AMD travaille secrètement sur les technologies photoniques. Bien qu’il s’agisse d’un développement attendu – la photonique est l’un des domaines technologiques en herbe pour les systèmes informatiques classiques et quantiques – il représente un nouveau lieu pour l’entreprise elle-même.
Les informations proviennent d’un brevet récemment publié, qu’AMD a initialement déposé aux États-Unis en 2020. Dans ce brevet, la société décrit un système qui permettrait aux systèmes de communication basés sur la photonique d’être directement connectés à une puce.
La photonique tire parti de la vitesse de la lumière, ce qui permet des taux de transmission d’informations beaucoup plus rapides et augmente l’efficacité énergétique (car il n’y a pas de perte de résistance électrique des supports habituels, tels que le cuivre). Le travail d’AMD en reliant directement les faisceaux de lumière à une matrice permettrait d’améliorer la latence et la consommation d’énergie, ce qui, à son tour, améliorerait à la fois les performances et l’évolutivité.
Le brevet – comme la plupart des brevets – est flou. Il décrit généralement les étapes de fabrication nécessaires pour fabriquer une puce capable de gérer des entrées et des sorties basées sur la photonique. La fabrication d’une telle puce serait nécessairement différente de celles que l’entreprise fabrique aujourd’hui et impliquerait l’intégration d’une puce photonique et d’une puce de silicium au-dessus d’une couche de redistribution organique (ORDL).
Dans les approches actuelles, ces couches manquent de la partie organique (le O dans RDL) et sont généralement des interconnexions à base de métal qui redistribuent l’accès aux E/S à différentes parties de la puce, un peu comme la technologie Through-Silicon-Vias (TSV) de TSMC. qui permet l’intégration de puces 2D et 3D. Nous assistons donc à une approche qui n’est pas sans rappeler l’utilisation de matériaux organiques dans les téléviseurs et moniteurs OLED, qui dans ce cas sont utilisés pour émettre de la lumière en fonction des fréquences électriques auxquelles ils sont exposés.
Un SoC (System-on-Chip) typique est ensuite ajouté au-dessus de cette couche organique, lui permettant de recevoir les impulsions lumineuses redistribuées qui feraient entrer et sortir les informations de la puce elle-même. Le SoC calcule les informations et les transmet à la puce photonique – placée à côté d’elle – à travers la couche organique elle-même. Cette puce photonique transmettrait ensuite les informations via un câble à fibre optique là où elles doivent aller. Et selon le brevet d’AMD, ces trois composants pourraient tous être fabriqués sur leurs propres substrats de tranches — facilitant le processus de fabrication — tout en étant emballés ensemble par la suite.
Le brevet d’AMD montre que l’entreprise cherche des moyens d’améliorer l’évolutivité qui vont au-delà de ce que permettent les semi-conducteurs conventionnels. Alors que les avantages des transistors de plus en plus denses ont diminué ces dernières années, alors que les exigences de calcul n’ont fait qu’augmenter, les concepteurs de puces ont dû commencer à chercher des moyens plus créatifs d’améliorer les performances et, surtout, l’efficacité énergétique.
Il est peu probable que ces technologies soient bientôt intégrées dans des produits, sans parler de votre magasin de matériel informatique voisin. Mais la technologie a un moyen de descendre plus bas dans l’échelle des coûts. Alors que les applications hybrides initiales de la photonique et du SoC classique pourraient être dans quelques années, de tels sites de conception de puces sont indispensables pour une mise à l’échelle supplémentaire dans les environnements de calcul haute performance (HPC) – où les gros sous sont faits.
Ces derniers ont également atteint les limites de la capacité de refroidissement de l’air pour les puces de plus en plus denses, plus économes en énergie, mais finalement plus gourmandes en énergie – et eux aussi recherchent des idées originales pour permettre une mise à l’échelle accrue – des idées comme le refroidissement par immersion liquide. La capacité de la photonique à transmettre des informations sans ajouter de chaleur à ces systèmes, tout en améliorant la vitesse des communications et l’efficacité énergétique, semble être une valeur sûre.