intérêt majeur. Les premières applications de la photonique sur silicium concernaient principalement les communications de données numériques. Ceci s'explique par les différences physiques fondamentales entre les électrons (fermions) et les photons (bosons). Les électrons sont particulièrement adaptés au calcul car ils ne peuvent se trouver simultanément au même endroit. De ce fait, ils interagissent fortement. Il est donc possible d'utiliser des électrons pour construire des dispositifs de commutation non linéaires à grande échelle : les transistors.
Les photons possèdent des propriétés différentes : de nombreux photons peuvent se trouver au même endroit au même moment, et dans des circonstances très particulières, ils n’interfèrent pas entre eux. C’est pourquoi il est possible de transmettre des milliards de bits de données par seconde à travers une seule fibre optique : cela ne se fait pas en créant un flux de données avec une seule bande passante d’un térabit.
Dans de nombreuses régions du monde, la fibre optique jusqu'au domicile (FTTH) est le mode d'accès dominant, bien que cela ne soit pas le cas aux États-Unis, où elle est concurrencée par le DSL et d'autres technologies. Face à la demande croissante de bande passante, le besoin d'une transmission de données toujours plus efficace par fibre optique s'accroît également. La tendance générale du marché des communications de données est la suivante : plus la distance diminue, plus le prix de chaque segment baisse significativement, tandis que le volume augmente. Sans surprise, les efforts de commercialisation de la photonique sur silicium se sont concentrés sur les applications à court terme et à grand volume, ciblant les centres de données et le calcul haute performance. Les applications futures incluront la communication carte à carte, la connectivité à courte portée de type USB, et peut-être même, à terme, la communication entre cœurs de processeur, bien que l'avenir des applications cœur à cœur sur une puce reste encore incertain. Bien qu'elle n'ait pas encore atteint l'envergure de l'industrie CMOS, la photonique sur silicium est en passe de devenir un secteur important.
Date de publication : 9 juillet 2024