La Chine pousse les puces photoniques pour l'IA, contestant la domination des semi-conducteurs électroniques

Dans le domaine de l'informatique de pointe, une transition s'amorce, s'éloignant progressivement du matériel électronique conventionnel pour les applications d'Intelligence Artificielle (IA). La République Populaire de Chine se positionne en fer de lance de cette évolution en soutenant le développement de puces photoniques, des dispositifs qui exploitent la lumière, ou photons, pour le traitement de l'information au lieu des électrons traditionnels, défiant ainsi la domination actuelle des Unités de Traitement Graphique (GPU) électroniques.

Ces nouvelles méthodologies visent à cultiver une compréhension approfondie et des compétences pratiques, mettant l'accent sur l'apprentissage centré sur l'élève et la résolution de problèmes concrets. Des prototypes de ces puces affichent des revendications de vitesse et d'efficacité jusqu'à cent fois supérieures pour des tâches de calcul spécialisées par rapport aux architectures électroniques existantes. Cette poussée technologique s'inscrit dans la stratégie nationale chinoise visant à atteindre l'autosuffisance technologique et à optimiser la consommation énergétique de son infrastructure d'IA en pleine expansion.

Un jalon majeur de cette recherche fut la présentation en 2025 de la puce LightGen, fruit d'une collaboration entre l'Université Jiao Tong de Shanghai et l'Université Tsinghua de Pékin. Intégrant plus de deux millions de neurones photoniques sur une surface de 136,5 millimètres carrés, cette puce a été publiée dans la revue Science en décembre 2025. Les tests ont révélé une performance supérieure dans les tâches d'IA générative, atteignant une vitesse de calcul de 3,57×10⁴ TOPS, soit plus de 35 mille milliards d'opérations par seconde, avec une efficacité énergétique de 6,64×10² TOPS par watt, surpassant la puce A100 de Nvidia.

Parallèlement, le projet ACCEL (All-Analogue Chip Combining Electronics and Light), issu des laboratoires de l'Université Tsinghua, illustre une approche hybride en fusionnant des éléments photoniques avec de l'électronique analogique. Les chercheurs ont affirmé qu'ACCEL pourrait atteindre des vitesses 3 000 fois plus rapides que le GPU A100 de Nvidia pour certaines tâches de vision, tout en affichant une efficacité énergétique jusqu'à quatre millions de fois supérieure. Cette architecture contourne la latence et la déperdition énergétique typiques des systèmes hybrides en mettant 99 % de son fonctionnement en œuvre dans le système optique via le calcul analogique optique diffractif (OAC) et le calcul analogique électronique (EAC).

Ces avancées font partie d'un effort national plus large, orchestré par l'État, pour sécuriser l'autonomie dans les technologies critiques, ambition renforcée par les restrictions américaines sur l'exportation de semi-conducteurs depuis 2018. Le président Xi Jinping a souligné la nécessité de bâtir un écosystème d'IA indépendant. L'investissement dans ces infrastructures est massif, Shanghai prévoyant l'inauguration de cinq nouveaux centres de données d'ici fin 2025. Bien que les GPU à usage général ne soient pas destinés à une obsolescence immédiate, ces systèmes photoniques représentent une voie pratique pour atténuer les exigences énergétiques croissantes de l'informatique d'IA, comme l'a souligné le professeur Chen Yitong, directeur des recherches sur LightGen. L'intégration de ces technologies dans les infrastructures existantes pourrait se concrétiser par des essais d'inférence photonique dès 2025, marquant un changement dans la course à la suprématie technologique.