Grâce aux scientifiques d'IBM, remplacer les fils de cuivre par de la lumière pour transférer des données à des vitesses améliorées et avec une efficacité énergétique optimale est à portée de main.

Lors des récents symposiums 2017 sur la technologie et les circuits VSLI à Kyoto au Japon, Des chercheurs d'IBM ont présenté leurs travaux révolutionnaires sur un récepteur optique coûteux de 60 gigabits par seconde (Gb/s).

Ayant une mise en œuvre de puissance inférieure, ce récepteur optique offre un nouveau paradigme pour la technologie d'interconnexion et a le potentiel de remplacer les interconnexions en cuivre à 56 Gb/s. En outre, un émetteur optique correspondant devrait suivre l'année prochaine. Les deux dispositifs se complèteront pour former un récepteur optique complet construit en CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor) et promettent d'être plus rentables que les interconnexions en cuivre standard.

ingénieur électricien IBM, Alessandro Cevrero, nous en dit plus sur le développement de ce récepteur optique à faible coût dans cette courte interview.

Alors, que développez-vous exactement ?

Alessandro Cevrero (AC) :Pour être exact, nous développons un récepteur optique 60 gigabits par seconde à voie unique avec signalisation de non-retour à zéro (NRZ), ciblant des liaisons basées sur un laser à émission de surface à cavité verticale multimode à faible coût (VCSEL). Conçu en finFET CMOS 14 nanomètres (transistor à effet de champ fin), le récepteur est doté d'une mise en œuvre à faible consommation d'énergie avec une tolérance de gigue élevée permise par l'horloge numérique et la récupération des données.

Pouvez-vous expliquer en quelques mots ce que signifie cette nouvelle technologie ?

(AC) :En gros, nous pourrons remplacer les liaisons électriques dans l'interconnexion courte de processeur à processeur, processeur à mémoire, d'un tiroir à l'autre à l'intérieur d'un rack et d'un rack à un commutateur de niveau 1 dans un centre de données.

Quel est l'avantage là-dedans ?

(AC) :En fait, c'est assez révolutionnaire car dorénavant toutes les interconnexions au-dessus de 1m seront éventuellement converties de l'électrique à l'optique, qui est non seulement plus économe en énergie, il fournit également beaucoup plus de bande passante. Contrairement aux liaisons optiques, les liaisons électriques nécessitent une égalisation complexe pour des volumes de données élevés et, par conséquent, consommer plus d'énergie. Notre technologie bat la concurrence car sa consommation d'énergie est bien inférieure - 120 milliwatts (mW) pour le récepteur et éventuellement 300 milliwatts (mW) pour l'émetteur-récepteur complet. Quoi de plus, la longueur de câble de notre solution optique s'étend jusqu'à 100 mètres – une énorme différence par rapport à l'offre limitée de deux mètres de liaisons électriques.

Pouvez-vous expliquer la fonction de la matrice CMOS ?

(AC) :Implémentation de l'intégralité du récepteur 60 Gb/s sur une petite puce CMOS, double la vitesse de transmission, essentiellement en réduisant de moitié le coût par gigabit par seconde. Essentiellement, notre travail démontre qu'un CMOS peut atteindre une bonne sensibilité optique à des débits de données supérieurs à 32 Gb/s à une consommation d'énergie beaucoup plus faible qu'une solution SiGe, par exemple. Cette technologie photonique CMOS révolutionnaire permet une plus grande proximité avec le processeur ou la puce de commutation, qui offre une sensibilité supérieure (-9 décibels-milliwatts), permet une connectivité à bande passante élevée et est idéal pour les exigences de débit élevé du cloud computing.

Est-ce difficile de réussir cela ? Des défis majeurs ?

(AC):Comme le signal vers le récepteur est plutôt faible, le plus grand défi est d'amplifier le signal sans corrompre l'information. Pour retirer cela, nous devons nous assurer que nous pouvons transférer les données de manière fiable. Cela nécessite d'atteindre un taux d'erreur sur les bits (BER) de 10 -12, ce qui signifie essentiellement que lors de la transmission de 1012 bits, un seul pourrait être incorrect. A ce niveau, nous serions en mesure de déployer nos récepteurs dans un véritable centre de données.

Quelles sont les prochaines étapes de votre recherche ?

(AC) :Nous travaillons actuellement sur un prototype ciblant au-dessus de 70Gb/s. Nous avons également déjà fabriqué un émetteur optique, dont les mesures devraient commencer au quatrième trimestre de cette année.