STMicroelectronics : l’Europe se positionne sur la photonique sur silicium en 300 mm avec STARLight

L’objectif est clair : positionner le continent comme leader mondial de la photonique sur silicium (SiPho) à l’échelle des plaques de 300 mm, une technologie destinée à répondre aux besoins croissants des datacenters, de l’intelligence artificielle, des télécommunications et de l’automobile.

La photonique sur silicium : quand électronique et lumière se rencontrent

La photonique sur silicium associe la fiabilité de la fabrication CMOS, pilier de l’électronique moderne, à la transmission optique, c’est-à-dire l’usage de la lumière pour acheminer des données. Cette combinaison permet d’augmenter la bande passante tout en réduisant la consommation énergétique, une priorité pour des infrastructures massives comme les clusters d’IA ou les hyperscalers. Avec la plateforme 300 mm de ST, le projet vise la mise en place d’une ligne de production à haut volume capable d’intégrer lasers, modulateurs et circuits photoniques complexes sur une même puce.

Défis technologiques : vers des PICs de nouvelle génération

Le développement de circuits intégrés photoniques (PICs) constitue le cœur du programme. Plusieurs enjeux majeurs guideront les recherches jusqu’en 2028 :

• Modulation haut débit : dépasser les 200 Gb/s par canal grâce à des modulateurs plus efficaces.
• Intégration laser : fiabiliser l’intégration directe des sources lumineuses sur la puce, condition essentielle pour des systèmes compacts.
• Nouveaux matériaux : explorer des substrats avancés (SOI de Soitec, niobate de lithium LNOI, titanate de baryum BTO) pour repousser les limites actuelles.
• Packaging et interconnexion : optimiser l’assemblage et le couplage électronique-photonique afin de réduire pertes et consommation.

Datacenters et IA : la course à la bande passante

Les premiers développements viseront la mise au point de démonstrateurs de communication optique pour datacenters. Le consortium prévoit des modules capables de supporter 200 Gb/s, avec une feuille de route vers 400 Gb/s par canal. Parallèlement, une nouvelle génération de processeurs photoniques pour calculs tensoriels sera étudiée, destinée à accélérer les opérations de type réseau neuronal. L’ambition : réduire la taille, le temps de calcul et l’énergie requis par les architectures IA.

Télécommunications : optimiser les réseaux optiques et mobiles

Dans le secteur télécom, des acteurs comme Ericsson et MBRYONICS planchent sur des dispositifs de pointe. Deux axes dominent : le développement de commutateurs optiques intégrés pour fluidifier le trafic dans les réseaux 5G et 6G, et la transmission radio sur fibre qui permet de déporter certaines unités de traitement loin des antennes, réduisant ainsi la consommation d’énergie et l’empreinte carbone.

Automobile et détection : la photonique appliquée au LiDAR

Le projet STARLight s’attaque également au marché automobile et à la robotique. STEERLIGHT développe une génération de capteurs LiDAR entièrement intégrés sur puce, destinés aux systèmes ADAS et véhicules autonomes. THALES de son côté contribue au développement de senseurs photonique-électronique pour la détection avancée et le traitement de signaux complexes. Ces avancées visent à accroître la sécurité et la fiabilité des systèmes critiques tout en réduisant leur volume et leur coût.

Une souveraineté technologique européenne en construction

Au-delà de la seule innovation technologique, STARLight constitue un instrument de souveraineté industrielle. Grâce à l’implication de groupes comme STMicroelectronics, Thales, Soitec, CEA-Leti, imec ou l’Université Paris-Saclay, le projet entend développer une chaîne de valeur européenne complète de la photonique sur silicium, des substrats aux applications finales. Cette initiative s’inscrit directement dans la stratégie européenne visant à sécuriser l’approvisionnement en semi-conducteurs critiques et renforcer la compétitivité face aux États-Unis et à l’Asie.