Des chercheurs du MIT avancent vers des communications plus efficaces et à bande passante accrue
Un programme de recherche dirigé par le MIT, visant à créer des microsystèmes capables de transmettre des données de manière durable avec une bande passante et une efficacité supérieures à celles actuellement disponibles, a réalisé plusieurs avancées significatives depuis sa création en 2022.
Parmi ces avancées, on trouve l’invention de dispositifs permettant une intégration plus simple des systèmes électroniques, qui manipulent les données par l’électricité, avec la photonique, qui opère de la même manière avec la lumière. Ces microsystèmes, les premiers de leur genre, devraient également être rentables, car ils peuvent être fabriqués à l’aide d’équipements existants dans des fonderies et des maisons d’emballage électroniques traditionnelles.
Anu Agarwal, responsable de FUTUR-IC au MIT, a déclaré lors d’un webinaire en avril que ces solutions intégrées électroniques-photoniques permettraient de passer de la transmission de données à des centaines de térabits par seconde à plus d’un pétaoctet par seconde. Un système avancé utilisant des optiques co-emballées peut offrir une bande passante améliorée et des économies d’énergie par rapport aux systèmes actuels, qui reposent uniquement sur l’électronique ou des optiques plug-in.
En 2021, les microprocesseurs, qui alimentent tout, des smartphones à l’imagerie médicale, ont été responsables d’environ 500 mégatonnes d’émissions de dioxyde de carbone équivalent sur leur cycle de vie. De plus, le monde produit chaque année plus de 50 millions de tonnes de déchets électroniques. Les centres de données, nécessaires pour des calculs complexes tels que la vidéo à la demande, devraient consommer près de 10 % de l’électricité mondiale d’ici 2030.
FUTUR-IC, financé par le National Science Foundation Convergence Accelerator, a été créé pour répondre à ces enjeux d’efficacité des ressources. L’intégration de la photonique avec l’électronique pourrait réduire la consommation d’énergie, car la transmission des données par la lumière est beaucoup plus économe en énergie.
Cependant, il reste difficile et coûteux de connecter les puces électroniques à leurs homologues photoniques dans un seul package, en partie en raison d’un écosystème de chaîne d’approvisionnement pour les optiques co-emballées encore immature.
Deux nouveaux dispositifs ont été développés dans le cadre de FUTUR-IC pour faciliter cette intégration. L’un d’eux, le couplage évanescent, a été présenté sur la couverture d’Advanced Engineering Materials l’année dernière. Un autre, connu sous le nom de couplage à index gradé (GRIN), a été rapporté dans le Journal of Physics: Photonics. Un troisième coupler a été développé par une équipe du MIT dirigée par le professeur Juejun Hu et a été publié dans Laser & Photonics Reviews.
Ces trois couplers représentent les premiers équivalents optiques des « solder bumps », qui permettent les connexions entre puces. Jusqu’à présent, il n’existait pas d’options analogues pour la photonique. Les chercheurs soulignent que pour intégrer la photonique avec l’électronique, il sera nécessaire d’utiliser à la fois des bumps métalliques et optiques.
FUTUR-IC est organisé autour de trois dimensions : la technologie, l’innovation de la chaîne de valeur et la main-d’œuvre. Dans le cadre de l’innovation de la chaîne de valeur, les chercheurs ont développé un nouvel outil, Earthster, pour aider les entreprises à prendre des décisions en matière de durabilité.
FUTUR-IC a également mis en place plusieurs programmes pour former la main-d’œuvre de demain dans le domaine des microprocesseurs de nouvelle génération, incluant des cours en ligne sur l’efficacité des ressources en semi-conducteurs.
Source : MIT News.
