La puce photonique programmable d’iPronics entrevoit la lumière. Le 8 février 2023, les premières livraisons du processeur Smartlight ont commencé en Europe et aux Etats-Unis, a annoncé cette deeptech espagnole. Voilà qui apparaît comme un jalon important dans l’histoire de cette spin-off de l’université polytechnique de Valence, fondée en 2019.
Parmi les premiers clients d’iPronics se trouve une entreprise multinationale, dont le nom n’est pas communiqué, qui œuvre dans les télécommunications et l’électronique. Cependant, les applications commerciales ne seront pas immédiates, admet Ana Gonzalez, directrice des partenariats stratégiques pour iPronics : « Il s’agit de laboratoires de recherche et développement qui vont évaluer notre produit et son potentiel. »
Un circuit photonique semblable à un FPGA
Cette puce photonique sur silicium conçue par iPronics se veut l’équivalent d’un circuit logique programmable de la micro-électronique (ou FPGA, field programmable gate array). « Alors qu’il fallait auparavant un circuit par fonction, on peut désormais tout faire avec un circuit unique : router, diviser, filtrer, recombiner les signaux optiques, explique Ana Gonzalez. Le contrôle de la lumière est total et les fonctions peuvent être reconfigurées très rapidement. » Cette reconfiguration est définie par logiciel (software-defined).
Ana Gonzalez cite en exemple deux fonctions : l’égalisation d’un signal réparti sur différentes sorties du circuit et la compensation de dispersion chromatique, cette dispersion étant synonyme d’une atténuation du signal entre deux datacenters. « Ces fonctions, habituellement traitées par un DSP (ou processeur de signal numérique), peuvent désormais être prise en charge par un circuit photonique, ce qui réduit la latence et la consommation énergétique », poursuit-elle.
Une consommation énergétique réduite d'un facteur 10
Selon la deeptech, cette transition de la micro-électronique à la photonique sur silicium multiplierait par 20 la rapidité d’exécution des opérations et réduirait d’un facteur 10 sa consommation énergétique.
La puce d’iPronics résulte des travaux de recherche de José Capmany et Daniel Pérez Lopéz, de l’université polytechnique de Valence, qui ont cofondé iPronics. Le premier avait touché en 2016 une subvention de la part de l’European Research Council (ERC) pour un projet de processeur photonique universel et programme. Ce projet a porté ses fruits.
Le principe de fonctionnement a été publié en 2017 dans Nature Communications. Cette puce tire sa « flexibilité » fonctionnelle de sa topologie particulière, en l’occurrence un maillage 2D de structures hexagonales. Chaque côté d’un hexagone comporte deux guides d’ondes, dont l’interaction est contrôlée par un interféromètre de Mach-Zender.
Trois fonctions élémentaires sont disponibles - le couplage directionnel, l’interférométrie et le déphasage – pour router le signal optique en manipulant précisément sa phase et son amplitude. Cette architecture configurable et analogique permet de réaliser des filtres, des résonateurs, etc. S’y ajoutent des photodétecteurs pour superviser et optimiser algorithmiquement le fonctionnement du circuit.
Du potentiel pour l'intelligence artificielle
Toutes les transformations linéaires entre les multiples entrées et les multiples sorties d’un réseau de guides d’onde sont envisageables, d’après iPronics, qui compare sa puce aux circuits photoniques actuels optimisés pour des fonctions spécifiques (ASPIC, pour application-specific photonic integrated circuit).
La deeptech espagnole cible en priorité le marché des interconnexions optiques pour les datacoms (communications à courte distance, à l’intérieur des datacenters) et les télécoms. Mais les puces photoniques ont aussi un potentiel dans le calcul informatique pour exécuter des routines d’intelligence artificielle notamment.
« Nous avons encore beaucoup de challenges pour y parvenir, explique Ana Gonzalez. Notre puce doit grossir et être capable de traiter des algorithmes non linéaires. » Les deeptechs américaines Lightmatter, Celestial AI ou encore Luminous nourrissent également l’ambition de réaliser des circuits photoniques dédiés à l’IA plus économes et plus rapides.
