Résumé des points clés
La compétition en puissance de calcul par intelligence artificielle (IA) s'est déplacée du simple comparatif des performances des GPU vers la capacité de collaboration des clusters. Les puces optiques, en particulier celles basées sur la technologie VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser), sont devenues essentielles pour résoudre les problèmes liés à l'interconnexion efficace des GPUs. Chang Ruihua, académicienne étrangère à l'Académie chinoise des ingénieurs, estime qu'un géant dans le domaine des puces optiques émergera certainement, à l'image d'NVIDIA, et que les entreprises chinoises devraient « tracer leur propre chemin » plutôt que de simplement suivre. L'intégration de la photonique et de l'électronique est la direction future, avec de nouveaux produits tels que les moteurs optiques qui connaîtront une croissance rapide. Le secteur connaît des cycles à court terme, mais la tendance à long terme est claire.
1. La puissance de calcul par IA ne se résume pas seulement au nombre de GPUs ; la capacité d'interconnexion est le prochain champ de bataille
Auparavant, on pensait que plus il y avait de GPUs et meilleure était la performance individuelle d'un GPU, mais aujourd'hui, l'entraînement des grands modèles nécessite des centaines, voire des milliers de GPUs fonctionnant ensemble. C'est comme si plusieurs personnes transportaient un grand carton : le nombre n'est pas décisif ; il faut qu'elles coopèrent efficacement. À cet égard, l'interconnexion (c'est-à-dire la transmission de données entre les GPUs) devient un goulot d'étranglement. Les câbles en cuivre perdent beaucoup d'énergie lors de la transmission de signaux à longue distance (par exemple, quelques dizaines de centimètres), ce qui rend le signal moins clair. Le dernier système de rack NVL72 d'NVIDIA place les équipements de commutation directement à proximité des GPUs, et Huawei a développé un cluster de 1024 cartes pour réduire la distance de transmission. Chang Ruihua affirme que « la prochaine compétition en puissance de calcul par IA sera largement axée sur la capacité d'interconnexion », et les puces optiques sont le remède idéal, car elles permettent une transmission de données rapide avec peu de perte.
2. Trois approches pour l'interconnexion optique ; pourquoi le VCSEL est-il si prisé ?
Il existe trois approches technologiques pour l'interconnexion optique à courte distance en IA, chacune ayant ses avantages et inconvénients :
- EML (Electro-Mechanical Lens) : la vitesse de transmission par canal est très élevée, mais le nombre de canaux pouvant être intégrés est limité et le coût est élevé (comme une voiture de sport rapide mais peu spacieuse) ;
- Micro LED : permet d'intégrer un grand nombre de canaux, mais la vitesse de transmission par canal est lente et elles ne sont pas compatibles avec les fibres optiques existantes (comme un bus qui peut transporter beaucoup de personnes, mais qui avance lentement) ;
- VCSEL : se situe entre les deux, offrant une vitesse élevée tout en permettant la création d'arrays bidimensionnels (comme un camion qui est à la fois rapide et spacieux), résolvant ainsi le problème de l'intégration difficile à haute vitesse. L'équipe de Chang Ruihua, Bosung Optoelectronics, utilise une conception de « émission inversée » : les électrodes du VCSEL sont placées sur le dos de la puce, permettant une meilleure dissipation de la chaleur et l'intégration de plus de canaux. Ils ont déjà vendu plus de 6 millions de puces VCSEL à haute vitesse.
3. Les puces optiques suivent leurs propres lois de développement ; les moteurs optiques vont connaître un succès
Chang Ruihua souligne que les puces optiques ne suivront pas la loi de Moore (doublage des performances tous les 18 mois) des puces électroniques, mais elles développeront leurs propres règles d'expansion. Par exemple, dans le cas des LED et de la communication optique, l'industrie progresse en trouvant des paramètres pouvant être améliorés continuellement (comme la luminosité ou la bande passante). Les modules optiques traditionnels et amovibles disparaîtront probablement pas (car ils sont matures et faciles à entretenir), mais les « moteurs optiques » émergeront. On peut les considérer comme des modules optiques plus petits et plus proches des GPUs, permettant une conversion plus rapide des données en signaux lumineux et réduisant ainsi les pertes de transmission. En ce qui concerne le calcul optique, elle pense que ce n'est pas la lumière qui remplacera l'électricité, mais plutôt une collaboration entre les deux technologies : l'électricité s'occupera de la logique, du stockage et du contrôle (ses domaines de force), tandis que la lumière sera utilisée pour les transmissions rapides et les calculs parallèles (ses domaines de spécialisation).
4. Les entreprises chinoises doivent « tracer leur propre chemin » ; pourquoi Shenzhen est-il un lieu idéal ?
Lorsqu'on demande aux entreprises chinoises de suivre ou d'innover de manière indépendante, Chang Ruihua répond clairement qu'il faut « tracer son propre chemin ». Elle s'est installée à Shenzhen en 2021 et a rejoint l'Université chinoise de Hong Kong (Shenzhen) en 2023. Elle a choisi Shenzhen pour son esprit d'entreprise et son environnement industriel ouvert aux nouvelles technologies. L'équipe de Bosung Optoelectronics a pu y mettre rapidement en œuvre ses innovations. Elle cite également son propre exemple : après des décennies de recherche sur les VCSEL, sa motivation est restée la même : « Même si les autres disent que c'est impossible, je vais essayer encore une fois ». Cet esprit d'exploration est crucial pour le développement des puces optiques en Chine.
5. Le secteur connaît des cycles, mais la tendance à long terme est positive ; pas de crainte de surcapacité
Certains s'inquiètent d'une surcapacité dans l'industrie de la communication optique, mais Chang Ruihua souligne que tous les secteurs connaissent des cycles. La demande en bande passante augmente constamment, et l'interconnexion optique se développera vers des distances de plus en plus courtes (par exemple, de la salle de serveurs aux puces elles-mêmes). Les fluctuations à court terme sont comparables aux vagues ; les entreprises doivent apprendre à « gérer ces cycles » en accumulant des compétences pendant les périodes de baisse et en saisissant les opportunités pendant les périodes de croissance. Selon elle, l'avenir des puces optiques est clair : en suivant la tendance, il est possible de se faire une place dans la course à la puissance de calcul par IA.
Cette analyse nous montre que dans l'ère de l'IA, les GPUs ne sont pas le seul élément clé ; les puces optiques représentent un potentiel encore sous-exploité, et les entreprises chinoises ont l'opportunité de devenir des leaders mondiaux dans ce domaine.