• אודות
  • כנסים ואירועים
  • צור קשר
  • הצטרפות לניוזלטר
  • TapeOut Magazine
  • ChipEx
  • סיליקון קלאב
  • Jobs
מבית
EN
Tech News, Magazine & Review WordPress Theme 2017
  • עיקר החדשות
    מנכ"ל NXP קורט סיברס בכנס של TSMC באמסטרדם, מאי 2025. צילום יחצ

    הסוכנים באים

    מלחמת הסחר מתעצמת. אילוסטרציה: depositphotos.com

    ארצות הברית משהה ייצוא טכנולוגיות מטוסים ושבבים לסין; תעשיית השבבים הסינית עדיין תלויה ביבוא קריטי

    מנכ"ל אנבידיה ג'נסן הואנג בכנס CES 2025. צילום יחצ אנבידיה

    אנבידיה מדווחת על הכנסות שיא של 44 מיליארד דולר ברבעון הראשון

    רקל פינטו, מנהלת האקוסיסטם של TSMC בישראל. צילום: אבי בליזובסקי

    בלעדי! ראיון עם המנהלת החדשה של TSMC בישראל: "האקוסיסטם בישראל דינמי, חדשני ומחובר היטב להון סיכון"

    מיחשוב על באיחוד האירופי. איור אבי בליזובסקי באמצעות DALEE

    אירופה מתחייבת לשיתוף פעולה גלובלי בתעשיית השבבים

    מפעל 21 של TSMC באריזונה. צילום יחצ

    TSMC מזהירה: מכסי שבבים עלולים לסכן את ההשקעות באריזונה

    Trending Tags

    • בישראל
      רשתות תקשורת. איור: Image by TheAndrasBarta from Pixabay

      דרייבנטס מאתגרת את אנבידיה: זכתה בהזמנות בכמיליארד דולר

      יוסי מיוחס, מנכ"ל Xsight הציג בכנס TSMC פתרון חדש לעיבוד תשתיות ענן ובינה מלאכותית

      יוסי מיוחס, מנכ"ל Xsight הציג בכנס TSMC פתרון חדש לעיבוד תשתיות ענן ובינה מלאכותית

      פאנל הבכירים בכנס ChipEx2025. מימין לשמאל: שלמה גרדמן, דב מורן, פרקש נאריין ואורי תדמור. צילום: ניב קנטור

      ד"ר פרקש נאריין ב- ChipEx2025: “בלי סיליקון, AI היה נשאר מושג תיאורטי”

      מנכ"ל וויביט ננו קובי חנוך בכנס ChipEx2025. צילום: ניב קנטור.

      ReRAM – העתיד של הזיכרונות הבלתי־נדיפים במערכות על־שבב

      Zero ASIC משיקה פלטפורמת chiplets בענן לפיתוח שבבים ללא tape-out

      Zero ASIC משיקה פלטפורמת chiplets בענן לפיתוח שבבים ללא tape-out

      עמית קריג, סגן נשיא בכיר ומנהל מרכז הפיתוח אנבידיה ישראל. צילום יחצ

      NVIDIA מכפילה את מרכז המו"פ בתל אביב כחלק מהעמקת פעילותה בישראל

      Trending Tags

      • מדורים
        • אוטומוטיב
        • בינה מלאכותית (AI/ML)
        • בטחון, תעופה וחלל
        • ‫טכנולוגיות ירוקות‬
        • ‫יצור (‪(FABs‬‬
        • ‫צב"ד‬
        • ‫שבבים‬
        • ‫רכיבים‬ (IOT)
        • ‫תוכנות משובצות‬
        • ‫תכנון אלק' (‪(EDA‬‬
        • תקשורת מהירה
        • ‫‪FPGA‬‬
        • ‫ ‪וזכרונות IPs‬‬
      • מאמרים ומחקרים
      • צ'יפסים
      • Chiportal Index
        • Search By Category
        • Search By ABC
      No Result
      View All Result
      Chiportal
      • עיקר החדשות
        מנכ"ל NXP קורט סיברס בכנס של TSMC באמסטרדם, מאי 2025. צילום יחצ

        הסוכנים באים

        מלחמת הסחר מתעצמת. אילוסטרציה: depositphotos.com

        ארצות הברית משהה ייצוא טכנולוגיות מטוסים ושבבים לסין; תעשיית השבבים הסינית עדיין תלויה ביבוא קריטי

        מנכ"ל אנבידיה ג'נסן הואנג בכנס CES 2025. צילום יחצ אנבידיה

        אנבידיה מדווחת על הכנסות שיא של 44 מיליארד דולר ברבעון הראשון

        רקל פינטו, מנהלת האקוסיסטם של TSMC בישראל. צילום: אבי בליזובסקי

        בלעדי! ראיון עם המנהלת החדשה של TSMC בישראל: "האקוסיסטם בישראל דינמי, חדשני ומחובר היטב להון סיכון"

        מיחשוב על באיחוד האירופי. איור אבי בליזובסקי באמצעות DALEE

        אירופה מתחייבת לשיתוף פעולה גלובלי בתעשיית השבבים

        מפעל 21 של TSMC באריזונה. צילום יחצ

        TSMC מזהירה: מכסי שבבים עלולים לסכן את ההשקעות באריזונה

        Trending Tags

        • בישראל
          רשתות תקשורת. איור: Image by TheAndrasBarta from Pixabay

          דרייבנטס מאתגרת את אנבידיה: זכתה בהזמנות בכמיליארד דולר

          יוסי מיוחס, מנכ"ל Xsight הציג בכנס TSMC פתרון חדש לעיבוד תשתיות ענן ובינה מלאכותית

          יוסי מיוחס, מנכ"ל Xsight הציג בכנס TSMC פתרון חדש לעיבוד תשתיות ענן ובינה מלאכותית

          פאנל הבכירים בכנס ChipEx2025. מימין לשמאל: שלמה גרדמן, דב מורן, פרקש נאריין ואורי תדמור. צילום: ניב קנטור

          ד"ר פרקש נאריין ב- ChipEx2025: “בלי סיליקון, AI היה נשאר מושג תיאורטי”

          מנכ"ל וויביט ננו קובי חנוך בכנס ChipEx2025. צילום: ניב קנטור.

          ReRAM – העתיד של הזיכרונות הבלתי־נדיפים במערכות על־שבב

          Zero ASIC משיקה פלטפורמת chiplets בענן לפיתוח שבבים ללא tape-out

          Zero ASIC משיקה פלטפורמת chiplets בענן לפיתוח שבבים ללא tape-out

          עמית קריג, סגן נשיא בכיר ומנהל מרכז הפיתוח אנבידיה ישראל. צילום יחצ

          NVIDIA מכפילה את מרכז המו"פ בתל אביב כחלק מהעמקת פעילותה בישראל

          Trending Tags

          • מדורים
            • אוטומוטיב
            • בינה מלאכותית (AI/ML)
            • בטחון, תעופה וחלל
            • ‫טכנולוגיות ירוקות‬
            • ‫יצור (‪(FABs‬‬
            • ‫צב"ד‬
            • ‫שבבים‬
            • ‫רכיבים‬ (IOT)
            • ‫תוכנות משובצות‬
            • ‫תכנון אלק' (‪(EDA‬‬
            • תקשורת מהירה
            • ‫‪FPGA‬‬
            • ‫ ‪וזכרונות IPs‬‬
          • מאמרים ומחקרים
          • צ'יפסים
          • Chiportal Index
            • Search By Category
            • Search By ABC
          No Result
          View All Result
          Chiportal
          No Result
          View All Result

          בית TapeOut Magazine עיבוד מידע אופטי: עבר הווה ועתיד

          עיבוד מידע אופטי: עבר הווה ועתיד

          מאת פרופ' זאב זלבסקי
          10 אפריל 2022
          in תקשורת מהירה, TapeOut Magazine
          עיבוד מידע אופטי: עבר הווה ועתיד

          אילוסטרציה לטכנולוגיות פוטוניות: העברת תקשורת מהירה בעזרת אור

          Share on FacebookShare on TwitterLinkedinWhastsapp

          עיבוד נתונים אופטי הוא שיטה יעילה מאד בגלל היכולת להעביר כמות מידע הרבה יותר גדולה כאשר אפנון המידע מתבצע על גל-נושא אופטי (כוון שהתדר של פוטון גבוה בכ- 5 סדרי גודל לעומת תדר של גלי רדיו ומיקרוגל) וכן ביכולת לפתח יחידת עיבוד הפחות רגישה לרעשי השראות אלקטרו-מגנטיים (Electromagnetic and radio frequency interference) כמו גם מבחינת צריכת ההספק המוקטנת (הקטנה ניכרת בכמות ההספק המומר לחום אותו יש לפזר).

          התחום קיבל תנופה משמעותית עם ההמצאה של הלייזר בתחילת שנות ה- 60. הלייזר מהווה מקור אור המייצר חזית גל קוהרנטית כלומר כיוונית ואחידה לאורך זמן ובצבע אור מוגדר וחד (מונוכרומטי). התנופה הגיעה בעיקבות זה שתאורת לייזר איפשרה לממש התמרת פוריה (Fourier  Transform) מרחבית תוך שימוש בעדשות ובקידום או במרחב חופשי. כוון שהתמרת פוריה מהווה פעולה מתמטית היושבת בבסיס החישוב של הרבה מאוד מערכי עיבוד אות, העתיד ניראה מאוד מבטיח. הכיוון הכי פופלרי היה המימוש של קורלטור אופטי בשם VanderLugt שהיה בנוי משתי עדשות המרוחקות זו מזו מרחק של סכום אורכי המוקד שלהן ושהוצע לראשונה ב- 1963. קורלציה הינה פעולה המשמשת בהשוואה ובזיהוי של אותות ועל כן התיקווה הייתה להשתמש בקורלטור זה לזיהוי פרצופים וצורות. בהמשך, בשנות ה-70 וה-80 הקורלטור וטרנספורמטור הפוריה האופטי השתכללו ומגוון רחב של מערכים מרחביים של עיבוד אות אופטי הוצעו כשכולם מבוססי אופטיקה לינארית של עדשות [1,2]. מערכים אלו יכלו לתת חישוביות אופטית המממשת כל טרנספורמציית תמונה לינארית (מבוססת על מכפלה של וקטורים ומטריצות). היתרון העיקרי של החישוב האופטי היה כמות החישוב הניתנת לעשיה בבת אחת. בגלל שהחישוב היה באופטיקה מרחבית, החישוב היה מקבילי ולא טורי כמו המעבדים האלקטרוניים של היום. לפיכך, חישוב הכולל ביצוע התמרת פוריה של מיליוני נקודות (פיקסלים) במקביל היה ניתן לעשות בזמן שלוקח לאור לעבור דרך מערכי העדשות של המעבד האופטי (בפחות ממיליארדית השנייה גם עבור מערכים בגודל של סנטימטרים רבים).

          הבעיה המרכזית של מחשבים אופטיים אלו הייתה כפולה. ראשית, הם כאמור יכלו לממש רק פעולות חישוב המבוססות על כפל מטריצות ווקטורים ולכן לא היו מעבד גנרי (כלומר יכול לפתור כל סוג בעית חישוב שהוא) כמו שה CPU של המחשב הנייד שלנו כיום יכול להיות. ושנית, הבעיה היותר משמעותית הייתה הממשק של המעבד האופטי לעולם החיצוני והאלקטרוני. כדי להזין תמונות משתנות למעבד וכדי להחליף את המטריצה שבה תמונת הכניסה מוכפלת היה צורך במאפנני אור מרחביים. מאפננים אלו הקיימים במקרנים של היום עובדים בקצב וידאו לערך ולכן קצב הזנת המידע לתוך המעבד היה יחסית איטי אל מול קצב העיבוד של המעבדים הטוריים האלקטרוניים הקיימים כיום ואשר עובדים בקצבים של מיליארדי פעולות בשניה. כמו כן, המעבדים האופטיים המרחביים היו יחסית גדולים ומגושמים.

          קפיצת מדרגה נוספת בעיבוד האופטי חלה בשנות ה-90 עם ההתפתחות של טכנולוגיות הייצור והזיווד של האופטיקה שאיפשרו לייצר את המעבד מבוסס העדשות של שבב אופטי קטן ומשולב (integrated), שהקטין משמעותית את גודלו והפך אותו דומה יותר בצורתו למעבד החשמלי. ההתפתחות של תחום ה Silicon Photonics איפשרה בשנות ה-2000 לשלב את המעבד האופטי בשבבי הסיליקון מה שפתר שתי בעיות בו זמנית. ראשית, המעבד האופטי כבר לא נידרש להיות גנרי כי הוא עבד באותו השבב בו מומש גם המעבד האלקטרוני ולכן מטרתו של המעבד האופטי היתה מעתה רק לפתור צווארי בקבוק בפעולות עיבוד מסוימות וקשות במיוחד. שנית, פיתוח המאפננים האופטיים בסיליקון איפשר הזרקת מידע מאוד מהירה ושיפור הממשק הקיים בין האופטיקה לאלקטרוניקה.

          קפיצה נוספת ביכולות המעבד הפוטוני קרתה בעשור האחרון עם ההתפתחות של תחום החישוב בעזרת רשתות ניורונליות. רשתות אלו המדמות את מבנה המח האנושי מאפשרות לבנות מעבד הבנוי מסכימה בין מספר ערוצי מידע הממושקלים במשקלים הניתנים לשינוי ואז הסכום מועבר דרך פונקציית החלטה לא לינארית כדוגמת פונקציית סף. מבנה מתמטי כזה של מעבד מאפשרת גמישות חישובית רבה שכן הוא מאפשר את האימון שלו בקביעת המשקולות ולאחר האימון המעבד יכול להיות מופעל לפתרון בעיות שעל בסיסן הוא אומן. היתרון הוא שמבנה כזה של מעבד הוא מצד אחד גנרי מספיק ומצד שני יכול להיות ממומש בארכיטקטורה מזוודת וקומפקטית. לדוגמא תוך שימוש בסיבים מרובי ליבות שיאפשרו את אותה סכימה ממושקלת של ערוצי מידע [3].

          דחף משמעותי של הבשלה הנדסית הגיע מתחום התקשורת האופטית שכבר כיום כוללת מאפנני אור מהירים מאוד העובדים בקצבים של עשרות מיליארדי ביטים בשניה והיכולים להתחבר לסיבים אופטיים (כמו בתקשרות אופטית). כלומר ממשק בין מאפנני אור מבוססי סיבים הבאים מתחום התקשורת אופטית לבין סיבים מרובי ליבות יכול לממש רשת חישוב ניורונלית מהירה מאוד. כמובן שהבשלת תחום הייצור של הסיבים האופטיים בשנים האחרונות הכוללת יכולת ייצור של סיבים מרובי ליבות סיב המכונים סיבי גבישים פוטוניים Photonic Crystal Fibers (PCF) , עזרה מאוד לבניית קונפיגורציות עיבוד מסוג זה.

          בקונפיגורציה שכזו פונקציות המשקול המשתנות בתהליך הלימוד והאימון של הרשת יכולות להיות ממומשות ע"י ליבות סיב שעברו סימון בחומר כמו ארביום  (Erbium) המאפשר לשלוט בקבוע ההגבר של האור שנושא את המידע ואשר עובר דרך הליבה הנתונה, בעזרת פקודת אור אחרת  הניתנת באורך גל אחר. מימושים מסוג כזה בהם נוצר חישוב אופטי גנרי ומתכוונן בקצבים גבוהים מאוד עם יכולת מימשוק מצוינת לעולם החיצוני והאלקטרוני, תוך שימוש בהבשלה הטכנולוגית שקרתה בתחום התקשורת האופטית, הוא מבטיח מאוד ומצייר עתיד וורוד לדיסיפלינה של עיבוד מידע אופטי.

          השימוש באור מאפשר גם הכנסת בטיחות מידע ברמה של הפוטון מה שניקרא Physical Layer Encryption במודל רשת התקשורת [4], מה שמגדיל את האטרקטיביות של כוון זה אף יותר לאור החשיבות הגבוהה לבטיחות מידע בחומרה ובתוכנה. השיפורים העתידיים בתחום זה ימשיכו לקרות תוך פיתוח רכיבי עיבוד היברידיים המשלבים פעולות עיבוד אופטיות יחד עם אלקטרוניות תוך שימוש בפוטוניקת סיליקון יחד עם סיבים אופטיים מיוחדים ותוך מתן מענה לא רק לקצבי עבודה גבוהים אלא להורדה משמעותית של צריכת הספק, מרכיב שהופך מרכזי יותר ויותר בהקשרים של נושא הקיימות וההתחממות הגלובלית. שילוב עתידי של צורות עיבוד המבוססות של חישוב קוונטי אופטי ניבדקות כבר היום באקדמיות השונות בעולם ויכולות להוות קפיצת מדרגה נוספת ביכולות החישוביות שייושם לפחות לסוג בעיות חישוב הדורשות קישוריות גבוהה בין מרכיבי הרשת החישובית.

          המאמר נכתב ע"י פרופ' זאב זלבסקי, הפקולטה להנדסה, אוניברסיטת בר-אילן

          מקורות:

          1. D. Mendlovic, Z. Zalevsky, G. Shabtay and U. Levy, “Fourier Data Processing in Optics,” Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering, Ed. J. G. Webster, John Wiley and Sons (Sep. 2003).
          2. Z. Zalevsky, D. Mendlovic and G. Shabtay, “Transformations in optics: Novel perspectives, approaches, applications and implementations,” J. of Opt. & Quant. Elect. 34, 1175-1181 (2002).
          3. E. Cohen, D. Malka, A. Shemer, A. Shahmoon, Z. Zalevsky and M. London, “Neural networks within multi-core optic fibers,” Sci. Rep. 6, 29080, Nature Publishing Group (2016).
          4. E. Wohlgemuth, Y. Yoffe, T. Yeminy, Z. Zalevsky and D. Sadot, “Demonstration of Coherent Stealthy and Encrypted Transmission for Data Center Interconnection,” Opt. Exp. 26, 7638-7645 (2018).

          תגיות סיליקון פוטוניקספוטוניקה
          פרופ' זאב זלבסקי

          פרופ' זאב זלבסקי

          נוספים מאמרים

          גדעון בן צבי, מנכ'ל ולנס סמיקונדקטור - קרדיט צילום - ולנס סמיקונדקטור.
          תקשורת מהירה

          מנכ״ל ואלנס גדעון בן צבי, יפרוש מתפקידו בסוף 2025

          מנכ
          תקשורת מהירה

          מובילאיי בחרה בשבבים של ולנס סמיקונדקטור לפרויקטים של נהיגה אוטונומית

          הלוגו של חברת Xsight Labs
          תקשורת מהירה

          Xsight Labs הכריזה על ארכיטקטורת סט פקודות פתוחה למתגי אתרנט

          שלוחת טאואר סמיקונדקטור בנתניה. צילום מתוך אתר החברה
          תקשורת מהירה

          טאואר ואופנלייט מודיעות על פיתוח טכנולוגי לתקשורת אופטית לשוק הבינה המלאכותית ומרכזי נתונים

          הפוסט הבא
          האם הגיע הרגע לו ציפינו – תכנון שבבים בעזרת בינה מלאכותית?

          האם הגיע הרגע לו ציפינו – תכנון שבבים בעזרת בינה מלאכותית?

          כתיבת תגובה לבטל

          האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

          • הידיעות הנקראות ביותר
          • מאמרים פופולאריים

          הידיעות הנקראות ביותר

          • אנבידיה בחרה במעבדי Xeon 6 של אינטל למערכות הבינה…
          • יוסי מיוחס, מנכ"ל Xsight הציג בכנס TSMC פתרון…
          • מהפכה במרכזי הנתונים: שיתוף פעולה אסטרטגי בין מארוול…
          • ד"ר פרקש נאריין ב- ChipEx2025: “בלי סיליקון, AI…
          • ReRAM – העתיד של הזיכרונות הבלתי־נדיפים במערכות על־שבב

          מאמרים פופולאריים

          • Neoclouds: הסטארט-אפים הזריזים המגדירים מחדש את…
          • היכונו לדור הרובוטים החדש: רובוטיקת בינה מלאכותית…
          • הינן שחולם: לייצר ינות ישראלים ברמת סופר פרימיום
          • להוביל עם הלב: הכוח של ניהול ממוקד באדם בעידן הבינה…
          • מהפך במערכות הניווט של המחר: האם שבבים חכמים יחליפו…

          השותפים שלנו

          לוגו TSMC
          לוגו TSMC

          לחצו למשרות פנויות בהייטק

          כנסים ואירועים

          כנסים ואירועים

          כנס ChipEx2025 יערך ב-13-14 במאי, 2025. הכנס מיועד לכל העוסקים בתעשיית הסמיקונדקטור  כולל מהנדסים, מומחים מקצועיים ובכירים.

          לחץ לפרטים

          הרשמה לניוזלטר של ChiPortal

          הצטרפו לרשימת הדיוור שלנו


            • פרסם אצלנו
            • עיקר החדשות
            • הצטרפות לניוזלטר
            • בישראל
            • צור קשר
            • צ'יפסים
            • Chiportal Index
            • TapeOut Magazine
            • אודות
            • מאמרים ומחקרים
            • תנאי שימוש
            • כנסים
            • אוטומוטיב
            • בינה מלאכותית
            • בטחון, תעופה וחלל
            • ‫טכנולוגיות ירוקות‬
            • ‫יצור (‪(FABs‬‬
            • ‫צב"ד‬
            • ‫רכיבים‬ (IOT)
            • ‫שבבים‬
            • ‫תוכנות משובצות‬
            • ‫תכנון אלק' (‪(EDA‬‬
            • ‫‪FPGA‬‬
            • ‫ ‪וזכרונות IPs‬‬

            השותפים שלנו

            כל הזכויות שמורות Chiportal (c) 2010 תנאי שימוש ומדיניות פרטיות

            דרונט דיגיטל - בניית אתרים, בניית אתרי וורדפרס, בניית אתרי סחר, חנות אינטרנטית, פיתוח אתרים

            No Result
            View All Result
            • עיקר החדשות
            • בישראל
            • מדורים
              • אוטומוטיב
              • בינה מלאכותית (AI/ML)
              • בטחון, תעופה וחלל
              • ‫טכנולוגיות ירוקות‬
              • ‫יצור (‪(FABs‬‬
              • ‫צב"ד‬
              • ‫שבבים‬
              • ‫רכיבים‬ (IoT)
              • ‫תוכנות משובצות‬
              • ‫תכנון אלק' (‪(EDA‬‬
              • ‫‪FPGA‬‬
              • ‫ ‪וזכרונות IPs‬‬
              • תקשורת מהירה
            • מאמרים ומחקרים
            • צ'יפסים
            • כנסים
            • Chiportal Index
              • אינדקס חברות – קטגוריות
              • אינדקס חברות A-Z
            • אודות
            • הצטרפות לניוזלטר
            • TapeOut Magazine
            • צור קשר
            • ChipEx
            • סיליקון קלאב

            כל הזכויות שמורות Chiportal (c) 2010 תנאי שימוש ומדיניות פרטיות

            דרונט דיגיטל - בניית אתרים, בניית אתרי וורדפרס, בניית אתרי סחר, חנות אינטרנטית, פיתוח אתרים

            דילוג לתוכן
            פתח סרגל נגישות כלי נגישות

            כלי נגישות

            • הגדל טקסטהגדל טקסט
            • הקטן טקסטהקטן טקסט
            • גווני אפורגווני אפור
            • ניגודיות גבוההניגודיות גבוהה
            • ניגודיות הפוכהניגודיות הפוכה
            • רקע בהיררקע בהיר
            • הדגשת קישוריםהדגשת קישורים
            • פונט קריאפונט קריא
            • איפוס איפוס