La technologie de transmission optique microLED fait son apparition ! La plateforme d’émulation d’ams OSRAM accélère la conception d’interconnexions à haute vitesse pour les centres de données IA.

La croissance exponentielle de la demande en IA a entraîné d’importants investissements dans le domaine des infrastructures des centres de données. Que ce soit pour entraîner les modèles d’IA de pointe ou pour exécuter des calculs d’inférence afin de faire produire des réponses par des agents tels que ChatGPT ou Claude, une puissance de calcul colossale est nécessaire.

Les centres de données dédiés à l’IA sont constitués d’un réseau interconnectant processeurs et dispositifs de stockage. À l’heure actuelle, les liaisons reliant ces systèmes informatiques reposent principalement sur des backplanes et des câbles en cuivre. Cependant, les centres de données sont aujourd’hui confrontés à un défi commun majeur : que ce soit à l’intérieur même des serveurs ou entre eux, la bande passante du réseau doit être considérablement augmentée.

D’un point de vue technique, la solution traditionnelle consiste à accroître sans cesse la fréquence de transmission des signaux sur les réseaux en cuivre. Mais cette approche atteint rapidement ses limites physiques : à mesure que la fréquence de transmission augmente, la consommation énergétique par bit, la chaleur générée et la complexité du système s’accroissent de manière exponentielle. C’est pourquoi l’industrie se tourne activement vers des solutions alternatives.

À cet effet, ams OSRAM développe une solution de transmission optique basée sur des microLED, destinée aux transmissions de données à haut débit dans les centres de données dédiés à l’IA. Les réseaux optiques traditionnels à haut débit fonctionnent selon un principe « rapide et étroit », c’est‑à‑dire qu’ils transmettent les données à très haute fréquence via une seule fibre optique ; ams OSRAM, quant à lui, adopte une architecture « lente et large », utilisant des centaines, voire des milliers d’émetteurs microLED travaillant en parallèle, afin de remplacer un unique émetteur laser haute puissance et à grande vitesse.

Cette matrice de microLED ainsi que la technologie de commande associée ont déjà été commercialisées avec succès sur la plateforme EVIYOS™ d’ams OSRAM, dédiée aux technologies d’éclairage automobile. Cela prouve clairement que l’entreprise a su relever les défis liés à la fabrication et à l’encapsulation conjointe d’émetteurs microLED à haute densité et de circuits de commande numériques.

Cependant, les microLED utilisées pour les communications de données diffèrent tant par leurs spécifications techniques que par leur mode de mise en œuvre de celles employées dans l’éclairage automobile. À ce stade, les fabricants d’équipements réseau souhaitant innover grâce aux microLED attendent encore des résultats concrets permettant de valider les performances de ces systèmes dans des conditions réelles de fonctionnement au sein des centres de données.

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Modèle de simulation : reconstituer les performances réelles du lien

en conditions d’exploitation

Pour répondre à ce besoin, ams OSRAM a mis au point une méthode permettant de vérifier avec précision les exigences spécifiées par l’industrie : l’entreprise a développé un modèle de simulation système d’une grande exactitude, capable d’évaluer pleinement les performances des liaisons de communication basées sur des microLED, sous l’impulsion d’un flux réel de données d’IA.

Le modèle système d’ams OSRAM intègre des fonctions de simulation dans le domaine temporel, dans le domaine fréquentiel ainsi que pour le taux d’erreur binaire. Il peut non seulement simuler les caractéristiques de transmission des microLED, des photodiodes, des lentilles et des différents types de fibres optiques, mais aussi modéliser l’égaliseur d’émission, le driver, l’égaliseur de réception et l’amplificateur. Autrement dit, ce modèle couvre intégralement tous les éléments essentiels de la chaîne optoélectronique des liaisons de données optiques des serveurs d’IA.

Figure : concilier haute densité et haut débit : système de transmission de données optique basé sur des microLED

En combinant les paramètres mesurés des microLED avec les modèles de comportement physique des autres composants, ces modèles au niveau des composants permettent d’analyser de manière exhaustive l’impact de facteurs clés tels que la distribution du rayonnement des microLED, la sensibilité des photodiodes, ainsi que la dispersion chromatique et la dispersion modale des fibres optiques. Sur cette base, le modèle de simulation peut fournir avec précision des indicateurs clés de performance (KPI), notamment le taux d’erreur binaire, la consommation énergétique par bit et le rapport signal‑bruit.

Les utilisateurs peuvent calculer de manière flexible divers KPI en fonction de conditions d’exploitation et de combinaisons de composants spécifiques : par exemple, le modèle peut illustrer de façon intuitive l’évolution des KPI lorsque l’on modifie la longueur ou le type de fibre optique ; et lorsqu’il s’agit d’optimiser le système pour atteindre un objectif précis de taux d’erreur binaire, les utilisateurs peuvent également recourir au modèle pour évaluer et peser les compromis entre performance et consommation énergétique.

L’approche inverse est tout aussi applicable : le modèle peut, à partir d’exigences précises d’optimisation du système, déduire les spécifications exactes que chaque composant de la liaison doit respecter.

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Évolution continue : simulation haute fiabilité

Pour permettre une validation et une optimisation précises des solutions

Actuellement, les fonctionnalités de ce modèle ne cessent de s’étendre ; à l’avenir, il est prévu d’y intégrer des simulations de la diaphonie électrique et optique entre les microLED compactes et les photodiodes, ainsi que des aspects thermiques des composants encapsulés.

Figure : ce modèle de simulation permet d’illustrer de manière intuitive les performances de chaque nœud du système de la liaison de signal

Pour les fabricants d’équipements réseau et autres partenaires potentiels ainsi que pour les clients, cela signifie qu’avant d’investir dans la conception et la fabrication du premier matériel d’interconnexion de données basé sur des microLED, ils peuvent recourir à une modélisation fiable du système de liaison pour effectuer une validation et une optimisation précises de leur projet.

Grâce à ce modèle de simulation, les partenaires peuvent définir avec exactitude les exigences techniques de chaque composant indépendant de la liaison de données, évaluer la capacité d’approvisionnement des composants nécessaires et vérifier de manière exhaustive la faisabilité de la conception globale du système.

Source : ams OSRAM