Brad Booth, PDG de NLM Photonics – Série d’entretiens

Brad Booth est le PDG de NLM Photonics et un vétéran de l’évolution des centres de données, avec des rôles de direction chez Microsoft Azure, Meta, Dell et Intel. Fondateur du Consortium pour l’optique sur carte et contributeur aux normes Ethernet IEEE, il a longtemps fait le lien entre les besoins des clients, les normes de l’industrie et les solutions innovantes.

NLM Photonics développe des matériaux électro-optiques hybrides organiques qui réduisent la consommation d’énergie des réseaux de centres de données d’intelligence artificielle de jusqu’à 50 %. Sa plate-forme Selerion-HTX offre plus de bande passante avec moins d’énergie, permettant des circuits photoniques plus petits et plus efficaces pour un calcul haute performance durable.

Vous avez eu un parcours très intéressant – de Meta, Azure et Microsoft à la fondation du Consortium pour l’optique sur carte, et maintenant à la direction de NLM Photonics. Qu’est-ce qui vous motive personnellement à vous concentrer sur l’amélioration de la consommation d’énergie des centres de données ?

La majeure partie de ma carrière a porté sur les communications et la connectivité, depuis le travail sur les appareils téléphoniques à Bell-Northern Research jusqu’au travail sur les architectures de réseau à Microsoft et au lancement de consortiums industriels comme l’Alliance Ethernet, le Consortium pour l’optique sur carte et le Consortium Ultra Ethernet. J’ai vu de mes propres yeux comment l’informatique moderne repose sur la façon dont nous déplaçons les données.

L’essor de l’intelligence artificielle a apporté une capacité immense, mais a également augmenté le volume de données déplacées. La photonique est devenue cruciale dans les centres de données d’aujourd’hui et a un impact croissant sur le pourcentage d’énergie utilisée dans ces centres de données. Ce qui me motive, c’est l’opportunité de modifier fondamentalement la trajectoire de l’industrie de la photonique pour offrir de meilleures performances avec moins de consommation d’énergie. C’est ce qui m’a amené à NLM Photonics. Nous n’améliorons pas seulement l’efficacité énergétique d’un centre de données ; nous réinventons ce qui est possible au niveau des matériaux pour aplanir la trajectoire.

Nous avons entendu dire que vous et votre épouse vivez de manière durable – en élevant du bétail et en collectant l’eau de pluie hors réseau. Comment ces valeurs ont-elles façonné votre leadership et la mission de NLM ?

Quand mon épouse et moi sommes revenus à Austin, TX en 2007, nous avons acheté une maison sur 2,5 acres qui dépendait à 100 % d’un système de collecte d’eau de pluie. C’était le catalyseur pour nous de poursuivre une plus grande durabilité. Nous avons décidé d’avoir des chèvres laitières, des poulets et des pintades, ainsi qu’un jardin et une serre, et j’ai construit le poulailler et l’abri à chèvres pour qu’ils soient complètement hors réseau avec leur propre système de collecte d’eau. Nous avons également construit une extension de la maison qui a obtenu une note de 5 étoiles de l’énergie d’Austin. C’était une excellente occasion d’apprendre sur la durabilité et la façon dont l’efficacité énergétique est mesurée. Nous avons utilisé ce que nous avons appris de cela pour essayer de l’incorporer partout où nous vivons. Cela peut être difficile, mais cela a certainement suscité une prise de conscience de la façon dont une seule personne peut avoir un impact.

Les nouveaux matériaux de NLM sont censés réduire la consommation d’énergie du réseau de jusqu’à 50 % et offrir beaucoup plus de bande passante. Pouvez-vous expliquer, en termes simples, comment cette technologie fonctionne et pourquoi c’est une avancée ?

Les modulateurs photoniques traditionnels en silicium reposent sur ce qu’on appelle l’effet de déplétion de porteurs pour changer la phase ou l’intensité de la lumière qui passe à travers la guide d’onde du modulateur. À mesure que les débits de données augmentent, la capacité à moduler nécessite plus de puissance, mais entraîne également une dégradation de la qualité du signal. Au-dessus de 200 Gb/s, les photoniques traditionnels en silicium ne sont plus considérés comme viables en raison de la qualité du signal et des exigences de puissance.

Chez NLM, nous avons développé une solution fondamentalement différente. Nous remplaçons le dioxyde de silicium dans la guide d’onde par nos matériaux électro-optiques organiques ; cela permet aux modulateurs de fonctionner de manière plus efficace et dans un empreinte plus petite que le silicium seul. Cette empreinte plus petite et la haute responsivité électro-optique des matériaux de NLM se traduisent par une bande passante plus élevée, des tensions de commande plus faibles et plus de circuits photoniques intégrés (PIC) par galette, tout en maintenant la stabilité à des températures supérieures à 120°C.

Nous ne demandons pas aux fonderies de modifier toute leur infrastructure. Notre approche hybride est une étape de post-fabrication qui n’interrompt pas les flux de fabrication standard. Notre PIC DR8 1,6 T fabriqué à Advanced Micro Foundry (AMF) n’a nécessité aucun outillage spécial, et NLM a effectué le post-traitement dans nos installations. Éventuellement, le post-traitement que NLM effectue sera transféré à nos partenaires pour permettre une fabrication à grande échelle. L’objectif de NLM est de permettre aux futurs appareils photoniques d’améliorer leurs performances sans dépasser les budgets d’énergie.

NLM travaille avec une gamme de sociétés de fabrication de puces et de matériel. Avec qui travaillez-vous actuellement, et comment ces relations vous aident-elles à évoluer ?

Nous travaillons avec un excellent réseau de partenaires à travers l’écosystème de la photonique et du semi-conducteur. Publiquement, nous avons discuté de notre collaboration avec AMF, Enosemi et Centera sur notre PIC DR8 1,6 T, mais nous avons également collaboré avec nos investisseurs et d’autres entreprises de l’industrie. Ces collaborations nous aident à valider notre technologie par le biais de tiers dans des systèmes réels et à accélérer notre chemin vers une fabrication évolutiva. À mesure que nous progressons avec nos partenaires, nous prévoyons de partager plus de résultats avec l’industrie.

Les centres de données d’intelligence artificielle utilisent une énorme quantité d’énergie – en particulier pour la mise en réseau. Si la technologie de NLM est largement adoptée, quel impact réel pourrait-elle avoir ?

Si elle est déployée à grande échelle, notre technologie pourrait réduire la consommation d’énergie du réseau dans les centres de données d’intelligence artificielle de jusqu’à 50 %. C’est énorme lorsqu’on considère que la photonique peut représenter 20 à 40 % de la consommation d’énergie totale d’un centre de données. Dans un centre de données d’intelligence artificielle, notre technologie pourrait réduire les exigences d’énergie globales du centre de données de jusqu’à 15 %.

À mesure que les fournisseurs de centres de données et les hyperscalers cherchent à évoluer et à grandir, que ce soit pour supporter l’intelligence artificielle ou non, la réduction de la consommation d’énergie de la photonique dans les centres de données peut leur permettre d’augmenter leur capacité dans les installations existantes, ralentissant ainsi le besoin de construire de nouvelles installations. C’est un chemin vers une croissance durable à un moment où l’énergie est devenue le facteur déterminant.

Comment votre technologie s’intègre-t-elle dans la prochaine génération de matériel utilisé dans les systèmes d’intelligence artificielle ? La concevez-vous pour les équipements existants ou pour de nouveaux types de systèmes qui émergent encore ?

Les deux. Les solutions de NLM s’intègrent dans le matériel de prochaine génération pour l’intelligence artificielle et les centres de données, en commençant par 200 Gb/s par longueur d’onde et en évoluant jusqu’à 400 Gb/s par longueur d’onde avec nos PIC hybrides silicium-organiques (SOH). NLM a également fourni une technologie pour les PIC hybrides plasmoniques-organiques (POH) comme ceux développés par Polariton Technologies. Ces PIC ont obtenu une responsivité électro-optique record pour des applications qui nécessitent des fréquences dans la gamme des térahertz. NLM travaille également avec un client dans l’espace du calcul quantique, car notre technologie peut être accordée pour une perte plus faible.

Voyez-vous votre technologie comme étant utile au-delà de l’intelligence artificielle – par exemple dans les futurs ordinateurs quantiques ou les communications spatiales ?

Absolument. Nous avons déjà vu des résultats prometteurs dans les applications quantiques avec notre client quantique où nos matériaux livrent des signaux stables et propres même à des températures cryogéniques. Les solutions de NLM sont bien adaptées pour les systèmes satellitaires et les systèmes basés dans l’espace où la taille, le poids et la puissance sont critiques. NLM a reçu des subventions gouvernementales avec la NASA et l’Air Force (AFWERX) en raison des avantages de notre technologie. La polyvalence de notre technologie ouvre de nombreuses frontières.

Qu’est-ce qui vient ensuite pour votre gamme de produits, Selerion ? Travaillez-vous sur des versions conçues pour des industries spécifiques comme les télécoms ou l’informatique de bord ?

Nous venons d’annoncer Selerion-BHX, conçu spécifiquement pour des applications à bande passante ultra-élevée et à facteur de forme réduit comme les interfaces optiques et les communications par satellite. Il offre une efficacité de modulation record et ouvre la porte à des systèmes fonctionnant à 400 Gbps et au-delà. Nous avons la capacité d’adapter nos matériaux à des secteurs verticaux spécifiques, des télécoms à la défense, car une taille ne convient pas à tous. Nous avons également une technologie non réticulable que nous vendons à des institutions de recherche et universitaires.

Vous travaillez avec des chercheurs d’universités comme UW et ETH Zurich. Qu’est-ce qui est en cours, et pouvez-vous partager des développements excitants que nous devrions surveiller ?

Nous bâtissons sur des décennies de travail fondamental à l’Université de Washington, et notre équipe a collaboré avec des laboratoires et des institutions de recherche de classe mondiale. Certains des développements les plus excitants impliquent de nouvelles générations de nos matériaux électro-optiques qui poussent encore plus loin sur la vitesse, la stabilité et l’efficacité énergétique. Nous partagerons volontiers plus de résultats lorsque nous serons en mesure de les divulguer publiquement.

Vous avez aidé à façonner des normes techniques importantes dans le passé. Combien est-il important que de nouveaux matériaux comme les vôtres s’intègrent dans les normes industrielles mondiales ?

C’est critique. L’adoption dépend de l’interopérabilité, et l’industrie a besoin de faire confiance au fait que les nouveaux matériaux s’intègreront dans les écosystèmes existants. C’est pourquoi nous nous concentrons sur la compatibilité avec les fonderies de silicium standard et pourquoi nous nous engageons avec les organismes de normalisation. Notre objectif est de rendre facile pour les partenaires d’adopter notre technologie sans avoir à reconfigurer tout leur processus.

Quels conseils donneriez-vous aux jeunes ingénieurs ou aux fondateurs de start-ups qui veulent travailler sur des technologies durables et à impact élevé ?

N’ayez pas peur de remettre en question le statu quo. De nombreuses avancées proviennent de la révision des hypothèses – qu’il s’agisse de matériaux, de systèmes, de puissance ou d’échelle. Et rappelez-vous : vous n’avez pas besoin de tout construire vous-même. Trouvez de bons mentors et partenaires dans l’industrie pour vous aider à naviguer les défis. Collaborez, itérez, et concentrez-vous sur la résolution de goulets d’étranglement du monde réel. Le monde a besoin de technologies qui ne se contentent pas de performer, mais qui durent également.

Merci pour cette excellente interview et pour votre travail sur la durabilité et les centres de données. Les lecteurs qui souhaitent en savoir plus peuvent visiter NLM Photonics.