L'évolution des microprocesseurs des ordinateurs risque d'atteindre un palier d'ici cinq ou dix ans, car leurs interconnexions métalliques vont devenir un facteur limitant. Il faut donc imaginer une toute nouvelle approche de l'électronique. C'est justement le but du projet Inopcis¹, auquel a participé le CNRS. Inopcis associe l'optique et l'électronique. Les résultats sont tellement encourageants qu'une nouvelle phase est déjà sur les rails.
Le travail des éléments d'un microprocesseur est très précisément synchronisé par un signal électrique : le signal d'horloge. Il est distribué à tous les composants de la puce par des connexions métalliques qui l'atténuent et le déforment. Or, pour avoir des processeurs plus puissants, la transmission du signal doit être plus précise. Les connexions métalliques deviennent alors obsolètes. L'une des solutions est de les remplacer par des connexions optiques. La lumière est codée à l'entrée par un modulateur, un photodétecteur la capte au bout et, entre les deux, elle est guidée à travers un chemin optique appelé guide d'onde constitué de fines arêtes de silicium de 0,8 à 1 mm de large² placées juste au niveau des composants électroniques. Les chercheurs parviennent ainsi à diriger la lumière, à lui faire prendre des virages serrés et à la diviser en plusieurs faisceaux, jusqu'à 16, pour « irriguer » toute la puce. Par rapport au signal électrique actuel, le signal optique se propage plus fidèlement, sept fois plus rapidement et restitue bien mieux la fréquence. Le processeur travaille ainsi de façon plus coordonnée et plus précise. « Grâce à l'optique, nous pourrons concevoir des microprocesseurs qui tournent à 50 GHz, soit environ vingt fois plus qu'aujourd'hui », affirme Suzanne Laval, coordinatrice du projet. De nombreux progrès restent à faire, notamment sur les photodétecteurs qu'il faut rendre encore plus sensibles et opérationnels à de hautes fréquences.
Ce projet Inopcis, qui regroupait le CEA/Leti, le Cnam, deux laboratoires du CNRS (l'IEF et le LPM)³ et la firme européenne ST-Microélectronics, est arrêté depuis septembre 2002. Mais avec son bilan optimiste, les chercheurs ne pouvaient pas en rester là.
Un second volet vient de démarrer afin « d'améliorer les modulateurs et les photodétecteurs, mais aussi de poursuivre la réflexion sur l'intégration de l'optique à l'électronique », conclut Suzanne Laval.

Sebastián Escalón