La bonne optique de la photonique silicium: la lumière naviguant sereinement sur une fibre

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  • Colonne Pourquoi diable Cisco voudrait-il pousser la fibre vers votre bureau?

    C’est une bonne question. Même les maisons de montage vidéo modernes se contentent de 10 Gbe aux postes de travail, et la plupart d’entre nous ne sont pas des maisons de montage vidéo modernes. Même le Wi-Fi peut fournir de manière fiable des vitesses égales ou proches du gigabit. Non, vous n’avez pas besoin de fibre pour votre bureau. Mais ne me dis pas que tu n’aimes pas ça de toute façon, juste pour le geek.

    Et c’est la vraie raison pour laquelle Cisco a fait cela. Ce n’est pas celui qui s’adapte aux fiches techniques ou aux cas d’utilisation – du moins pas aux cas d’utilisation d’aujourd’hui. Il doit savoir pourquoi et vous devez savoir comment une partie de la physique du solide crée tout un champ de bataille dans le centre de données, un champ de bataille où Cisco verrouille les cornes avec Intel, et comment certains paris à long terme peuvent être sur le point de payer . Mais en fin de compte, tout dépend du photon par rapport à l’électron.

    La puissance brute de l’informatique – puissance brute utile et payante – est souvent limitée par la bande passante, plus que le calcul ou le stockage. Nous sommes devenus étonnamment aptes à créer d’énormes océans de données et des armadas presque infinies de processeurs pour les naviguer, mais faire entrer et sortir l’un de l’autre continue de heurter les barrières de la vieille physique ennuyeuse.

    Les signaux électriques ont besoin de beaucoup de puissance pour surmonter le bruit à des vitesses élevées et se dissipent rapidement dans les pertes de câblage. Le sans fil est pire. La lumière, cependant, navigue sereinement sur une fibre, indifférente aux interférences et avec une infime fraction de watts électroniques par bit. Un petit photon va très loin.

    L’équation standard a été d’avoir une signalisation électrique dans une zone concentrée, se convertissant en lumière sur de plus longues distances. La conversion est relativement coûteuse, nécessitant des composants optiques qui, par rapport aux puces, sont complexes, fastidieux et exotiques.

    Cela ne s’adapte pas bien. La signalisation électrique évolue beaucoup mieux. La même loi magique de Moore en silicium qui nous a donné des mers de cœurs gigahertz pour la tuppence a fait à peu près la même chose pour les technologies qui pilotent des bus et des réseaux de données locaux très rapides.

    Mais le silicium a une autre astuce: il peut créer et détecter la lumière. Pourquoi ne pas remplacer le matériel optique coûteux, fastidieux et encombrant par des circuits en silicium? C’est l’idée derrière la photonique sur silicium.

    Passer au monde réel

    Intel et Cisco aiment la photonique sur silicium. Beaucoup. Eux et d’autres pensent que cela peut augmenter considérablement la connectivité et la bande passante tout en réduisant les coûts et la puissance. Ce que c’est possible – mais cela a été long à venir.

    Intel est un pionnier. Il a d’abord exposé sa photonique au silicium en public il y a environ 15 ans, quand il a prédit que nous utiliserions tous la lumière, pas le cuivre, pour connecter nos circuits ensemble non seulement d’une boîte à l’autre, mais à l’intérieur, remplaçant une grande partie du câblage en cuivre entre chips. Térabits illimités pour des puissances minimes dans de très petits espaces, a promis la société, dès qu’elle a résolu quelques petits défis de production.

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    Vous avez peut-être remarqué que votre poste de travail 2021 n’est pas une mer de lumière à l’intérieur (les plates-formes de jeu avec leurs illuminations de Blackpool ne comptent pas. Beurk.) C’est parce que ces défis de production étaient – et sont – très difficiles en effet. Alors que le silicium peut effectivement gérer la lumière comme un boss, il doit être intégré dans des configurations très différentes de celles des électrons qui se disputent rapidement.

    Les composants légers sur puce sont beaucoup, beaucoup plus gros que les circuits à transistors – c’est comme devoir construire un parking à plusieurs étages sur la même ligne de production que vous construisez les voitures. Et les puces ordinaires passent par des centaines d’étapes nécessitant différents niveaux de chaleur – le plus chaud en premier, suivi couche après couche de processus toujours plus subtils et toujours plus froids. Ce n’est pas ainsi que vous fabriquez des composants légers en silicone. Essayez de fabriquer du béton dans la même fonderie que le fer.

    Néanmoins, Intel a continué, ni fermer l’effort de photonique ni le vendre, ce qui, si vous connaissez Intel, montre à quel point les récompenses doivent être tentantes. Maintenant plus d’une décennie après sa première introduction en bourse, il fait encore des annonces majeures et se vend plutôt bien.

    Le marché de la photonique sur silicium se situe entièrement dans le centre de données, où la prime la plus élevée est la bande passante, la densité et la puissance. Les chiffres ne sont pas énormes – en termes de revenus, les transducteurs photoniques au silicium, les composants de base, rapportent environ 350 millions de dollars, et devraient augmenter dix fois en cinq ans. Intel détient environ 60% de ce marché, avec Cisco en deuxième place avec environ 30% grâce à l’achat de sociétés spécialisées Luxtera en 2018 et tente toujours de s’attaquer à Acacia. C’est un marché actif.

    Mais si les centres de données sont d’excellents endroits, le marché extérieur est encore plus tentant. La vision d’Intel des bus légers à l’intérieur des ordinateurs semble plus éloignée que jamais, car les connexions interchip et les capacités du SoC à l’intérieur de packages uniques ont suivi la demande. Nous n’avons tout simplement pas besoin d’aller à la vitesse de la lumière là-bas. Mais en dehors de la boîte?

    Ce que la photonique sur silicium peut activer, c’est la connexion Internet 100 Gbps. Ce n’est pas théorique – Intel a un émetteur-récepteur photonique au silicium qui fait 100 Gbps sur 10 kilomètres de fibre. L’effet de telles vitesses – à des latences qui peuvent approcher la vitesse de la lumière, vous n’allez pas vous améliorer avec Einstein en charge, c’est que les centres de données commencent à avoir l’impression d’être branchés sur votre bus d’extension.

    Local et distant deviennent très flous. Envie d’une session VR totalement immersive, en direct sur une plage tropicale pendant une heure au milieu d’un hiver britannique? Un siège au premier rang pour le concert le plus bruyant, le plus brillant et le plus percutant que vous puissiez imaginer? Dites-moi que cela ne semble pas être une bonne idée pour le moment.

    La photonique sur silicium et les domaines connexes de la physique des fibres et du traitement optique sont chauds comme jamais auparavant. Seules les exigences des centres de données le justifient et prouvent que la technologie est hors des laboratoires et dans le monde réel. Ce monde réel a soif de données, de nouvelles expériences, de nouvelles façons d’utiliser tous nos appareils vidéo et audio haute performance nouvellement abordables. Il comprend ce que signifie Internet, ce que peut faire Internet et ce qu’un Internet à haute vitesse revitalisé peut faire.

    Toutes les pièces sont là, il a juste besoin d’une étincelle – et c’est ce que dit Cisco avec sa fibre vers le commutateur de bureau. Cela dit que si vous le construisez, les geeks viendront en premier, et là où les geeks vont, le monde suivra.

    Cela fonctionnait avec le PC. Cela fonctionnait avec le sans fil. Cela a fonctionné avec en ligne. Cela fonctionnera pour la prochaine ère connectée. ®

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