24 wiodące firmy i uczelnie z 11 krajów UE, wybrane przez Komisję Europejską w ramach inicjatywy EU CHIPS Joint Undertaking, łączą siły pod przewodnictwem STMicroelectronics. Celem planowanego do 2028 roku projekt STARLight jest utworzenie linii produkcyjnej o dużej wydajności, opracowanie najnowocześniejszych modułów optycznych i wspieranie kompletnego łańcucha wartości. Pierwsze innowacje, oparte na zastosowaniach fotoniki krzemowej 300 mm (SiPho), spodziewane są w centrach danych i klastrach AI, telekomunikacji i motoryzacji.

Źródło: STARLight

– Technologia fotoniki krzemowej ma kluczowe znaczenie dla umieszczenia Europy na rozdrożu prowadzącym do fabryki sztucznej inteligencji przyszłości, a projekt STARLight stanowi znaczący krok dla całego łańcucha wartości w Europie, napędzając innowacje i współpracę między wiodącymi firmami technologicznymi. Koncentrując się na wynikach opartych na zastosowaniach, projekt ma na celu dostarczenie najnowocześniejszych rozwiązań dla centrów danych, klastrów sztucznej inteligencji, telekomunikacji i rynku motoryzacyjnego. Dzięki uznanym partnerom z całej Europy konsorcjum STARLight ma szansę stać się liderem w dziedzinie technologii i zastosowań fotoniki krzemowej nowej generacji – powiedział Remi El-Ouazzane, prezes grupy Microcontrollers, Digital ICs and RF products w STMicroelectronics.

Fotonika krzemowa jest preferowaną technologią wspierającą centra danych i klastry AI w zakresie połączeń optycznych dla rozwoju skalowalnego i rozszerzalnego, a także dla innych technologii, takich jak LIDAR, zastosowania kosmiczne i fotoniczne procesory AI, które wymagają lepszej efektywności energetycznej i energooszczędnego transferu danych. Łączy ona w sobie wysokowydajne możliwości produkcyjne krzemu CMOS, powszechnie stosowanego w obwodach elektronicznych, z zaletami fotoniki, która przesyła dane za pomocą światła.

Wyzwania zaawansowanych fotonicznych układów scalonych (PIC)

• Modulacja z dużą prędkością: kluczowym celem jest stworzenie wysoce wydajnych modulatorów zdolnych do pracy z prędkością przekraczającą 200 Gb/s na pasmo.
• Integracja laserów: opracowanie wydajnych i niezawodnych laserów na chipie ma kluczowe znaczenie dla systemów zintegrowanych.
• Nowe materiały: różne zaawansowane materiały będą badane we współpracy z podmiotami takimi jak SOITEC, CEA-LETI, imec, UNIVERSITE PARIS-SACLAY, III-V LAB, LUMIPHASE i zintegrowane na jednej innowacyjnej platformie fotonicznej krzemowej, takiej jak Silicon-on-Insulator (SOI), Lithium Niobate (LNOI) i Barium Titanate (BTO).
• Opakowanie i integracja: optymalizacja opakowania i integracji układów PIC z obwodami elektronicznymi ma zasadnicze znaczenie dla optymalizacji integralności sygnału i minimalizacji zużycia energii.

Innowacje oparte na zastosowaniach

• Centra danych / komunikacja danych

Projekt STARLight koncentruje się początkowo na budowie demonstratorów komunikacji danych dla centrów danych w oparciu o technologię PIC100, zdolnych do obsługi prędkości do 200 Gb/s, z udziałem kluczowych podmiotów, takich jak ST, SICOYA i THALES. W ramach projektu zostaną również opracowane prototypy systemów transmisji optycznej w przestrzeni wolnej, przeznaczonych zarówno do komunikacji kosmicznej, jak i naziemnej.

Ponadto projekt wykorzysta wielodyscyplinarne doświadczenie głównych uczestników, aby ukierunkować badania na stworzenie demonstratora optycznego o przepustowości 400 Gb/s na pasmo, wykorzystującego nowe materiały, z myślą o następnej generacji optyki wtykowej.

• Sztuczna inteligencja (AI)

Projekt STARLight ma na celu opracowanie najnowocześniejszego procesora fotonicznego zoptymalizowanego pod kątem operacji tensorowych, takich jak mnożenie macierzy wektorowej i mnożenie z akumulacją, o doskonałych właściwościach pod względem rozmiaru, szybkości przetwarzania danych i zużycia energii w porównaniu z istniejącymi technologiami. Ponieważ sieci neuronowe – podstawowe algorytmy sztucznej inteligencji – w dużym stopniu opierają się na operacjach tensorowych, zwiększenie ich wydajności ma kluczowe znaczenie dla wydajności przetwarzania AI.

• Telekomunikacja

W ramach projektu STARLight planowane jest opracowanie i zaprezentowanie innowacyjnych urządzeń fotonicznych krzemowych zaprojektowanych specjalnie dla branży telekomunikacyjnej. Firma Ericsson skoncentruje się na dwóch koncepcjach mających na celu poprawę wydajności sieci komórkowych. Pierwsza z nich dotyczy opracowania zintegrowanego przełącznika umożliwiającego optyczne odciążenie sieci dostępu radiowego, co pozwoli na bardziej wydajną obsługę ruchu danych. Druga koncepcja dotyczy technologii Radio over Fiber, która pozwala na przeniesienie energochłonnych układów ASIC z dala od anten, zapewniając w ten sposób zwiększoną wydajność i oszczędność emisji CO2. Ponadto firma MBRYONICS opracuje interfejs między przestrzenią wolną a światłowodem w odbiorze komunikacji optycznej w przestrzeni wolnej (FSO), który jest kluczowym elementem w projektowaniu systemu komunikacji optycznej.

• Motoryzacja/czujniki

W ramach projektu STARLight zostanie również zademonstrowana jego wydajność w zastosowaniach związanych z czujnikami, a bliskie relacje firmy STEERLIGHT, producenta czujników LiDAR, z wiodącymi producentami samochodów pomogą wdrożyć to rozwiązanie w przemyśle.

W ramach projektu firma THALES opracuje czujniki, które dokładnie generują, rozprowadzają, wykrywają i przetwarzają sygnały o skomplikowanych przebiegach, aby zademonstrować kluczowe funkcje. W szerszym ujęciu wyniki tego projektu mają również przynieść korzyści szerszemu ekosystemowi producentów autonomicznych robotów do użytku wewnątrz i na zewnątrz budynków.

Wypowiedzi partnerów STARLight

– Nasza wiedza specjalistyczna w zakresie heterogenicznej integracji III-V na krzemie pomoże przezwyciężyć obecne ograniczenia i sprostać przyszłym potrzebom aplikacyjnym. Jesteśmy entuzjastycznie nastawieni do współpracy z kluczowymi partnerami, takimi jak STMicroelectronics, aby szybko promować nasze innowacje i eliminować ograniczenia branżowe, zapewniając konkurencyjność Europy w dziedzinie fotoniki – powiedział Sébastien Dauvé, dyrektor generalny CEA-Leti

– STARLight oferuje imec możliwość dalszego badania alternatywnych materiałów w celu skalowania platformy fotonicznej krzemowej do wyższych prędkości transmisji danych. Imec wykorzysta swoją wiedzę specjalistyczną w zakresie zaawansowanego rozwoju procesów i badań nad urządzeniami fotonicznymi, aby zidentyfikować najbardziej odpowiednią technologię dla następnych generacji PIC do połączeń optycznych – zapewnił Philippe Absil, wiceprezes ds. badań i rozwoju w imec

– Na Uniwersytecie Paris Saclay centrum nanonauki i nanotechnologii (C2N), wspólna jednostka z CNRS i Uniwersytetem Paris Cité, jest bardziej zaangażowane w demonstrację zaawansowanych urządzeń opartych na wykorzystaniu nowych materiałów i nowych podejść zgodnych z technologią PIC firmy STMicroelectronics. Współpraca z głównymi graczami UE w dziedzinie fotoniki krzemowej stanowi okazję do uzyskania dostępu do najnowocześniejszych technologii, opracowania innowacyjnych urządzeń odpowiadających na wyzwania związane z zastosowaniami w fotonice krzemowej oraz nawiązania współpracy z kluczowymi partnerami przemysłowymi – dodał Laurent Vivien, dyrektor CNRS w C2N

– STARLight łączy wieloletnie doświadczenie firmy Sicoya w projektowaniu i pakowaniu fotoniki krzemowej z przełomowymi możliwościami technologii PIC firmy ST, która zapewnia doskonałą wydajność RF dzięki integracji zaawansowanej fotoniki i szybkiej elektroniki. Konsorcjum STARLight stanowi doskonały przykład europejskiej współpracy, zapewniając technologiczne podstawy do tworzenia trwałej wartości na szybko zmieniającym się rynku globalnym. W momencie, gdy fotonika, a zwłaszcza fotonika krzemowa, zyskuje powszechne uznanie jako kluczowa technologia napędzająca centra danych i sieci AI, a także wiele innych krytycznych zastosowań o dużej skali, firma Sicoya ma teraz możliwość wykorzystania wysoce skalowalnej i niezawodnej platformy ST w swojej przyszłej ofercie produktów – ucieszył się Hanjo Rhee, dyrektor ds. technicznych w Sicoya GmbH

– W Soitec jesteśmy głęboko zaangażowani w promowanie innowacji na poziomie podłoży – ulepszanie technologii SOI i opracowywanie nowych materiałów, aby sprostać zmieniającym się wymaganiom aplikacji fotonicznych nowej generacji. Dzięki tej współpracy zamierzamy podnieść poprzeczkę w zakresie jakości produkcji, poprawić skalowalność i zmniejszyć wpływ produkcji podłoży na środowisko. Wspólnie z naszymi partnerami kładziemy podwaliny technologiczne pod bardziej konkurencyjny i zrównoważony ekosystem fotoniki w Europie – zapewnił René Jonker, wiceprezes wykonawczy, dział Edge and Cloud AI w SOITEC

– SteerLight opracowuje nową generację czujników wizyjnych 3D — niemekanicznych czujników LiDAR FMCW — opartych na przełomowej technologii fotoniki krzemowej, która umożliwia zintegrowanie całego systemu z mikrochipem. W nadchodzących latach rynek komponentów do lekkich pojazdów przejdzie znaczącą transformację spowodowaną rozwojem zaawansowanych systemów wspomagania kierowcy (ADAS), które wymagają kompaktowych, ekonomicznych i wydajnych rozwiązań LiDAR. Zapewnienie niezależnych źródeł komponentów mikroelektronicznych jest strategicznym priorytetem dla SteerLight, aby umożliwić produkcję na dużą skalę tej nowej generacji systemów LiDAR. Ma to zasadnicze znaczenie dla europejskich graczy, aby utrzymać wiodącą pozycję w globalnym łańcuchu wartości i zapewnić suwerenność technologiczną w wysoce konkurencyjnym i szybko rozwijającym się sektorze. Projekt STARLight wesprze ten cel dzięki zaawansowanej platformie fotoniki krzemowej opracowanej przez ST, zapewniając jej dojrzałość przemysłową — podkreślił François Simoens, dyrektor generalny i współzałożyciel SteerLight.

– ST posiada wiodącą technologię i nastawienie na współpracę, które pozwolą wesprzeć tę inicjatywę UE, poszerzającą granice technologii. Nowa, opatentowana przez ST technologia fotoniki krzemowej zapewni konsorcjum możliwość zintegrowania wielu złożonych komponentów w jednym chipie, a nasz unikalny model zintegrowanego producenta urządzeń (IDM) wzmocni innowacje w zakresie fotoniki krzemowej w ramach platformy ST 300 mm do produkcji wielkoseryjnej – powiedzial Remi El-Ouazzane, prezes grupy ds. mikrokontrolerów, cyfrowych układów scalonych i produktów RF w STMicroelectronics.

– Zintegrowana fotonika ma przynieść znaczące przełomy w krytycznych architekturach systemów opracowanych przez THALES, przeznaczonych do wykrywania, komunikacji i przetwarzania sygnałów. Drastyczne zmniejszenie rozmiarów i zużycia energii oferuje liczne korzyści operacyjne, zwłaszcza w przypadku systemów zdalnych. Projekt STARLight stanowi wyjątkową okazję do stworzenia w oparciu o platformę STMicroelectronics niezależnego łańcucha dostaw technologii fotoniki krzemowej w UE – dodał Bertrand Demotes-Mainard, wiceprezes ds. technologii sprzętowych w THALES.

Pełna lista uczestników projektu:

AIXSCALE PHOTONICS; ALMAE TECHNOLOGIES; ANSYS; ARISTOTELIO PANEPISTIMIO AUTH EL Y THESSALONIKIS; COMMISSARIAT A L’ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES ; DESIGN AND REUSE; ERICSSON; HELIC ANSYS ELLAS MONOPROSOPH AE; III-V LAB; INTERUNIVERSITAIR MICRO-ELECTRONICA CENTRUM; KEYSIGHT TECHNOLOGIES; KNOWLEDGE DEVELOPMENT FOR POF SL; LUMIPHASE; MBRYONICS; NVIDIA; NCODIN; RHEINISCH-WESTFAELISCHE HOCHSCHULE AACHEN TECHNISCHE; SICOYA; SOITEC; STEERLIGHT; STMICROELECTRONICS; THALES; UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PAVIA; UNIVERSITE PARIS-SACLAY

Źródło: informacje prasowe