L’IA remet la photonique sur silicium sous les projecteurs
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Avant l’essor de l’intelligence artificielle générative, peu d’investisseurs s’intéressaient aux composants optiques des centres de données. Les projecteurs étaient braqués sur les processeurs, les mémoires ou les logiciels. Deux ans plus tard, la situation évolue, et à mesure que les infrastructures d’IA gagnent en taille, une autre technologie revient au premier plan : la photonique sur silicium. La levée de 4,5 millions d’euros de la startup suisse Aylight en est une illustration. Si elle ne marque pas l’apparition d’une nouvelle technologie, elle révèle un changement plus profond où l’IA pourrait offrir à la photonique sur silicium un marché susceptible de changer d’échelle.
Une technologie ancienne qui trouve enfin son moment
Les premiers travaux sur la photonique sur silicium remontent aux années 1980, tandis que les grands programmes industriels prennent forme au début des années 2000. L’ambition est d’utiliser les procédés de fabrication issus de la microélectronique pour produire des composants capables de manipuler la lumière directement sur des puces en silicium.
L’idée consiste à combiner deux mondes. L’électronique demeure la plus efficace pour effectuer les calculs. La lumière, elle, transporte l’information avec une très faible atténuation et une capacité bien supérieure lorsqu’il s’agit de déplacer de grands volumes de données.
Jusqu’à présent cette technologie a principalement trouvé des débouchés dans les réseaux de télécommunications et les liaisons optiques reliant les serveurs des grands centres de données. Des industriels comme Intel investissent dans ce domaine depuis plus d’une décennie, tandis que des spécialistes comme Coherent ou Lumentum fournissent déjà de nombreux composants optiques utilisés par les opérateurs et les hyperscalers.
Si l’intelligence artificielle n’invente donc pas la photonique sur silicium, elle modifie profondément les conditions économiques de son adoption.
L’IA change la nature du problème
Un GPU n’a de valeur que s’il peut échanger rapidement des données avec les autres processeurs qui composent un cluster. Les modèles les plus avancés sont entraînés sur des dizaines de milliers de GPU fonctionnant simultanément. Les futures générations devraient mobiliser plusieurs centaines de milliers d’accélérateurs répartis dans plusieurs bâtiments, voire plusieurs campus.
Dans ces architectures, les données circulent en permanence : synchronisation des modèles, échanges entre mémoires, communications entre processeurs, alimentation des systèmes de stockage. Le trafic interne augmente plus vite que la puissance de calcul elle-même. L’un des principaux défis n’est plus seulement de calculer plus vite, mais de transporter davantage d’informations sans dégrader les performances ni faire exploser la consommation énergétique. C’est précisément là que la photonique sur silicium retrouve toute sa pertinence.
Remplacer certains électrons par des photons
Dans une puce électronique classique, l’information circule sous forme de signaux électriques. La photonique utilise, pour certaines fonctions de transmission, des impulsions lumineuses qui se propagent dans des guides d’ondes gravés directement sur une puce en silicium. Le calcul reste assuré par des composants électroniques.
Cette distinction est essentielle. La photonique ne remplace pas l’électronique, mais la complète lorsque les échanges deviennent trop importants pour être assurés efficacement par des interconnexions électriques.
Cette architecture repose sur plusieurs familles de composants : des guides d’ondes qui dirigent la lumière, des modulateurs qui convertissent les signaux électriques en signaux optiques, des photodétecteurs qui effectuent l’opération inverse, mais aussi des dispositifs de multiplexage capables de faire circuler simultanément plusieurs longueurs d’onde sur une même fibre.
Au cœur de cet ensemble se trouve un composant souvent méconnu : le laser.
Pourquoi les lasers deviennent un enjeu stratégique
Chaque liaison optique commence par une source lumineuse, et sans laser, il n’y a pas de transmission optique. Or ces composants doivent répondre à plusieurs exigences contradictoires : produire une lumière extrêmement stable, consommer peu d’énergie, être suffisamment compacts pour s’intégrer aux équipements réseau et rester compatibles avec une fabrication industrielle à grande échelle.
C’est précisément sur ce maillon qu’intervient Aylight, issue de travaux menés à l’ETH Zurich, la startup développe des lasers multi-longueurs d’onde capables de générer plusieurs canaux optiques à partir d’une seule puce. Cette approche vise à remplacer plusieurs lasers distincts par une architecture intégrée, réduisant ainsi le nombre de composants, la consommation électrique et la complexité d’assemblage.
L’intérêt n’est pas de transformer l’architecture des centres de données, mais d’améliorer un composant dont les performances conditionnent directement celles des réseaux optiques.
Le fait que cette technologie soit conçue pour être fabriquée dans des fonderies photoniques existantes constitue d’ailleurs un élément déterminant. Dans l’industrie des semi-conducteurs, les innovations les plus prometteuses sont rarement celles qui imposent de nouvelles chaînes de production, mais celles qui s’insèrent dans l’outil industriel existant.
Une nouvelle couche de l’infrastructure IA
L’essor de la photonique traduit une évolution plus large de l’écosystème des semi-conducteurs. Aujourd’hui, chaque couche de l’infrastructure devient stratégique.
La mémoire progresse avec les puces HBM de SK hynix, Samsung Electronics ou Micron Technology. Les réseaux sont dominés par Broadcom, Cisco ou Marvell Technology. Le packaging avancé mobilise des investissements considérables chez TSMC, tandis que les systèmes de refroidissement deviennent eux aussi des éléments différenciants.
La photonique s’inscrit dans cette fragmentation croissante de la chaîne de valeur. Cette évolution favorise également l’émergence d’une nouvelle génération de startups spécialisées. Certaines développent des moteurs photoniques, d’autres des interconnexions optiques, des logiciels de conception ou des technologies de packaging. Scintil Photonics, EFFECT Photonics, Ayar Labs ou Celestial AI illustrent cette spécialisation croissante.
Une industrialisation encore loin d’être achevée
L’intérêt actuel pour la photonique sur silicium ne doit toutefois pas masquer les défis qui restent à relever. Le premier concerne la fabrication elle-même. Le silicium est un excellent matériau pour guider la lumière, mais il ne constitue pas naturellement une bonne source laser. Beaucoup d’acteurs doivent encore assembler des matériaux différents ou intégrer des composants fabriqués séparément, ce qui accroît la complexité industrielle.
Le second défi est économique, les interconnexions électriques restent extrêmement compétitives sur de nombreuses distances et pour de nombreux usages. La photonique ne les remplacera pas partout. Son adoption progressera là où les débits, les distances ou la consommation énergétique justifient un surcoût initial.
Enfin, la montée en puissance de cette industrie dépendra aussi des capacités de production. Comme pour les semi-conducteurs classiques, la valeur ne se jouera pas uniquement dans la conception des composants, mais également dans leur fabrication à grande échelle. Les fonderies capables de produire des puces photoniques en volume pourraient devenir des acteurs aussi stratégiques que les fabricants eux-mêmes.
L’Europe possède-t-elle une carte à jouer ?
Contrairement aux GPU, largement dominés par les États-Unis et l’Asie, la photonique sur silicium offre encore un paysage relativement ouvert. L’Europe dispose d’une recherche académique reconnue, de plusieurs centres de compétence en optique intégrée et d’un tissu de startups particulièrement actif en Suisse, en France, aux Pays-Bas ou en Belgique.
Cette avance scientifique ne garantit toutefois aucun leadership industriel. La question n’est plus seulement de développer les meilleurs composants, mais de disposer des capacités de production, des partenaires industriels et des débouchés commerciaux nécessaires pour passer à l’échelle.
Fondée en 2025 par Bahareh Marzban et Dmitry Kazakov, à la suite de leurs travaux de recherche à l’ETH Zurich, Aylight a réuni 4,5 millions d’euros lors d’un tour de pré-amorçage codirigé par Elaia et Swisscom Ventures, avec la participation de Verve Ventures et de Plug and Play. Les capitaux financeront les premiers prototypes fabriqués en fonderie, le renforcement des équipes de R&D et l’accélération de l’industrialisation de sa technologie de lasers multi-longueurs d’onde sur puce.
