À l’image du passage de l’ADSL à la fibre optique dans nos usages quotidiens, l’intelligence artificielle vit aujourd’hui une transformation similaire, mais à l’intérieur même de ses infrastructures. Ce ne sont plus seulement les puces qui comptent, mais ce qui les relie entre elles.

Quand le réseau devient le goulot d’étranglement

Avec l’essor des modèles d’IA, les volumes de données à traiter et à échanger explosent. Ces flux doivent circuler toujours plus rapidement, avec un minimum de pertes et une consommation énergétique maîtrisée. Or, dans de nombreux cas, ces échanges reposent encore sur des signaux électriques transitant dans des câbles en cuivre.

À très haute vitesse, typiquement entre 400 et 800 Gbits/s, ces signaux atteignent leurs limites. Ils se dégradent, génèrent de la chaleur et finissent par ralentir l’ensemble du système. Le problème est désormais bien identifié : le réseau est devenu un goulot d’étranglement, parfois plus contraignant encore que les GPU eux-mêmes.

La photonique sur silicium, une réponse technologique clé

Face à cette contrainte, une solution s’impose progressivement : remplacer les signaux électriques par des signaux lumineux. C’est le principe de la photonique sur silicium, souvent désignée par l’acronyme SiPh.

L’idée est simple sur le papier : faire circuler de la lumière à la place de l’électricité pour transporter l’information. Dans les faits, les bénéfices sont considérables. Les transferts de données deviennent nettement plus rapides, les pertes de signal sont réduites et l’efficacité énergétique s’améliore sensiblement. Un point crucial à l’heure où les data centers affichent des niveaux de consommation titanesques.

Une intégration toujours plus proche des processeurs

Au-delà de la nature du signal, l’enjeu réside aussi dans la manière d’intégrer ces technologies autour du processeur, ce qu’on appelle le packaging. Plusieurs approches coexistent, notamment les architectures CPO (Co-Packaged Optics) et NPO ou OBO (Near-Packaged Optics / On-Board Optics).

Toutes poursuivent un objectif commun : rapprocher au maximum les composants optiques des processeurs. En réduisant la distance entre calcul et transmission, ces solutions limitent les pertes, diminuent la chaleur et améliorent les performances globales des systèmes.

Ces innovations dessinent les contours d’une informatique à très haute vitesse, plus efficace et mieux adaptée aux exigences de l’intelligence artificielle moderne.

Une chaîne industrielle déjà en place

Cette transformation s’accompagne d’une mobilisation massive des acteurs technologiques. Nvidia, en première ligne sur l’IA, investit fortement dans la photonique, à la fois en interne et via des partenariats stratégiques avec des spécialistes comme Lumentum et Coherent, reconnus pour leurs technologies laser.

Marvell s’inscrit dans la même dynamique avec le rachat de Celestial AI, un acteur entièrement dédié à l’optique pour l’intelligence artificielle. De son côté, Intel produit déjà en volume des puces optiques 400G pour les data centers, tandis que Cisco fournit une grande partie des modules optiques 800G utilisés par les hyperscalers.

Broadcom intègre ces technologies dans ses commutateurs réseau, notamment la gamme Tomahawk, largement déployée dans les infrastructures. D’autres acteurs jouent un rôle clé dans la chaîne de valeur : GlobalFoundries fabrique des puces photoniques pour plusieurs entreprises, tandis qu’Ayar Labs développe des chiplets optiques comme TeraPHY, capables d’être directement intégrés aux processeurs.

IBM contribue également avec des composants dédiés aux liaisons optiques courtes, essentielles dans les architectures CPO, tandis que STMicroelectronics explore des applications allant jusqu’aux capteurs optiques pour véhicules autonomes. 

L’Europe aussi dans la course

Si les géants américains dominent le paysage, plusieurs entreprises européennes tirent leur épingle du jeu. STMicroelectronics développe et industrialise des plateformes de photonique sur silicium pour les interconnexions haut débit. Soitec fournit les substrats indispensables à ces circuits, tandis que Nokia conçoit des solutions optiques cohérentes intégrant ces technologies.

Vers une nouvelle course technologique

Après des années focalisées sur la puissance de calcul, l’industrie entre dans une nouvelle phase. La compétition ne se joue plus uniquement sur la performance des puces, mais sur la vitesse et l’efficacité des connexions qui les relient.