GlobalFoundries rachète AMF pour conforter son avance dans la photonique sur silicium destinée aux centres de données d’IA

Les données de l’IA passent à la lumière avec l’intégration d’AMF par GlobalFoundries

GlobalFoundries a racheté Advanced Micro Foundry, une entreprise basée à Singapour spécialisée dans la photonique sur silicium. Cette opération place les technologies optiques au cœur des infrastructures d’intelligence artificielle. Les modalités financières de l’accord n’ont pas été dévoilées. Il associe plus de 15 ans d’expérience d’AMF dans la fabrication de composants photoniques et sa propriété intellectuelle à l’implantation mondiale de GlobalFoundries. Les dirigeants des deux entreprises affirment que leur activité combinée devient la plus grande fonderie spécialisée exclusivement dans la photonique sur silicium en termes de chiffre d’affaires. Elle entend répondre aux besoins des centres de données d’IA, des communications à haut débit, des capteurs et des futurs systèmes quantiques. L’acquisition s’accompagne d’un nouveau partenariat de recherche à Singapour avec l’Agence pour la science, la technologie et la recherche, connue sous le nom d’A*STAR, ainsi que de projets visant à créer un centre d’excellence en photonique sur silicium axé sur les matériaux de nouvelle génération et les liaisons à 400 gigabits par seconde.

La photonique sur silicium intègre des composants optiques, tels que des guides d’ondes et des modulateurs, aux côtés des circuits électroniques classiques sur une puce de silicium. Pour de nombreuses liaisons de données à courte ou longue distance, elle remplace les pistes en cuivre par des fibres optiques et des composants optiques intégrés. Ce changement réduit la consommation électrique et la chaleur dégagée, tout en offrant une bande passante bien supérieure entre les serveurs, les baies d’accélérateurs et les systèmes de stockage. À mesure que les grappes de calcul dédiées à l’entraînement de l’IA échangent chaque heure des pétaoctets de données dans les centres informatiques et que les connexions en cuivre approchent de leurs limites physiques, les voies optiques sont devenues prioritaires pour le secteur.

Pourquoi la photonique sur silicium compte pour l’IA et les réseaux avancés

L’IA moderne repose sur de vastes réseaux de GPU, d’accélérateurs spécialisés et de systèmes de stockage à haut débit. Les échanges de données entre ces composants représentent souvent l’essentiel de la consommation énergétique et déterminent les performances. Les câbles en cuivre et les liaisons électriques SerDes perdent en puissance de signal aux hautes fréquences et sur de longues distances, ce qui nécessite des répéteurs et des variations de tension plus importantes. Cela accroît la consommation d’énergie et la latence. Les liaisons optiques transmettent les données sous forme de lumière, qui parcourt de longues distances avec très peu de pertes et de diaphonie, tout en consommant beaucoup moins d’énergie par bit.

La photonique sur silicium intègre des fonctions optiques sur une plaquette de silicium, aux côtés de l’électronique de commande. Les fonderies fabriquent des guides d’ondes qui acheminent la lumière, des modulateurs qui encodent les données et des photodétecteurs qui reconvertissent la lumière en signaux électriques. Ces solutions intégrées remplacent les modules émetteurs-récepteurs distincts par des moteurs optiques plus compacts, qui chauffent moins et sont souvent moins coûteux. Il en résulte un débit supérieur par baie, des besoins moindres en refroidissement et une fiabilité accrue pour les centres de données hyperscale et les réseaux de télécommunications.

Cette technologie est également polyvalente. Elle permet d’utiliser des émetteurs-récepteurs enfichables pour moderniser les commutateurs existants, ainsi que des composants optiques co-intégrés, qui placent les moteurs optiques à proximité du silicium du commutateur ou de l’accélérateur, dans un même boîtier. Cette dernière approche réduit à quelques millimètres le trajet électrique à l’intérieur du boîtier, puis utilise la fibre pour les liaisons plus longues. Elle améliore la consommation énergétique et l’intégrité du signal à mesure que les débits passent de 400G à 800G et au-delà.

Ce que l’accord avec AMF apporte à GlobalFoundries

Advanced Micro Foundry est considérée comme la première fonderie spécialisée dans la photonique sur silicium. Créée en 2017 à partir de l’Institut de microélectronique de Singapour, rattaché à A*STAR, l’entreprise propose des services de fabrication, de prototypage et de test à des clients des télécommunications, des centres de données, du LiDAR et des capteurs. AMF emploie environ 250 personnes et sert des clients dans le monde entier depuis une plateforme de fabrication sur plaquettes de 200 millimètres. Elle prévoit de passer à une production sur plaquettes de 300 millimètres à mesure que les volumes augmenteront.

Avec le rachat d’AMF, GlobalFoundries acquiert des kits de conception de procédés éprouvés, des bibliothèques de composants et une équipe dotée d’une solide expérience de l’intégration et du test de dispositifs photoniques. L’entreprise pourra répondre à la demande pour les communications optiques longue distance, les liaisons au sein des centres de données et des marchés spécialisés comme les capteurs automobiles et la photonique quantique. Cette échelle accrue permet aussi aux clients de s’approvisionner dans plusieurs régions et de qualifier des fournisseurs secondaires, réduisant ainsi les risques d’approvisionnement pour les projets d’infrastructures critiques.

GlobalFoundries a indiqué que ses capacités existantes en photonique sur silicium aux États-Unis seraient complétées par la production basée à Singapour, au service de clients du monde entier. L’objectif est d’accélérer la mise sur le marché d’émetteurs-récepteurs optiques, de composants optiques co-intégrés et de solutions photoniques intégrées répondant aux besoins croissants en bande passante et en efficacité des opérateurs de l’IA et du cloud.

Un nouveau centre de R et D à Singapour et un partenariat de long terme avec A*STAR

GlobalFoundries prévoit d’établir à Singapour un centre d’excellence en photonique sur silicium qui travaillera avec A*STAR sur la recherche consacrée aux matériaux et aux composants, avec pour objectif des liaisons à 400 gigabits par seconde et au-delà. Ce débit correspond aux cycles actuels des centres de données, où les connexions à 400G et 800G constituent les standards pour relier commutateurs et serveurs, tandis que les opérateurs évaluent déjà les modules de nouvelle génération.

L’entreprise a indiqué que les travaux de R et D menés à Singapour alimenteraient directement sa plateforme photonique et sa feuille de route produits. Les investissements précoces de Singapour dans la photonique et la recherche quantique, ainsi que son vivier existant de talents dans les semi-conducteurs, en font un lieu propice au développement de la production et à l’innovation dans la physique des composants et les procédés. GlobalFoundries emploie environ 3 800 personnes à Singapour, dans plusieurs usines de fabrication de semi-conducteurs, ce qui facilite le passage des résultats de laboratoire aux lignes de production.

Cette initiative montre également comment la recherche publique peut déboucher sur des capacités commerciales. Les origines d’AMF, au sein de l’Institut de microélectronique d’A*STAR, illustrent le parcours qui mène de la recherche universitaire à des solutions industrielles à grande échelle. La nouvelle collaboration vise à raccourcir ce parcours pour les futures plateformes photoniques, notamment grâce à de nouveaux matériaux permettant des liaisons optiques plus rapides, moins énergivores et présentant moins de pertes.

La parole aux entreprises

Tim Breen, directeur général de GlobalFoundries, a présenté la photonique sur silicium comme une exigence fondamentale des infrastructures d’IA actuelles et futures. Il a déclaré que l’entreprise s’appuierait sur les capacités et l’expertise d’AMF pour élargir sa feuille de route de solutions optiques, afin de réduire la consommation d’énergie et d’accroître le débit dans les centres de données et sur les réseaux étendus.

La photonique sur silicium est essentielle aux infrastructures d’IA. À mesure que les données circulent plus vite et que les charges de travail se complexifient, la capacité à transmettre des informations plus rapidement, avec davantage de précision et d’efficacité énergétique, est désormais fondamentale pour les centres de données d’IA et les réseaux de télécommunications avancés.

Jagadish CV, directeur général d’AMF, a souligné la complémentarité des deux entreprises et leur potentiel pour conquérir de nouveaux marchés grâce à une offre plus large.

AMF et GF partagent une même vision de l’innovation et de partenariats étroits avec leurs clients afin de proposer des solutions différenciantes. Nos portefeuilles technologiques étant complémentaires, nous avons hâte de faire progresser la photonique sur silicium au service d’un plus grand nombre de marchés et de clients.

La place de cette évolution dans la course mondiale aux connexions optiques

Les liaisons optiques sont devenues un axe stratégique pour l’ensemble du secteur. Les fabricants de puces réseau et les opérateurs hyperscale s’orientent vers des solutions optiques enfichables et co-intégrées pour suivre le rythme des grappes de calcul à grande échelle dédiées à l’IA. Des entreprises comme Nvidia ont collaboré avec de grandes fonderies pour associer le silicium réseau à des connexions optiques. Des sociétés financées par du capital-risque, comme Ayar Labs, Celestial AI et Lightmatter, développent des connexions optiques entre puces ; certaines font appel à GlobalFoundries pour la fabrication. Dans le domaine de l’informatique quantique, GlobalFoundries travaille avec PsiQuantum sur des puces photoniques destinées à des systèmes quantiques à grande échelle.

L’augmentation des capacités de production à Singapour, en complément des activités déjà menées aux États-Unis et en Europe, donne à GlobalFoundries une base industrielle diversifiée. C’est un atout pour les fournisseurs de services cloud et les opérateurs télécoms qui souhaitent s’approvisionner dans plusieurs régions en composants critiques. Cette évolution renforce aussi le rôle de Singapour comme pôle de conception, de fabrication et de test de composants photoniques sur silicium, à mesure que leur adoption s’étend aux communications de données, aux capteurs et à l’informatique.

Cette acquisition prolonge également les liens de longue date entre GlobalFoundries et Singapour. En 2010, l’entreprise a racheté Chartered Semiconductor, renforçant ainsi sa présence dans le pays. L’opération avec AMF lui apporte une spécialisation dans la photonique en phase avec la vague actuelle d’investissements dans les infrastructures d’IA.

Repères technologiques : taille des plaquettes et optique co-intégrée

Deux éléments permettent de comprendre pourquoi cet accord pourrait accélérer l’adoption de la photonique : la taille des plaquettes et le conditionnement des composants.

Des plaquettes de 200 à 300 millimètres

La production actuelle d’AMF repose sur des plaquettes de 200 millimètres. GlobalFoundries prévoit de passer à 300 millimètres à mesure que la demande des clients augmentera. Des plaquettes plus grandes permettent de produire davantage de puces par plaquette, de réaliser des économies d’échelle et, souvent, de recourir à des équipements plus avancés. Le passage d’une plateforme photonique au format 300 millimètres peut réduire le coût par fonction et soutenir des volumes plus élevés d’émetteurs-récepteurs et de moteurs optiques. Cette transition nécessite un transfert de procédé et une qualification soigneusement maîtrisés afin de préserver les performances optiques, notamment la faible perte de propagation dans les guides d’ondes et le comportement uniforme des modulateurs d’une plaquette à l’autre.

Des modules enfichables aux composants optiques co-intégrés

Depuis des décennies, les équipements réseau s’appuient sur des modules optiques enfichables insérés en façade des commutateurs. Ces modules resteront importants, puisqu’ils permettent aux opérateurs de mettre à niveau les composants optiques sans remplacer tout le système. L’optique co-intégrée apporte un changement : les moteurs optiques se trouvent sur le même substrat qu’un circuit ASIC de commutateur ou qu’un accélérateur, avec des pistes électriques très courtes. Cela réduit les pertes de signal et la consommation d’énergie, tout en permettant une bande passante agrégée plus élevée par châssis. L’intégration de la photonique et de l’électronique au niveau de la fonderie est essentielle à cette architecture et constitue un axe majeur de la feuille de route de GlobalFoundries.

Pourquoi le 400G compte

Dans les baies modernes des centres de données d’IA, les données circulent par voies de 100G ou multiples de 100G. Un émetteur-récepteur 400G utilise généralement quatre voies de 100G, tandis que le 800G double ce nombre. Permettre le déploiement fiable à grande échelle de connexions 400G et 800G tout en maîtrisant leur consommation d’énergie est une étape concrète vers des liaisons de classe térabit. Les recherches sur les matériaux, les modulateurs et les guides d’ondes à faibles pertes pour ces débits aident le secteur à réduire le coût et la consommation énergétique par bit, les deux paramètres déterminants dans la conception des réseaux de centres de données.

Risques, intégration et points à surveiller

La montée en puissance d’une plateforme de photonique sur silicium n’a rien de simple. Le rendement dépend des pertes optiques, de l’uniformité des composants, de la précision de leur alignement dans le boîtier et de la couverture des tests. Passer de plaquettes de 200 à 300 millimètres nécessite de contrôler les procédés sur un plus grand nombre de puces et, souvent, d’utiliser de nouveaux équipements. L’intégration des équipes et des kits de conception de procédés doit être menée avec soin pour préserver la stabilité des règles de conception pour les clients. Les chaînes d’approvisionnement en lasers, matériaux et solutions de conditionnement avancées doivent également se développer au même rythme que la production de plaquettes.

Les cycles d’adoption des clients sont un autre facteur. De nombreux opérateurs cloud mettent à niveau leurs équipements optiques selon des calendriers pluriannuels, liés au renouvellement du silicium des commutateurs et de l’architecture du réseau. Pour convaincre les clients de passer des modules enfichables à l’optique co-intégrée, il faudra démontrer la fiabilité des solutions, proposer des modèles de service adaptés et permettre la réparation ou le remplacement des composants optiques sur le terrain.

La concurrence est intense. Les grandes fonderies et les fabricants de puces réseau investissent tous dans les interconnexions optiques. Les entreprises capables de réunir une fabrication à haut rendement, des écosystèmes de conception solides et des partenariats efficaces dans le domaine du conditionnement auront les meilleures chances d’équiper les commutateurs de nouvelle génération et les grappes de calcul dédiées à l’IA.

Effets sur Singapour et l’écosystème asiatique des puces

Singapour investit depuis des années dans la photonique, la recherche quantique et la fabrication de semi-conducteurs. Ce secteur représente une part importante du produit intérieur brut du pays, et les agences publiques ont lancé des programmes pour renforcer la conception, le conditionnement avancé et les matériaux spécialisés. Le parcours d’AMF, d’une entreprise issue d’un institut de recherche à un fournisseur mondial, puis à une filiale d’un grand fabricant de puces sous contrat, illustre comment la recherche financée par des fonds publics peut faire émerger des compétences exportables.

Le nouveau centre d’excellence et l’augmentation des capacités de production pourraient attirer des start-up et des multinationales souhaitant concevoir et fabriquer des moteurs optiques en Asie, tout en conservant un accès aux capacités des fonderies nord-américaines et européennes. Le statut de Singapour comme pôle neutre et stable est un atout pour la résilience des chaînes d’approvisionnement. Pour les start-up deep tech spécialisées dans la photonique, le quantique et les capteurs, un accès facilité au prototypage, aux séries pilotes et à la montée en cadence au sein d’un même écosystème peut raccourcir le délai de mise sur le marché.

Pour GlobalFoundries, les infrastructures de communication et les centres de données figurent déjà parmi les activités à la croissance la plus rapide. Les dirigeants ont indiqué que la photonique sur silicium pourrait générer un chiffre d’affaires annualisé de plusieurs milliards de dollars avant la fin de la décennie si son adoption suit la trajectoire actuelle. Le rachat d’AMF et le partenariat avec A*STAR doivent soutenir cette dynamique en augmentant les capacités, en accélérant l’innovation et en réduisant les goulets d’étranglement régionaux.

À retenir

• GlobalFoundries a racheté Advanced Micro Foundry, basée à Singapour, pour développer ses capacités en photonique sur silicium. Les modalités financières n’ont pas été dévoilées.
• L’activité combinée place GlobalFoundries au premier rang mondial des fonderies exclusivement spécialisées dans la photonique sur silicium en termes de chiffre d’affaires.
• Un nouveau centre d’excellence en photonique sur silicium à Singapour collaborera avec A*STAR sur les technologies optiques à 400G et au-delà.
• AMF apporte une plateforme de fabrication sur plaquettes de 200 millimètres, des kits de conception de procédés éprouvés et une clientèle mondiale. Un passage au format 300 millimètres est prévu.
• La photonique sur silicium transmet les données par la lumière, ce qui réduit la consommation d’énergie et la latence par rapport au cuivre, un avantage essentiel pour les centres de données d’IA et les réseaux télécoms.
• GlobalFoundries entend accélérer le développement de produits allant des émetteurs-récepteurs enfichables à l’optique co-intégrée pour les communications de données et l’informatique.
• Des start-up comme Ayar Labs, Celestial AI et Lightmatter, ainsi que PsiQuantum dans le domaine quantique, participent à l’essor des connexions optiques.
• Les principaux défis concernent le rendement, le transfert des procédés à des plaquettes de plus grande taille, le conditionnement avancé et les cycles d’adoption des clients.