IBM rêve d’intégrer des connexions optiques dans ses puces

Comme d'autres fabricants de processeurs, IBM travaille à supprimer les fils de cuivre qui acheminent les signaux entre les composants d’un ordinateur. Le photodétecteur conçu dans ses laboratoires constitue une étape décisive.

Pierre Berlemont

01net.

le 05/03/10 à 11h45

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Faire circuler l'information dans un ordinateur à la vitesse de la lumière ou presque, tel est le but poursuivi par les fabricants de puces, Intel et IBM en tête. Il faut donc remplacer les électrons circulant dans les fils de cuivre par des photons se déplaçant dans des guides d'ondes. Avec deux avantages essentiels : une dissipation thermique moindre – donc une consommation électrique inférieure – et une vitesse de transmission plus élevée. Le photodétecteur, qui transforme une impulsion lumineuse en courant électrique, constitue un élément essentiel pour atteindre ce Graal. IBM vient d'en développer un particulièrement efficace : il fonctionne à 40 GHz, avec une capacité d'amplification du signal d'un facteur 10. Surtout, par rapport à d'autres prototypes existants, il fonctionne à faible tension : 1,5 V, contre 20 ou 30 V d'ordinaire.

Avalanche d'électrons

Photodétecteur vu au microscope (vue d'artiste).

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Il exploite le principe des photodiodes à avalanche : lorsqu'un photon vient le percuter, il libère une paire électron-trou, qui elle-même va générer d'autres paires électron-trou, et ainsi de suite, amplifiant le signal. Le tout sur une distance très courte, quelques dizaines de nanomètres, évitant ainsi de trop polluer le signal par des bruits parasites. Ce photodétecteur a été fabriqué à partir de semi-conducteurs ordinaires (silicium et germanium). La prochaine étape pour les chercheurs consistera à intégrer ce photodétecteur à des circuits CMOS complets et à augmenter encore l'effet avalanche. La mise en œuvre commerciale de circuits photoniques dans les PC n'est pas prévue avant cinq ou dix ans.

Les plus scientifiques de nos lecteurs pourront consulter l'article en ligne publié par la revue Nature (accès payant).