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Edito : L'électronique et la photonique convergent pour atteindre l’accès instantané à l'information

Quarante ans après l'invention du premier microprocesseur, en 1971, INTEL vient d'annoncer une innovation de rupture qui fait entrer l'électronique dans une nouvelle ère : le transistor 3D. Fruit de plusieurs années de recherche, ces transistors offrent un gain significatif en termes de performances et de consommation d'énergie. (Voir articles Technology Review et Nature).

Les processeurs Intel Core Ivy Bridge seront les premiers à en bénéficier. Intel peut, à juste titre, évoquer " Une percée majeure et une innovation historique pour les microprocesseurs ». Avec l’arrivée de cette nouvelle génération de transistors 3D, baptisés Tri-Gate, la gestion du courant à travers ces nouveaux transistors est complètement repensée grâce à l'ajout d'une porte sur chaque côté de l'ailette tridimensionnelle. Cette configuration spatiale permet de faire passer le maximum de courant quand le transistor est sollicité et de ne presque rien avoir lorsqu'il est inactif.

Résultat, les Tri-Gate offrent des performances en basse tension jusqu'à 37 % supérieures et consomment deux fois moins pour des performances équivalentes aux transistors 2D des processeurs 32 nm. Les avantages en tension et en consommation électrique dépassent de loin ceux que l'on peut en général obtenir d'une génération de techniques de gravure à une autre.

Pour mieux comprendre le bond en avant que représente ce transistor 3D, il faut souligner que si Intel avait simplement réduit les transistors d'aujourd'hui de 32 à 22 nanomètres, il aurait obtenu un gain de performances de moins de 20 %, alors qu'avec le Tri-Gate, on atteint près du double ! Cette innovation historique va même permettre de dépasser la fameuse loi de Moore, édictée en 1965 et qui prévoit un doublement des performances des puces tous les 18 mois. Avec cette invention, Intel a désormais plus de 4 ans d'avance sur ses concurrents les plus proches (GlobalFoundries, IBM, Samsung et TSMC, ndlr), ce qui est considérable dans ce secteur stratégique. Bien entendu, Intel utilisera cette nouvelle technologie pour ses prochaines générations de transistors à 14, 10 et 8 nanomètres, prévues respectivement en 2014, 2016 et 2018.

Pour franchir ces nouveaux caps, Intel a annoncé qu'il abandonnerait vers 2016 la lithographie par immersion utilisant un laser d’une longueur d’onde de 193 nm pour passer à l’EUV, l'Ultra Violet Profond. Cette nouvelle technologie de gravure permettra de poursuivre cette descente vertigineuse de l'électronique vers le nanomonde.

On mesure mieux le chemin parcouru par Intel lorsqu'on rappelle qu'en 40 ans, le nombre de transistors implantés sur une puce a été multiplié par un million, passant de 2000 à 2 milliards et qu'il devrait approcher les 20 milliards dans une dizaine d'années, la finesse de gravure étant descendue à seulement 4 nanomètres !

Notons qu'en matière d'innovation, Intel fait feu de tout bois puisqu'il a également annoncé en juillet 2010 une avancée décisive dans le domaine de la photonique, c'est-à-dire l'utilisation de la lumière pour remplacer les électrons qui transportent les données dans et autour des ordinateurs. L’entreprise a en effet mis au point un prototype de recherche qui constitue la première liaison optique de données à base de silicium avec lasers intégrés. Celle-ci peut acheminer les données sur de plus longues distances et largement plus rapidement que le cuivre aujourd'hui, soit jusqu'à 50 gigabits de données par seconde jusqu'à 100 mètres de distance. Ce débit équivaut ainsi à la transmission de tout un film HD en une seconde ! Le fondeur estime que cette technologie qui sera intégrée dans les ordinateurs, tablettes, smartphones ou télévisions, sera disponible en 2015.

Il y a quelques jours, une équipe de recherche regroupant des chercheurs de l'Institut Tecip de la Scuola Superiore Sant'Anna de Pise, du Laboratoire National de Réseaux Photoniques du Cnit (Consortium National Interuniversitaire pour les Télécommunications) et d'Ericsson, ont présenté le premier système de transmission cohérente au monde fonctionnant à 448 gigabit/s. Ce nouveau système permettrait de transmettre en une seconde 20 films en HD, 22 000 connexions ADSL de 20 Mbit/s, 7 millions d'appels vidéo ou encore 100 millions d'appels audio standards. On voit donc que l’intégration photonique progresse au même rythme que l’intégration électronique définie par la Loi de Moore.

Enfin, il faut également évoquer l'annonce d'IBM, fin 2010, qui a franchi une autre étape importante en photonique, en utilisant des impulsions de lumière pour accélérer le transfert des données entre les puces avec la technologie CMOS Integrated Silicon Nanophonics. Selon les chercheurs d’IBM, l’utilisation de puces CMOS Integrated Silicon Nanophonics pourrait multiplier par 1000 les performances des supercalculateurs actuels. Cette technologie intègre des modules électriques et optiques sur une seule pièce de silicium.

Si l'on imagine à présent la synergie qui va résulter de l'utilisation combinée de cette nouvelle électronique, de la photonique et de la généralisation des réseaux de télécommunication optique à très haut débit, on s'aperçoit que le visionnaire George Gilder avait vu juste lorsqu'il prévoyait, dans un article publié en 1993 et intitulé "Adieu au téléphone et au téléviseur", que l'Internet deviendrait d'ici 20 ans comparable à un vaste microprocesseur planétaire, dans lequel nous serons totalement immergés et qui nous permettrait partout d'avoir accès instantanément à toute l'information dont nous aurions besoin.

Nous allons, avant 10 ans, arriver sur ce haut plateau de la technologie et le saut ne sera pas seulement quantitatif mais qualitatif, provoquant une mutation économique, sociale et culturelle planétaire dont nous ne saisissons pas encore toute la portée. Mais pour tirer pleinement partie de cette révolution qui s'annonce et ne pas la subir, nous devons apprendre à maîtriser ces nouveaux outils et concepts pour pouvoir passer d'une société de l'information à une société de la connaissance pour tous.

René TRÉGOUËT

Sénateur Honoraire

Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat

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