Starac
Système ONoC (Optical Network on Chip) sur chiplet
Starac est un démonstrateur intégré doté d’un interposeur photonique qui permet des communications optiques de bout en bout entre les chiplets. Dans le domaine des communications sur puce, cette approche est idéale pour les systèmes intégrés toujours plus complexes dotés d’un nombre croissant de chiplets ou pour les puces gravées sur des wafers de plus en plus grands.
Le démonstrateur intègre :
- de multiples chiplets de calcul ;
- des chiplets d’interface I/O (pilotes, sérialisation des données, contrôle du débit, arbitrage, routage et tout autre protocole) ;
- un réseau optique sur puce (interposeur photonique) ;
- un reroutage du BEOL pour signaux de bande latérale (synchronisation).
Applications
Cette innovation répond à divers défis de calcul au niveau des systèmes. Elle s'adresse aux grandes entreprises technologiques, fabricants de puces, start-up, datacenters et autres organisations envisageant des projets de calcul hautes performances ou exascale. Le CEA-Leti peut transférer un système complet ainsi que des briques technologiques individuelles, et fabriquer des lots destinés à la réalisation de tests. Les partenaires ont la possibilité de co-développer des composants et des architectures aux côtés du CEA-Leti, pour concevoir un système unique adapté à leurs besoins. Dans le cadre de partenariats R&D, le CEA-Leti offre son expertise dans la conception de circuits, l’architecture, l’intégration à très grande échelle et la photonique sur silicium.
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Ce qui le rend unique
Avec des interposeurs passifs, la communication entre des puces se limite aux dispositifs à proximité. Grâce à l’interposeur photonique Starac, il est possible de déployer des communications efficaces entre puces éloignées, grâce à :
- une plateforme photonique 3D sur silicium complète et avancée ;
- une topologie de réseau optique sur puce unique au monde ;
- des pilotes électro-optiques 5 fois plus économes en énergie que le routage CMOS ;
- un protocole faible latence non bloquant pour des temps d’accès jusqu’à 4 fois plus cours que les transferts CMOS synchrones ;
- une architecture de routage optique impossible avec un interposeur passif.
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Coupe transversale de l’interposeur photonique sur silicium
La suite
Le démonstrateur actuel est le fruit de quatre années de recherches menées
par le CEA-Leti et le CEA-List. Les futures évolutions se concentreront sur le
passage en 300 mm des plateformes technologiques photoniques et 3D
dans le cadre du projet européen Prevail.
Publications
- Y. Thonnart et al., “POPSTAR: a Robust Modular Optical NoC Architecture for Chiplet-based 3D Integrated Systems,” Proc. DATE, 2020, p. 6
- D. Saint Patrice et al, “Process Integration of Photonic Interposer for Chiplet-Based 3D Systems,” ECTC 2023
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