STARLight va développer des solutions photoniques sur silicium
Pilotées par STMicroelectronics, le projet STARLight réunit des partenaires industriels et académiques avec pour ambition de faire de l’Europe un leader de la photonique sur silicium (SiPho).
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Piloté par STMicroelectronics, le consortium STARLight a été sélectionné par la Commission européenne dans le cadre de l’initiative EU CHIPS Joint Undertaking. Le projet STARLight réunit un consortium de 24 entreprises technologiques et universités, représentant 11 pays de l’Union Européenne, avec l’ambition de positionner l’Europe en tant que leader technologique dans le domaine de la photonique sur plaquette de silicium (SiPho) de 300 mm. L’objectif est d’établir une ligne de production à haut volume, de développer des modules optiques et de favoriser l’établissement d’une chaîne de valeur complète. D’ici à 2028, STARLight vise à développer des solutions orientées applications, en se concentrant sur des secteurs industriels tels que les marchés des data centers, des clusters d’intelligence artificielle (IA), des télécommunications et de l’automobile.
La photonique sur silicium est une technologie privilégiée pour gérer les interconnexions optiques des data centers et des clusters d’IA, tant dans la perspective d’une croissance « verticale » par plus de connexions optiques dans les serveurs (scale-up) « qu’horizontale » par l’augmentation du nombre de serveurs dans les clusters (scale-out), ainsi que pour d’autres technologies telles que le LIDAR, les applications spatiales et les processeurs photoniques d’IA nécessitant une meilleure efficacité énergétique et un transfert de données à faible consommation. Cette technologie allie les capacités de fabrication à haut rendement du silicium CMOS, couramment utilisé dans les circuits électroniques, avec les avantages de la photonique, qui utilise la lumière pour transmettre les données.
Relever des défis majeurs
Le développement de circuits intégrés photoniques (PIC – Photonic Integrated Circuits) devra relever plusieurs défis :
- Modulation à haut débit : la création de modulateurs haute efficacité capables de fonctionner à des débits supérieurs à 200 Gbits/s par voie constitue une priorité majeure.
- Intégration de lasers : le développement de lasers embarqués sur puce est critique pour les systèmes intégrés.
- Nouveaux matériaux : divers matériaux seront explorés avec des acteurs tels que Soitec, le CEA-LETI, L’imec, l’Université Paris-Saclay, III-V LAB, Lumiphase, et intégrés sur une seule plateforme photonique sur silicium novatrice de type silicium sur isolant (SOI), Niobate de lithium sur isolant (LNOI) ou Titanate de baryum (BTO).
- Encapsulation et intégration : l’optimisation de l’encapsulation et de l’intégration des circuits intégrés photoniques (PIC) aux circuits électroniques jouent un rôle primordial pour garantir l’intégrité du signal et réduire la consommation d’énergie.
Solutions dédiées à diverses applications
Data centers / Datacom
Le projet STARLight se concentre initialement sur la création de démonstrateurs datacom pour les data centers, basés sur la technologie PIC100, capables de gérer des débits allant jusqu’à 200 Gbits/s, avec des acteurs clés tels que ST, Sicoya et Thales. Il développera également des prototypes de systèmes de transmission optique en espace libre, conçus pour les communications spatiales et terrestres.
Par ailleurs, le projet s’appuiera sur l’expertise multidisciplinaire des principaux contributeurs pour orienter les efforts de recherche vers un démonstrateur optique à 400 Gbits/s par voie, utilisant de nouveaux matériaux, et visant la prochaine génération d’optiques enfichables.
Intelligence artificielle (IA)
Le projet STARLight vise à développer un processeur photonique, optimisé pour les opérations tensorielles telles que la multiplication matricielle vectorielle et les opérations de multiplication-accumulation, offrant des caractéristiques supérieures en termes de dimension, de rapidité de traitement des données et de consommation énergétique par rapport aux technologies existantes. Dans la mesure où les réseaux neuronaux, c’est-à-dire les algorithmes fondamentaux de l’IA, reposent largement sur des opérations tensorielles, améliorer leur efficacité est critique pour optimiser les performances du traitement de l’intelligence artificielle.
Télécommunications
Le projet STARLight prévoit de développer et de présenter des dispositifs photoniques sur silicium spécialement conçus pour l’industrie des télécommunications. Ericsson se concentrera sur deux concepts visant à améliorer l’efficacité des réseaux mobiles. Le premier consiste à développer un commutateur intégré permettant le déchargement optique (optical offload) au sein des réseaux d’accès radio (RAN), facilitant une gestion plus efficace du trafic de données. Le second concept explore la technologie Radio sur Fibre (RoF) en vue d’éloigner les circuits ASIC à forte consommation d’énergie des unités d’antenne, pour offrir ainsi une capacité accrue ainsi qu’une baisse des émissions de CO2. Pour sa part, Mbryonics développera une interface free space vers la fibre à la réception des communications optiques en espace libre (FSO), un élément clé dans la conception des systèmes de communication optique.
Automobile/Détection
Le projet STARLight démontrera également ses performances dans les applications de détection, et les liens étroits de Steerlight, un fabricant de capteurs LiDAR, avec les principaux constructeurs automobiles, contribueront à concrétiser cette réalité industrielle.
Dans le cadre du projet, Thales développera des capteurs capables de générer, distribuer, détecter et traiter avec précision des signaux aux formes d’onde complexes afin de démontrer des fonctionnalités clés. Plus largement, les résultats de ce projet devraient également profiter à l’ensemble de l’écosystème des fabricants de robots autonomes, tant pour les environnements intérieurs qu’extérieurs.
