Une équipe de recherche dirigée par l’Académie des sciences chinoise a développé une technique de fabrication qui réduit considérablement le temps nécessaire à la production de structures complexes de puces optiques tridimensionnelles, passant de plusieurs heures à quelques secondes, ce qui pourrait lever un obstacle majeur dans la course mondiale à la commercialisation de l’informatique photonique.
La technique, développée par le doctorant Wang Yi et ses collègues de l’Institut de physique de l’Académie des sciences chinoise, en collaboration avec l’Université de Hong Kong et d’autres institutions, utilise un faisceau d’ions large combiné à une approche d’« origami » auto-pliant pour transformer simultanément des milliers de nanostructures bidimensionnelles en conceptions tridimensionnelles.
Les techniques traditionnelles par faisceau d’ions focalisés (FIB) créent des structures optiques une par une, faisant de la production un goulet d’étranglement sévère pour la fabrication à l’échelle commerciale. La nouvelle approche parallèle traite une plaquette entière de 100 millimètres (environ 4 pouces) en une seule opération, convertissant des motifs bidimensionnels en architectures tridimensionnelles complexes sur toute la surface à la fois.
Les résultats sont frappants. L’équipe a rapporté une uniformité angulaire supérieure à 97 % sur la plaquette, tandis que le temps de fabrication a chuté de plus de deux ordres de grandeur par rapport aux méthodes FIB. Malgré l’augmentation de la vitesse, la technique maintient une précision nanométrique adaptée aux applications photoniques.
Cette avancée cible la photonique intégrée tridimensionnelle de nouvelle génération pour l’informatique avancée, les communications et la détection. Le déplacement des structures optiques en trois dimensions permet des conceptions de puces plus denses, réduit les interférences de signal et permet des fonctions difficiles ou impossibles à réaliser avec des architectures planaires.
Le goulet d’étranglement de fabrication a été l’un des principaux défis freinant les puces photoniques, qui utilisent la lumière plutôt que des signaux électriques pour traiter les données. Alors que plusieurs entreprises, notamment Intel, TSMC, Ayar Labs et Lightmatter dans le secteur commercial, et des institutions de recherche comme l’Imec belge et NTT japonais, se livrent une course pour faire progresser les technologies photoniques, l’évolutivité de la production a pris du retard sur l’innovation en matière de conception.
La percée de l’équipe chinoise comble directement cette lacune. « Cette technologie offre une plateforme polyvalente pour produire des structures optiques tridimensionnelles complexes tout en réduisant les goulots d’étranglement de fabrication », ont déclaré les chercheurs, positionnant la méthode comme un pont entre les conceptions photoniques personnalisées et la production à grande échelle.
Ce développement intervient alors que la concurrence s’intensifie dans la technologie des puces photoniques, qui promet une bande passante plus élevée et une consommation d’énergie plus faible que les puces électroniques conventionnelles, des avantages qui deviennent de plus en plus importants à mesure que les charges de travail d’IA mettent à rude épreuve l’infrastructure existante des semi-conducteurs.
Sources : China’s team develops faster way to manufacture complex 3D optical chips (Interesting Engineering, juillet 2026)
Traduit par Lydie