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Multiplier les cœurs est un bon moyen d'augmenter les performances d'un processeur. Mais dans peu d'années, au lieu des quatre ou huit cœurs des bons processeurs actuels, les puces en compteront des dizaines... Un des goulets d'étranglement sera alors la rapiditérapidité des échanges de données entre eux. Aujourd'hui, en effet, les cœurs communiquent par l'intermédiaire de millions de fins fils de cuivrecuivre. Mais la résistance électriquerésistance électrique de ces conducteurs et la dissipation d'énergieénergie sous forme thermique imposent une limite aux débits envisageables.
La liaison optique constitue une solution pour la dépasser. Depuis des années, la plupart des fabricants de processeurs cherchent à installer des réseaux optiques au sein des ordinateurs, entre processeurs, entre les cœurs d'une même puce voire entre le processeur et la mémoire. Le souhait de tous est de marier cette photonique avec l'électronique traditionnelle, ce qui a conduit à explorer la voie du siliciumsilicium pour fabriquer les éléments essentiels, des diodes laserdiodes laser (qui transforment le signal électrique en lumièrelumière) aux photodétecteurs (qui effectuent l'opération inverse) en passant par les conducteurs.
Un prototype mis en situation
Sur ce chemin, IBMIBM vient de progresser d'un pas. Dans un article à paraître dans la revue Nature Photonics (High-throughput silicon nanophotonic wavelength-insensitive switch for on-chip optical networks), Yurii Vlasov, William Green et Fengnian Xia, qui travaillent au centre de recherche Watson, présentent un commutateur optique de taille microscopique. Ce minuscule composant, d'une surface de 5 dix millièmes de millimètre carré, peut recevoir un signal optique à l'une de ses portesportes et l'aiguiller vers l'une de ses trois autres portes avec un temps de commutation très faible.
Figure 1. Schéma d'un processeur à huit cœurs (en vert) reliés entre eux par un mini-réseau optique constitué de commutateurs (représentés par les boîtes noires) agissant comme des routeurs (voir leur structure figure 2). Chacun peut assurer une certaine connexion. Dans cet exemple, les échanges ont lieu entre les cœurs A et H, F et G, E et D. © IBM
D'après IBM, chaque commutateur peut atteindre un débit de 40 Gb (gigabits) par seconde, pour chaque longueur d'ondelongueur d'onde. Ce circuit, en effet, peut aiguiller simultanément plusieurs signaux lumineux à des longueurs d'onde (donc des couleurscouleurs) différentes. L'équipe affirme pouvoir atteindre ainsi un débit de 1 Tb (térabit) par seconde. L'espoir, dixit IBM, est de parvenir à transmettre cent fois plus d'informations pour une consommation dix fois moindre.
Les trois ingénieurs disent avoir testé leur circuit en conditions réalistes, où les températures varient beaucoup dans le voisinage atteignant par moment des valeurs élevées au niveau du circuit (un cœur par exemple) qui travaille davantage que les autres à cet instant.
IntelIntel, Sun Microsystems et des laboratoires privés ou publics travaillent eux aussi à l'intégration de la photonique dans les matériels informatiques. Cette voie semble désormais assez sûre pour que beaucoup s'y engagent...
