Les scientifiques créent le premier processeur optique
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Pour la première fois, les chercheurs ont utilisé des techniques de fabrication existantes pour créer un processeur complexe qui utilise des connexions optiques. En gros, c’est un processeur qui utilise la lumière pour transmettre les données plutôt que des câbles électriques.
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Un processeur qui utilise des connexions optiques, au lieu de câbles électriques, était le rêve de plusieurs fabricants de puces, mais personne n’avait jamais réussi jusqu’à présent. Désormais, un prototype, décrit dans la revue Nature, offre une approche prometteuse et pratique. Ce processeur optico-électronique, développé par un groupe de chercheurs du MIT, de l’université de Californie et celle du Coloara, possède 70 millions de transistors et 850 composants optiques.
Le système utilise des fibres, des transmetteurs et des récepteurs optiques pour transférer les données entre un processeur et une puce de mémoire. Dans une démo, les chercheurs ont lancé un programme qui affiche et manipule une image 3D. Ce type de tâche nécessite des connexions optiques internes pour traiter les données et effectuer les instructions.
Les connexions optiques peuvent transférer plus de données que les connexions électriques tout en consommant la même quantité d’énergie. Le taux de transfert dans ce processeur optique est de 300 gigabits par seconde par millimètre carré et c’est 10 à 50 fois supérieur par rapport à un processeur électronique équivalent. Ce boost de la bande passante permet d’économiser beaucoup d’énergie dans les Datacenters selon Chen Sun, un chercheur de l’université de Californie. Il estime que 20 à 30 % de l’énergie dans les Datacenters est utilisée pour transférer les données entre le processeur, la mémoire et les cartes de réseau. Selon une analyse du Natural Resources Defense Council, les Datacenters aux États-Unis vont consommer 140 milliards de kilowatts-heures par an en 2020 avec un cout de 13 milliards de dollars et un poids carbone de 100 millions de tonnes métriques.
On utilise déjà les connexions optiques pour les télécommunications de longue distance, mais c’était un défi de les utiliser dans des processeurs et des serveurs. Les composants optiques sont chers et ils nécessitent des processus et des matériaux délicats qui sont quasi impossibles à intégrer dans les lignes de production existantes des semiconducteurs.
De plus, c’est encore plus difficile de placer des composants optiques et électroniques dans la même puce. Les chercheurs ont été capables de combiner des circuits simples avec des composants optiques et ces systèmes coûtent encore trop cher selon Sun. Ce chercheur et ses collaborateurs espèrent baisser les coûts en fabriquant leurs processeurs optiques dans des équipements de semiconducteur existants. Le prototype du processeur optique a été fabriqué par une usine qui est gérée par GlobalFoundries. Les chercheurs ont envoyé leurs designs et l’usine a fabriqué leur processeur photonique. Mais l’usine est de l’ancienne génération et il faudra plus de travail pour adapter les composants optiques dans les meilleurs processeurs actuels.
C’est un succès technologique considérable que d’avoir pu combiner une connexion optique dans un processeur en utilisant des méthodes de fabrication existantes selon Shayan Mookherjea, un ingénieur en électronique de l’université de Californie. Ce chercheur développe aussi des connexions optiques pour des Datacenters. Mais il note que ce processus implique de supprimer la partie en silicium pour éviter que la lumière puisse fuiter dans les composants actifs du processeur. Mais Sun est optimiste. En mai 2015, il a fondé une entreprise pour vendre les designs de son processeur. L’entreprise Ayar Labs développe des produits pour les Datacenters et elle pourrait proposer des processeurs optiques commerciaux dans les 2 prochaines années.
