Paris – Les chercheurs des
Laboratoires Intel viennent d’accomplir un nouveau pas en avant dans le domaine
des puces photoniques à cristaux de silicium. Ils ont en effet obtenu des
performances record à partir d’une photodiode à avalanche (Avalanche
Photodetector, APD) à base de silicium, qui serait susceptible de dégager une
réduction des coûts et des gains de performances par rapport aux composants
optiques du marché. Les résultats de ces recherches sont publiés aujourd’hui
dans la revue scientifique Nature Photonics.
Les puces photoniques appliquent une
technologie nouvelle qui, à partir de silicium, permet la transmission
d’informations entre ordinateurs et autres appareils électroniques sous forme
photonique, c’est-à-dire optique et non plus électrique comme actuellement. Ces
composants viendront répondre aux impératifs de bande passante des applications
informatiques qui feront intervenir de très volumineuses données, comme
l’évolution de la télémédecine et des images de synthèse.
La transmission ultrarapide des
données sera ainsi une caractéristique incontournable des futurs ordinateurs
dotés de processeurs très multicœurs. Or les puces photoniques à cristaux de
silicium pourraient fort bien répondre à cet enjeu en augmentant radicalement
la vitesse de ces transmissions et en réduisant les coûts de fabrication. Cette
avancée fait suite à d’autres percées des Laboratoires Intel, matérialisées
notamment par des modulateurs optiques ultrarapides à base de silicium et par
des lasers silicium hybrides. L’association de ces technologies
pourrait ainsi conduire à l’avènement de divers types d’appareils numériques
entièrement nouveaux, capables de performances très largement supérieures à ce
qu’il est possible actuellement.
La photodiode à avalanche dont il est
question ici a été réalisée par une équipe dirigée par des chercheurs des
Laboratoires Intel. Comme l’indique son nom anglais, il s’agit d’un
photodétecteur qui, par détection de la lumière et par amplification des
signaux lumineux en les dirigeant sur des cristaux de silicium, dispose d’une
sensibilité extrême. Grâce à ces cristaux et à un traitement CMOS, elle
parvient en effet à un GBWP (Gain-Bandwidth Product, gain multiplié par largeur
de bande) de 340 GHz, ce qui représente le meilleur résultat jamais obtenu
par un APD sur ce critère de performances. Ce record ouvre la porte à une
réduction du prix de revient de liaisons optiques d’une bande passante de
40 Go/s voire davantage et démontre pour la première fois qu’une puce
photonique est capable de dépasser en performances ses homologues à base de
matériaux classiques, mais onéreux, tels que le phosphure
d’indium (InP).
Mario
Paniccia, Intel Fellow et directeur du Photonics Technology Lab d’Intel :
« Les résultats de ces recherches constituent un nouvel exemple des
applications du silicium pour la création de circuits optiques
ultraperformants.
Outre les communications optiques, ces APD à cristaux de silicium sont en effet
susceptibles de trouver un débouché dans les domaines de la détection, de
l’imagerie, de la cryptographie quantique et de la biologie. »
Ce projet a été mené en collaboration
avec des chercheurs du secteur privé et du monde universitaire et a été
cofinancé par la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), agence du département de la Défense des Etats-Unis. C’est la société Numonyx,
grand fabricant de puces NOR, NAND et RAM ainsi que de mémoires rémanentes à
changement de phase, qui a prêté au projet son expérience de la
production : « Cette percée est un excellent exemple du potentiel que
représente l’association de notre entreprise et de la société Intel. Nous
souhaitons d’ailleurs renforcer encore ces liens pour ainsi parvenir à de nouvelles
avancées dans le domaine du silicium photonique », souligne Yonathan Wand,
Vice President de Numonyx chargé de la production.
Les Prof. Joe Campbell de
l’université de Virginie et John Bowers de l’université de Californie à Santa
Barbara, tous deux spécialistes des ADP, sont par ailleurs intervenus sur le
projet en tant que consultants et ont apporté leur concours pour les
essais : « Cet ADP exploite les caractéristiques inhérentes — et
supérieures — du silicium en termes d’amplification à haute vitesse et sa capacité
à déboucher sur des technologies optiques innovantes. Nous avons été très
heureux de travailler sur ce projet et nous continuerons de collaborer avec
Intel pour concrétiser tout ce potentiel », a déclaré le Prof. John
Bowers.
Intel
Corporation (NASDAQ : INTC)
Numéro un mondial du circuit intégré
et du semi-conducteur, Intel met au point des technologies, élabore des
produits et entreprend des actions pour faire progresser en permanence les
modes de vie et de travail. Des informations complètes sur la société sont
disponibles sur le site Internet d’Intel à partir de la page www.intel.fr ou blogs.intel.com 
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