Les connexions de données électroniques au sein et entre les puces électroniques deviennent de plus en plus un goulot d'étranglement dans la croissance exponentielle du trafic de données dans le monde. Les connexions optiques sont les successeurs évidents, mais la transmission de données optiques nécessite une source de lumière nanométrique adéquate, et cela a fait défaut. Les scientifiques de l'Université de technologie d'Eindhoven (TU/e) ont maintenant créé une source lumineuse qui a les bonnes caractéristiques :une nano-LED qui est 1000 fois plus efficace que ses prédécesseurs, et est capable de gérer des vitesses de données en gigabits par seconde. Ils ont publié leurs découvertes dans la revue en ligne Communication Nature .

Nano- ou microwatts

Les câbles électriques atteignant leurs limites, les connexions optiques comme la fibre de verre deviennent de plus en plus la norme pour le trafic de données. Sur de plus longues distances, presque toutes les transmissions de données sont optiques. Dans les systèmes informatiques et les puces électroniques, trop, la croissance du trafic de données est exponentielle, mais ce trafic est toujours électronique, et cela devient de plus en plus un goulot d'étranglement. Étant donné que ces connexions (« interconnexions ») représentent la majorité de l'énergie consommée par les puces, de nombreux scientifiques du monde entier travaillent à la mise en place d'interconnexions optiques (photoniques). La source lumineuse qui convertit les données en signaux lumineux doit être suffisamment petite pour s'adapter aux structures microscopiques des micropuces. À la fois, la capacité de sortie et l'efficacité doivent être bonnes. Surtout l'efficacité est un défi, comme petites sources lumineuses, alimenté par des nano- ou microwatts, ont toujours été très inefficaces à ce jour.

Moins de lumière est perdue

Des chercheurs de la TU Eindhoven ont maintenant développé une diode électroluminescente (LED) de quelques centaines de nanomètres avec un canal lumineux intégré (guide d'ondes) pour transporter le signal lumineux. Cette nano-LED intégrée est 1000 fois plus performante que les meilleures variantes développées ailleurs. Les chercheurs basés à Eindhoven ont notamment fait des progrès dans la qualité du couplage intégré de la source lumineuse et du guide d'ondes, grâce à quoi beaucoup moins de lumière est perdue et donc beaucoup plus de lumière pénètre dans le guide d'ondes. L'efficacité de la nouvelle nano-LED se situe actuellement entre 0,01 et 1%, mais les chercheurs s'attendent à être bien au-dessus de ce chiffre bientôt grâce à une nouvelle méthode de production.

Membrane

Une autre caractéristique clé de la nouvelle nano-LED est qu'elle est intégrée dans un substrat de silicium sur une membrane de phosphure d'indium. Le silicium est le matériau de base des micropuces mais ne convient pas aux sources lumineuses contrairement au phosphure d'indium. Par ailleurs, les tests révèlent que le nouvel élément convertit rapidement les signaux électriques en signaux optiques et peut gérer des vitesses de données de plusieurs gigabits par seconde.

Les chercheurs d'Eindhoven pensent que leur nano-LED est une solution viable qui freinera la croissance du trafic de données sur les puces. Cependant, ils sont prudents quant aux perspectives. Le développement n'est pas encore au stade où il peut être exploité par l'industrie et la technologie de production qui est nécessaire doit encore démarrer.