Puces en verre : moins de refroidissement dans les data centers

Partout dans le monde, de nouvelles centrales électriques sont construites pour répondre à la demande énergétique croissante des centres de données. Pourtant, dans une logique d’informatique durable (Green IT), il serait préférable d’améliorer l’efficacité de ces infrastructures. Une piste prometteuse : remplacer le silicium, matériau traditionnel des puces électroniques, par des puces en verre.

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Les amateurs de DVD ne devraient pas se réjouir. Warner Bros. vient en effet de confirmer que de nombreux disques, en particulier ceux produits entre 2006 et 2008, se dégradent littéralement. Le verre, en revanche, est depuis longtemps considéré comme un matériau idéal pour préserver indéfiniment des données textuelles, visuelles, sonores ou vidéo.

Un reportage de la rubrique « The Big Question » d’Euronews laisse désormais entrevoir l’espoir que le verre, combiné à la photonique, pourrait être la solution pour rendre les centres de données plus efficaces grâce à ce support de stockage alternatif. L’objectif ? Éviter la construction incessante de nouvelles centrales électriques pour répondre à leur appétit énergétique, tout en réduisant les coûts.

Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), les centres de données consomment déjà entre 1,0 et 1,5 % de l’électricité mondiale. En Irlande, où l’on dénombre de nombreux data centers, cette part atteint même 20 %. Si la croissance se poursuit à ce rythme, les centres de données pourraient consommer environ 1 000 térawattheures d’électricité par an d’ici 2026, soit l’équivalent de la consommation annuelle du Japon.

Les puces en verre nécessitent très peu de refroidissement

Un défi que l’on peut relever en intégrant la photonique et le verre comme matériau alternatif pour les puces correspondantes. Les puces photoniques fonctionnent avec la lumière au lieu de l’électricité pour traiter et stocker les données. Elles trouvent des applications variées dans les communications de données, mais aussi sous forme de dispositifs de laboratoire sur puce, ou LOC (Lab-on-a-Chip) pour le secteur de la santé, ainsi que dans la conduite autonome et l’ingénierie. Le marché mondial de la photonique a déjà atteint un volume d’environ 983,5 milliards d’euros en 2024 (contre 906,6 milliards d’euros en 2023) et devrait, selon Fortune Business Insights, progresser jusqu’à 1 642,6 milliards d’euros d’ici 2032.

Google est actuellement la seule entreprise à utiliser la photonique à grande échelle. Le géant technologique et hyperscaler a ainsi pu réduire de 40 % la consommation énergétique de ses centres de données et économiser des sommes considérables sur la mise en place de l’infrastructure réseau. L’entreprise milanaise Ephos fabrique ces puces photoniques et se distingue comme un acteur révolutionnaire du secteur en remplaçant le silicium par du verre dans ses puces. Toutefois, Google n’utiliserait, selon les déclarations du PDG et fondateur de l’entreprise, Andrea Rocchetto, dans la vidéo « The Big Question », que des puces en silicium. Les puces en verre seraient, quant à elles, 20 fois plus économes en énergie.

Ephos promet 50 % d’économies

« Nous fabriquons des puces en verre. Le verre possède une propriété particulière : c’est le même matériau que celui utilisé pour les fibres optiques. En employant ce même matériau que pour les fibres optiques, nous pouvons réduire un type de perte de signal qui survient lorsque l’on colle une fibre optique à une puce », explique le PDG d’Ephos. Les puces en verre de son entreprise fonctionnent également à température ambiante.

Cela signifie une réduction significative des besoins en refroidissement, ce qui rend les entreprises moins dépendantes des pays ou régions où le climat est naturellement froid – comme en Irlande, en Islande ou dans le nord de la Scandinavie – et où le refroidissement est, dans une large mesure, gratuit.

Dix pour cent des coûts énergétiques d’un centre de données sont consacrés au réseau, et 40 % au refroidissement. « Grâce à des technologies photoniques comme celle développée par Ephos, il est possible d’économiser environ 50 % des coûts », précise Rocchetto.

Aspects de sécurité de la nouvelle technologie

Qu’est-ce que les puces en verre pour les centres de données ? Les puces photoniques en verre traitent et transportent les données à l’aide de la lumière plutôt que de l’électricité. Leur moindre dissipation thermique, leur besoin réduit en refroidissement et leurs économies d’énergie potentielles en font une solution pertinente pour les centres de données, tant sur le plan de leur architecture physique que logique.

Le passage à une infrastructure photonique implique également des enjeux de sécurité. Les signaux optiques sont, par nature, plus difficiles à intercepter que les signaux électriques – un branchement physique sur des fibres optiques nécessite un effort bien plus important et laisse des pertes de signal mesurables. Pour les centres de données manipulant des données sensibles, l’architecture photonique pourrait donc offrir un avantage supplémentaire en matière de sécurité.

Cette technologie soulève toutefois de nouvelles interrogations : dans quelle mesure les processus de fabrication sont-ils sécurisés ? Quelle est la résilience de la chaîne d’approvisionnement pour ces puces en verre spécialisées ? Et comment la surface d’attaque évolue-t-elle lorsque les réseaux optiques remplacent les réseaux électriques dans les centres de données ? La communauté de la cybersécurité suit de près cette évolution.

Le choix de l’emplacement gagne en flexibilité

Jusqu’à présent, les hyperscalers devaient intégrer les besoins en refroidissement dans leur choix d’emplacement pour leurs centres de données – une raison pour laquelle la Scandinavie, l’Islande et l’Irlande figuraient parmi les destinations privilégiées. Des puces en verre fonctionnant à température ambiante réduiraient cette dépendance. Les centres de données pourraient ainsi être construits plus près des utilisateurs, ce qui diminuerait les latences et renforcerait la souveraineté numérique – un aspect de plus en plus pertinent pour les entreprises européennes et la conformité au RGPD.

Chiffres clés en bref

Consommation électrique des centres de données dans le monde : 1,0 à 1,5 % de la consommation mondiale, prévision pour 2026 : environ 1 000 TWh/an

Irlande : 20 % de la consommation électrique nationale imputable aux centres de données

Économie chez Google : 40 % de réduction de la consommation énergétique grâce à la photonique

Verre vs. silicium : 20 fois plus économe en énergie selon Ephos

Économies globales : Jusqu’à 50 % des coûts des centres de données (10 % pour le réseau + 40 % pour le refroidissement)

Marché de la photonique : 984 milliards de dollars (2024) → 1 643 milliards de dollars (2032)

Fait : Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), les centres de données consomment environ 1,5 % de la demande mondiale d’électricité – une tendance à la hausse.

Fait : Gartner prévoit que d’ici 2028, plus de 30 % des nouveaux centres de données utiliseront des technologies de puces de nouvelle génération, plus économes en énergie.

Foire aux questions

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Qu’est-ce que les puces photoniques ?

Les puces photoniques utilisent la lumière au lieu du courant électrique pour traiter et transmettre des données. Elles trouvent des applications dans les communications de données, les dispositifs de type *Lab-on-a-Chip* dans le domaine de la santé, la conduite autonome et l’ingénierie. Grâce à l’utilisation de la lumière, elles sont plus économes en énergie et génèrent moins de chaleur résiduelle.

Pourquoi le verre est-il supérieur au silicium pour les puces photoniques ?

Le verre est le même matériau que celui utilisé pour les fibres optiques. Si la puce et la fibre optique sont fabriquées dans le même matériau, les pertes de signal à l’interface sont éliminées. De plus, les puces en verre fonctionnent à température ambiante, ce qui réduit considérablement les besoins en refroidissement. Selon Ephos, elles sont 20 fois plus économes en énergie que les puces photoniques à base de silicium.

Quelle est la consommation électrique actuelle des centres de données ?

Selon l’Agence internationale de l’énergie, les data centers représentent entre 1,0 % et 1,5 % de la consommation électrique mondiale. Si cette tendance se poursuit, ils consommeront environ 1 000 térawattheures en 2026 – soit l’équivalent de la consommation totale du Japon. En Irlande, les data centers représentent déjà 20 % de la consommation nationale.

La photonique est-elle déjà utilisée dans les centres de données ?

Google est actuellement le seul acteur à déployer la photonique à grande échelle, lui permettant de réduire de 40 % la consommation énergétique de ses centres de données. Cependant, Google utilise pour l’instant des puces photoniques en silicium. Le startup milanais Ephos développe la génération suivante, basée sur le verre comme matériau de base.

Quels sont les avantages en matière de sécurité des réseaux optiques ?

Les signaux optiques sont généralement plus difficiles à intercepter que les signaux électriques. Le piratage physique de fibres optiques nécessite davantage d’efforts et laisse des pertes de signal mesurables. Pour les centres de données manipulant des données sensibles, la photonique offre donc potentiellement un avantage supplémentaire en matière de sécurité.

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