L'intégration de la photonique au silicium permet de réaliser des interconnexions optiques économiques et de faible puissance dans les systèmes de calcul haute performance (HPC) et les centres de données. Scintil Photonics, une spin-off du CEA-Leti, a levé 13,5 millions d'euros pour accélérer la fabrication et la commercialisation de ses circuits intégrés photoniques en silicium III-V pour les interconnexions optiques.

À propos de Scintil Photonics

Scintil Photonics a été fondée en 2018 pour développer et commercialiser une technologie d'intégration de lasers sur des CI en silicium développée par le CEA-Leti. Sa technologie propriétaire permet une intégration transparente et étendue de composants optiques actifs et passifs - lasers, modulateurs, photodétecteurs et filtres résonnants - en combinant des matériaux Si et InP/III-V.

"Pour réaliser une communication optique, il faut, du côté émetteur, des lasers, des modulateurs à grande vitesse et des guides d'ondes, et du côté récepteur, des photodétecteurs pour reconvertir la lumière dans le domaine électrique", a déclaré Sylvie Menezo, PDG et fondatrice de Scintil Photonics, à EE Times Europe.

"Parce que vous intégrez des lasers, vous réduisez les pertes, augmentez l'efficacité du système et offrez de hautes performances", a déclaré Menezo. "Vous résolvez également le problème du coût, car ces circuits sont produits dans des fonderies commerciales CMOS et reposent sur une chaîne d'approvisionnement bien établie qui livre en volume."

Scintil a développé l'approche Backside-on-BOX, dans laquelle des matrices InP/III-V non traitées sont collées au dos de plaquettes de silicium sur isolant traitées. "Imaginez que vous configurez votre circuit intégré photonique en silicium selon un processus standard, dans une usine standard", explique Menezo. "Lorsqu'il est terminé, vous le retournez sur une poignée en silicium, et vous intégrez vos lasers sur la face arrière de la plaquette".

Pour fabriquer de bons lasers, il faut des semi-conducteurs composés III-V, poursuit-elle. Tous les lasers de l'industrie des communications optiques étaient fabriqués à partir d'un substrat semi-conducteur composé III-V (arséniure de gallium ou phosphure d'indium, par exemple). Ici, il suffit de coller ce matériau sur la face arrière du silicium pour fabriquer des lasers efficaces.

Lors de l'OFC de cette année, Scintil Photonics a présenté un prototype de circuit intégré à 1 600 Gbits/s. Il intègre des modulateurs en silicium et des photodétecteurs en germanium prenant en charge 56 GBauds de PAM 4, avec des amplificateurs optiques III-V intégrés. La technologie de ce circuit intégré peut fournir des débits durables grâce à la parallélisation et à l'augmentation des débits en bauds à un coût compétitif par gigabit par seconde, affirme la startup.

"Si vous prenez les centres de données et les déploiements HPC dans les centres de données, vous avez 400 Gbits/s ; c'est quatre fois 100 Gbits/s, et quatre lasers sont nécessaires", a déclaré Menezo. "La prochaine génération est de 800 Gbits/s, et huit lasers sont nécessaires. L'intégration est donc essentielle pour paralléliser et atteindre les normes de la prochaine génération, d'autant plus que l'on parle maintenant de 3 200 Gbits/s. Nous aimons la parallélisation parce qu'elle permet d'atteindre les normes de la prochaine génération. Nous aimons la parallélisation, car elle nécessite de nombreux lasers, et c'est à ce moment-là que la technologie des circuits intégrés est essentielle et hautement requise."

Références en matière de recherche

Pionnier de la recherche en photonique sur silicium il y a 20 ans, le CEA-Leti a développé une expertise dans la conception, l'intégration et le test de dispositifs, notamment des photodétecteurs en germanium sur silicium et des lasers hétérogènes III-V sur silicium. L'institut de recherche travaille actuellement à la mise à l'échelle de la photonique au silicium pour les communications en térabits par seconde.

En 2010, Menezo a rejoint le CEA-Leti en tant qu'ingénieur de recherche et a successivement dirigé le laboratoire de photonique silicium et les activités de développement commercial en photonique intégrée.

Lorsqu'elle a rejoint le CEA-Leti, Menezo ne s'était intéressée qu'aux matériaux semi-conducteurs composés III-V. Elle avait du mal à croire que la technologie de la photonique sur silicium pouvait être développée, mais elle s'est rapidement rendu compte "qu'ils étaient vraiment visionnaires de dire que nous avions besoin de lasers sur silicium et de proposer des perspectives industrielles. J'ai ensuite négocié une licence avec le Leti pour exploiter la technologie à travers une startup."

La technologie de Scintil est protégée par un portefeuille de 20 brevets sous licence du Leti. Depuis sa création, la startup a déposé plus de 20 brevets.

Connectivité optique

Scintil affirme que ses circuits intégrés photoniques répondent aux exigences de volume élevé, de débit de données élevé et de petit facteur de forme nécessaires pour les modules enfichables ou les optiques co-packagées pour les centres de données, les systèmes HPC et les accès frontaux et d'entreprise 5G.

"Nous travaillons pour trois clients de pointe, principalement dans les segments du HPC, de la 5G et des centres de données, et nous avons déjà livré les premiers prototypes à certains d'entre eux", a déclaré Menezo.

Interrogée sur la photonique quantique, Mme Menezo a déclaré que Scintil avait identifié des opportunités. Mais elle poursuit : "Notre préoccupation première est de vendre des produits pour les communications optiques, et nous nous concentrons sur les segments à fort volume, mais nous soutenons les solutions émergentes en matière de photonique quantique. Lorsque nos circuits pourront être utilisés sans changer la disposition, nous serons heureux d'échantillonner ces circuits pour des applications quantiques."

Production de masse d'ici 2024

Le tour de table de 13,5 millions d'euros vise à accélérer l'industrialisation et la commercialisation mondiale des produits de Scintil.

"Nous utiliserons les fonds pour amener la technologie à la production de masse d'ici le second semestre 2024 et étendre notre base de clients", a déclaré Menezo. "Il était essentiel de s'associer à des partenaires de pointe en matière de fonderie et de conditionnement dès le début."

Menezo a refusé de communiquer le nom de ses partenaires.

Dirigé par Robert Bosch Venture Capital, ce deuxième tour de table inclut la participation des investisseurs existants Supernova Invest, Innovacom et Bpifrance.

En 2019, Scintil a levé 4 millions d'euros. Et avant sa création, le projet de startup, incubé au CEA-Leti, a reçu un financement initial en tant que lauréat d'i-Lab 2018, un concours d'innovation parrainé par le gouvernement français.

Transmission

La photonique au silicium peut résoudre les goulots d'étranglement de l'interconnexion liés à la loi de Moore et prolonger considérablement sa durée de vie.

"L'optique est la continuation de l'électronique", a déclaré Menezo. "Si vous pouvez émettre, acheminer et filtrer la lumière, il y a une énorme opportunité pour une nouvelle gamme d'applications."

L'Europe dispose d'un long héritage en matière d'optique et de photonique, mais nous devons communiquer davantage sur leur impact sur notre vie quotidienne pour stimuler davantage l'industrie, a déclaré Menezo. "Nous disposons en Europe d'une expertise et d'une main-d'œuvre solides dans le domaine de la photonique. Nous devons renouveler ces compétences, et je pense qu'une startup a pour mission de transmettre ces connaissances aux jeunes."

La startup emploie 15 personnes et recrute actuellement en tenant compte de la diversité.

Scintil a travaillé en étroite collaboration avec l'Université de Toronto et a ouvert une filiale locale pour étendre son empreinte commerciale en Amérique du Nord.