מדעני אינטל פיתחו את הלייזר הרציף הראשון מסיליקון סטנדרטי

התקדמות משמעותית העשויה להוביל לחידושים במחשוב, תקשורת ויישומים רפואיים * לפריצת הדרך הזו שותף צוות פיתוח במפעל אינטל בירושלים

אבי בליזובסקי

קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/intellaser170205.html

אינטל הודיעה היום על פריצת דרך מדעית חשובה, העושה שימוש בתהליכי ייצור של סיליקון סטנדרטי ליצירת הלייזר הראשון בעולם העשוי מסיליקון. החידוש עשוי להוביל לשימוש שגרתי בלייזרים זולים ואיכותיים ובהתקנים אופטיים במחשוב, תקשורת וביישומים רפואיים.
לפריצת הדרך הזו שותף צוות פיתוח במפעל אינטל בירושלים, השוקד מזה כמה שנים על פיתוח
טכנולוגיות המשלבות רכיבים אופטיים על מצע סיליקון.
הצוות הישראלי מונה מספר חוקרים בראשותו של ישראל ינקוביץ, מנהל מחלקת הפיתוח של
מפעל היצור של אינטל בירושלים ( (Fab 8. הצוות עובד בשיתוף פעולה מלא עם מעבדות אינטל
בארה”ב וביחד הם הביאו לפריצת הדרך בתקשורת האופטית, על ידי שימוש בתהליכים ותשתיות הקיימים במפעל אינטל בירושלים והמשמשים ליצור מעבדים בנפח יצור גבוה.
בשנה שעברה הצליח הצוות לפתח מאפנן אופטי בסיליקון, המאפשר קצב שידור של 1 גיגה ביט לשניה – המהיר ביותר שנעשה עד כה בסיליקון.
כפי שדיווח היום כתב העת Nature, חוקרי אינטל גילו דרך להשתמש באפקט הקרוי “אפקט ראמאן” ובמבנה הגבישי של הסיליקון, כדי להגביר את עוצמת האור העובר דרכו. כאשר הוא מוצף באור הנובע ממקור חיצוני, השבב הניסיוני מפיק קרן לייזר רציפה באיכות גבוהה. למרות שהתגלית רחוקה עדיין מלהיות מוצר מסחרי, עצם היכולת לבנות לייזר מסיליקון סטנדרטי עשויה להוביל לייצור התקנים אופטיים לא יקרים, המעבירים נתונים בתוך ובין מחשבים במהירות האור – ולפתוח בכך הזדמנות ליישומים חדשים הדורשים מחשוב במהירות גבוהה.
“בעיקרון, הצלחנו להדגים בפעם הראשונה שאפשר להשתמש בסיליקון סטנדרטי המגביר אור”, אמר ד”ר מריו פניצ'יה, מנהל מעבדת הטכנולוגיה הפוטונית של אינטל. “השימוש בהתקנים פוטוניים באיכות גבוהה היה מוגבל עד כה עקב העלות הגבוהה של ייצורם, הרכבתם ואריזתם. מחקר זה הנו צעד חשוב לקראת הבאת היתרונות של התקנים אופטיים, המבוססים על סיליקון זול ובעל רוחב פס גבוה לשוק ההמוני”.
כיום, לכל מחשב יש מקור אנרגיה להפעלת השבבים, הדיסק הקשיח והציוד ההיקפי. ואולם, המחשבים האישיים של העתיד יצוידו גם במקור אנרגיה להפעלת לייזרים, מגברים וחיבורים אופטיים זעירים המעבירים נתונים בכמויות הנמדדות בטרהבייט במחשב וברשתות. בנוסף, אורכי גלי אור מיוחדים מסוימים הנם אופטימליים לאינטראקציה עם רקמת הגוף האנושי. לדוגמה, אחד הסוגים של אורך גל לייזר הנו שימושי לטיפול בחניכיים ואילו סוג אחר לקידוח חורים בשיניים. כיום, מחירם של לייזרים אלה נקוב בעשרות אלפי דולרים, עובדה המגבילה את השימוש הנרחב בהם על-ידי רופאי שיניים ורופאים רבים, אך פריצת הדרך של אינטל עשויה להוביל ליצירת לייזרים רפואיים במחיר סביר, שיהפכו את הביקור אצל רופא השיניים לקל ומכאיב פחות עבור המטופלים.
פרטים טכניים
בניית לייזר ראמאן מסיליקון מתחילה מיצירת מוליך גל – מסלול מוליך בשבב עבור האור. הסיליקון הנו שקוף לאור אינפרא-אדום ולפיכך, כאשר האור מכוון לנתיב הגל, ניתן “לאוצרו” ולנתבו בתוך השבב. בדומה ללייזר הראשון שפותח בשנת 1960, גם הפעם השתמשו חוקרי אינטל במקור אור חיצוני כדי “להזריק” אור לתוך השבב. כאשר “מזריקים” את האור, התנודות האטומיות הטבעיות שבסיליקון מגבירות האור במקביל לתנועתו דרך השבב. אפקט זה, הקרוי “אפקט ראמאן” משיג הגברת אור חזקה פי 10,000 בסיליקון מאשר בסיבי זכוכית. לייזרי ראמאן ומגברים משמשים כיום בתעשיית הטלקום ומצריכים קילומטרים רבים של סיבים כדי להגביר אור. באמצעות הסיליקון הצליחו חוקרי אינטל להשיג הגברת אור ו”לזירה” (lasing) בשבב סיליקון, שגודלו סנטימטרים ספורים.
לייזר הוא כל התקן הפולט אלומת אור בעלת עוצמה ועקבית (אשר בה כל הפוטונים הנם באותו אורך גל, מופע וכיוון). ציפוי צידיי השבב בציפוי דקיק מחזיר אור, בדומה לציפוי על עדשות של משקפי שמש איכותיים, מאפשר למוליך הגל להכיל את האור ולהגבירו בעת שהאור מנתר הלוך ושוב בתוך השבב. החוקרים הגבירו את אנרגיית ה”הזרקה” של האור, עד לנקודת סף קריטית שבה נפלטה בבת אחת קרן מדויקת מאוד של אור רציף מתוך השבב.
פריצת הדרך
בתחילה גילו החוקרים שהגברת עוצמת הזרקת האור מעבר לנקודה מסוימת לא תרמה עוד להגברת האור ואפילו הפחיתה אותה. התברר כי הסיבה לכך הוא תהליך פיזי הקרוי “בליעה דו-פוטונית”, המתרחשת כאשר שני פוטונים מהקרן המוזרקת פוגעים בו-זמנית באטום ומשחררים אלקטרון. האלקטרונים העודפים הללו מצטברים עם הזמן ונאספים על נתיב הגל ובולעים הרבה אור עד לעצירת ההגברה.
פריצת הדרך של אינטל טמונה בשילוב של התקן במבנה מוליך למחצה, אשר שמו הטכני הוא
PIN, ראשי תיבות של P-type – Intrinsic – N-Type, בתוך נתיב הגל. כאשר ממתחים חשמלית את ה- PIN, הוא פועל כמו ואקום ומסיר את רוב האלקטרונים העודפים מנתיב האור. התקן
ה-PIN המשולב עם אפקט ראמאן מפיק קרן לייזר רציפה.

לגרום לסיליקון ולאור לשתף פעולה
מחקר הפוטוניקה של הסיליקון באינטל החל במטרה לבחון את יישום מומחיותה של החברה בתחום הסיליקון על פיתוח התקנים אופטיים משולבים, הניתנים לשילוב במגוון מוצרים של לקוחות אינטל. צוות מחקר הפוטוניקה של הסיליקון השיג כמה פריצות דרך. הפעם הראשונה הייתה ב-2004 עם המאפנן (מודולטור) האופטי הראשון המבוסס על סיליקון שקודד נתונים
ב-1GHz, פי 50 משיא של 20MHz שהושג במחקר קודם.
“יש לנו תוכניות מחקר ארוכות טווח לגילוי דרכים חדשות ליישום מומחיותנו בסיליקון כדי לשפר את חיי המין האנושי,” אמר קווין קאהן, עמית בכיר באינטל ומנהל מעבדת טכנולוגיית התקשורת. “לדוגמה, אנו מפתחים רשתות חיישנים אלחוטיות שיוכלו לאתר כשלים בציוד בספינות עוד לפני התרחשותם או יביאו לשיפור בשירותי הבריאות לקשישים. מטרת 'הסיליקוניזציה' של הפוטוניקה היא להשתמש בטכניקות ייצור סיליקון כדי לייצר התקנים אופטיים זולים בייצור המוני, כך שהיתרונות של פוטוניקה עתירת רוחב פס יעמדו לרשות ענפי המחשוב והתקשורת”.
הדו”ח על המחקר התפרסם בגיליון Nature מה – 17 בפברואר 2005. המאמר, שכותרתו “לייזר סיליקון ראמאן רציף” נכתב על-ידי החוקרים האישנג רונג, ריצ'רד ג'ונס, אנשנג ליו, עודד כהן, דני האק, אלכסנדר פאנג ומריו פניצ'יה, כולם מאינטל.

אינטל מבטיחה מיחשוב במהירות האור

InformationWeek
אינטל טוענת כי ייצרה את לייזר הסיליקון בעל הגל המתמשך הראשון בעולם

בעקבות פיתוח של תהליכים סטנדרטיים המאפשרים לייצר את לייזר הסיליקון בעל הגל המתמשך הראשון בעולם מבטיחה אינטל להציע מיחשוב במהירות האור. על פי ענקית השבבים, תאפשר הטכנולוגיה לייצר לייזרים ומכשירים אופטיים זולים יחסית ובאיכות גבוהה, לשימושי מיינסטרים במחשבים, מכשירי תקשורת וציוד רפואי.

פריצת הדרך מבוססת על תופעה המכונה “אפקט רמן” ועל המבנה הגבישי של הסליקון, שמגביר את קרני האור בזמן שהן עוברות דרך החומר. בשילוב עם תאורה ממקור חיצוני יכול השבב להפיק קרן לייר מתמשכת באיכות גבוהה. אינטל מודה אמנם שהתהליך “רחוק עדיין מיישום מסחרי”, אך לדבריה יוביל פיתוח הלייזרים מסיליקון סטנדרטי לייצור של מכשירים אופטיים זולים שמסוגלים לשגר נתונים בין מחשבים ובתוך המחשבים עצמם במהירות האור – ויסלול את הדרך ליישומים רבים של מיחשוב מהיר.

“בעיקרון, הצלחנו להוכיח לראשונה שסיליקון סטנדרטי יכול להגביר אור” אמר ד”ר מריו פניצ'ה, מנהל המעבדה לטכנולוגיית פוטונים באינטל. “השימוש במכשירים המבוססים על פוטונים היה עד כה מוגבל, משום שהייצור, ההרכבה והאריזה שלהם היו יקרים. כעת פסענו צעד גדול לקראת הגעת היתרונות של המכשירים האופטיים הזולים ורחבי הפס, המתבססים על סיליקון, לייצור המוני” הוסיף פניצ'ה.

אינטל מסבירה שכל מחשב מספק כבר היום כוח לשבבים, לכונן הקשיח ולציוד ההיקפי. בעתיד צופה אינטל כי מחשב ה- PC יספק כוח גם ללייזרים זעירים, מגברים וציוד תקשורת אופטי שישמש להעברת ט”ב רבים של נתונים במחשב עצמו וברשת. לייזרים המבוססים על אפקט רמן נמצאים כבר בשימוש בתעשיית הטלקום והקרניים שהם משגרים מוגברות לאורך ק”מ רבים של סיבים אופטיים. הסיליקון, מאמינה אינטל, יאפשר להשיג תוצאות דומות בקנה מידה של ס”מ ספורים.

מתוך InformationWeek 7 לינואר

CES: אספקת התכנים והמדיה הדיגיטלית במרכז הבמה

אינטל ומיקרוסופט סימנו את אספקת התכנים כשלב האחרון ביציקת היסודות של הבית הדיגיטלי.

מאת Edward F. Moltzen, CRN

אינטל ומיקרוסופט סימנו את אספקת התכנים כשלב האחרון ביציקת היסודות של הבית הדיגיטלי, ושתיהן חתמו על הסכמים עם ספקי תוכן על מנת לסייע להן במשימה. הן יו”ר מיקרוסופט ביל גייטס והן מנכ”ל אינטל קרייג בארט ציינו בנאומיהם בתערוכת CES 2005 הנערכת בלאס וגאס שטכנולוגיות מבוססות PC מרחיבות את מגוון השימושים של המדיה הדיגיטלית.

מיקרוסופט חתמה על הסכמים עם פוקס-ספורט ועם MTV, בין השאר, לאספקת תכנים עבור רשתות IP. אינטל גייסה את תמיכתם של ידוענים דוגמת הסולן של להקת ארוסמית, סטיבן טיילר ושל השחקן ומפיק הסרטים רוברט רדפורד בטכנולוגיית המדיה הדיגיטלית שלה. “אנו עומדים לשדרג את המכשירים בביתכם” אמר קרייג בארט לקהל המבקרים בתערוכת CES. בארט הציג בנאומו אב טיפוס של תוכנה לניהול מדיה דיגיטלית עבור מחשבי כף יד ונגני מדיה דיגיטלית מבוססי PC.

כ- 120,000 מבקרים ביקרו בדוכנים של למעלה מאלפיים מציגים בתערוכה שתפסה את מקומה המסורתי של קומדקס בתעשיית ההיי טק. מלבד מיקרוסופט ואינטל חשפו בתערוכה פנסוניק, סמסונג, HP, סוני וחברות נוספות מכשירי אלקטרוניקה חדשים ומוצרי PC. פנסוניק ו- HP, למשל, הכריזו בתערוכת CES על שיתוף פעולה בתחום טכנולוגיות ה- DVD למכשירי אלקטרוניקה ומחשבים.

העתק של המאמר ומידע נוסף זמין באתר האינטרנט של אינטל

ידען עתידנות טכנולוגית

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~85693026~~~64&SiteName=hayadan