Cele projektu
W ciągu najbliższych trzech lat STARLight ma na celu zbudowanie kompletnego łańcucha wartości dla fotoniki krzemowej na podłożach 300 mm oraz opracowanie rozwiązań aplikacyjnych dla takich sektorów, jak centra danych, klastry AI, telekomunikacja i motoryzacja.
Projekt realizowany jest w ramach inicjatywy EU CHIPS Joint Undertaking, której zadaniem jest wzmocnienie europejskiej infrastruktury półprzewodnikowej, zwiększenie odporności łańcucha dostaw oraz utrzymanie przewagi technologicznej.
Fotonika krzemowa i wyzwania technologiczne
Fotonika krzemowa łączy zalety technologii CMOS stosowanej w układach scalonych z możliwościami fotoniki, czyli transmisją danych przy użyciu światła. Rozwiązania te znajdują zastosowanie m.in. w centrach danych, systemach AI, technologiach LiDAR, aplikacjach kosmicznych czy fotonicznych procesorach AI.
Rozwój zaawansowanych fotonicznych układów scalonych (PIC) napotyka jednak liczne wyzwania. STARLight koncentruje się m.in. na opracowaniu modulatorów pracujących z szybkością ponad 200 Gb/s na kanał, efektywnych laserów zintegrowanych na chipie, a także na integracji nowych materiałów (np. SOI, LNOI, BTO) w jednej platformie fotoniki krzemowej. Kolejnym obszarem badań jest optymalizacja pakietowania i integracji układów PIC z elektroniką.
- Technologia fotoniki krzemowej ma kluczowe znaczenie, by Europa znalazła się na drodze prowadzącej do fabryki sztucznej inteligencji przyszłości, a projekt STARLight stanowi istotny krok dla całego europejskiego łańcucha wartości – napędzając innowacje i współpracę pomiędzy wiodącymi firmami technologicznymi – powiedział Rémi El-Ouazzane, prezes działu Microcontrollers, Digital ICs and RF Products w STMicroelectronics - Koncentrując się na wynikach ukierunkowanych na praktyczne zastosowania, projekt ma dostarczyć nowatorskie rozwiązania dla centrów danych, klastrów AI, telekomunikacji i branży motoryzacyjnej. Dzięki silnym, rozpoznawalnym partnerom paneuropejskim konsorcjum STARLight jest przygotowane, by przewodzić rozwojowi kolejnej generacji technologii i zastosowań fotoniki krzemowej.
Demonstratory i nowe materiały
Projekt STARLight w pierwszej kolejności koncentruje się na budowie demonstratorów dla centrów danych, opartych na technologii PIC100, zdolnych do obsługi przepustowości do 200 Gb/s. Kluczową rolę w tym obszarze odegrają firmy STMicroelectronics, Sicoya i Thales. Konsorcjum opracuje także prototypy systemów transmisji optycznej w przestrzeni wolnej (FSO), przeznaczonych zarówno do komunikacji kosmicznej, jak i naziemnej.
Dzięki multidyscyplinarnemu doświadczeniu głównych partnerów projekt zamierza ukierunkować badania na opracowanie demonstratora optycznego o przepustowości 400 Gb/s na kanał, wykorzystującego nowe materiały i adresującego potrzeby kolejnej generacji optyki pluggable.
Procesor fotoniczny dla sztucznej inteligencji
Oddzielnym obszarem działań będzie rozwój zaawansowanego procesora fotonicznego, zoptymalizowanego pod kątem operacji tensorowych, takich jak mnożenie macierzy przez wektor czy operacje MAC. Układ ten ma oferować przewagę w zakresie rozmiarów, szybkości przetwarzania oraz efektywności energetycznej w porównaniu z obecnymi rozwiązaniami. Ponieważ sieci neuronowe – podstawowe algorytmy sztucznej inteligencji – intensywnie wykorzystują operacje tensorowe, ich optymalizacja jest kluczowa dla poprawy wydajności obliczeń AI.
Nowe rozwiązania dla telekomunikacji
Projekt zakłada także opracowanie i demonstrację innowacyjnych urządzeń fotoniki krzemowej dedykowanych branży telekomunikacyjnej. Ericsson skoncentruje się na dwóch koncepcjach zwiększenia efektywności sieci mobilnych. Pierwsza obejmuje stworzenie zintegrowanego przełącznika umożliwiającego optyczne odciążenie sieci dostępowych (RAN), co pozwoli na bardziej efektywne zarządzanie ruchem danych. Druga koncepcja zakłada rozwój technologii Radio over Fibre, która pozwoli przenieść energochłonne układy ASIC z jednostek antenowych do bardziej scentralizowanych lokalizacji, zwiększając tym samym pojemność sieci i ograniczając emisję CO₂.
Z kolei firma MBRYONICS opracuje interfejs typu free-space to fibre, stosowany przy odbiorze transmisji optycznej w przestrzeni wolnej – kluczowy element w projektowaniu systemów komunikacji optycznej.
LiDAR i sensory nowej generacji
Na koniec projekt obejmie demonstrację możliwości w zakresie zastosowań sensorycznych. Bliska współpraca firmy STEERLIGHT, producenta czujników LiDAR, z producentami samochodów ma pomóc w urzeczywistnieniu tego rozwiązania na skalę przemysłową. W ramach konsorcjum Thales pracuje nad sensorami zdolnymi do precyzyjnego generowania, dystrybucji, detekcji i przetwarzania sygnałów o złożonych kształtach falowych, aby zademonstrować kluczowe funkcjonalności.
Źródło: STMicroelectronics
