• אודות
  • כנסים ואירועים
  • צור קשר
  • הצטרפות לניוזלטר
  • TapeOut Magazine
  • ChipEx
  • סיליקון קלאב
  • Jobs
מבית
EN
Tech News, Magazine & Review WordPress Theme 2017
  • עיקר החדשות
    אילון מאסק באירוע של טסלה בסין. אילוסטרציה: depositphotos.com

    מאסק: TSMC לא תנהל את Terafab; אינטל תישאר שותפה בפרויקט

    ליסה סו, מנכ"לית AMD, מציגה את השבבים החדשים בתערוכת CES 2020. צילום: אבי בליזובסקי

    AMD נערכת להגדלה משמעותית של אספקת השבבים ב-2027 ובוחנת ייצור אצל סמסונג

    אפלייד מטיריאלס. אילוסטרציה: depositphotos.com

    Applied Materials ואינטל מעמיקות את שיתוף הפעולה בפיתוח טרנזיסטורים ואריזות מתקדמות ל־AI

    MARVEL LOGO לוגו מארוול

    Marvell מעלה את תחזית ההכנסות ל־2028 ל־20 מיליארד דולר בעקבות הביקוש לשבבי AI

    שיתוף פעולה Synopsys-OpenAI. איור יחצ

    המהפיכה של Synopsys: הודיעה על שת"פ עם OpenAI במטרה לפתח כלים אוטונומים לתכנון שבבים

    Micron: הביקוש לזיכרונות AI מזניק את התחזיות ואת צבר ההזמנות

  • בישראל
    גיא אזרד, מנכ"ל אסטרה לאבס ישראל. צילום: דניאל אדרי

    Astera Labs תרחיב את מרכז הפיתוח בישראל לכ־200 עובדים

    שבב מתקדם לשיפור אחיזת הצמיגים בכביש. איור יחצ POLYN

    POLYN החלה לספק שבבים להערכת אחיזת צמיגים בכביש

    פרופ' משה ורדי. קרדיט: Doni Soward / Rice Engineering.

    פרופ׳ משה ורדי: AI מייצרת קוד במהירות, אך האתגר הוא לוודא שהוא נכון

    לוגו חברת פי.סי.בי. איור יחצ

    PCB טכנולוגיות חתמה על הסכם עם יצרנית ביטחונית אמריקנית בהיקף צפוי של כ־38 מיליון דולר

    מערכת SMASH של סמארט שוטר (צילום: סמארט שוטר)

    סמארט שוטר נבחרה לספק מערכות נגד רחפנים בחוזה מסגרת אמריקני של עד 150 מיליון דולר

    רכב ניסוי של ארבה. צילום יחצ

    Arbe השלימה גיוס של 15 מיליון דולר להרחבת הפעילות ברכב האוטונומי ובשוק הביטחוני

  • 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
    אילון מאסק באירוע של טסלה בסין. אילוסטרציה: depositphotos.com

    מאסק: TSMC לא תנהל את Terafab; אינטל תישאר שותפה בפרויקט

    ליסה סו, מנכ"לית AMD, מציגה את השבבים החדשים בתערוכת CES 2020. צילום: אבי בליזובסקי

    AMD נערכת להגדלה משמעותית של אספקת השבבים ב-2027 ובוחנת ייצור אצל סמסונג

    אפלייד מטיריאלס. אילוסטרציה: depositphotos.com

    Applied Materials ואינטל מעמיקות את שיתוף הפעולה בפיתוח טרנזיסטורים ואריזות מתקדמות ל־AI

    MARVEL LOGO לוגו מארוול

    Marvell מעלה את תחזית ההכנסות ל־2028 ל־20 מיליארד דולר בעקבות הביקוש לשבבי AI

    שיתוף פעולה Synopsys-OpenAI. איור יחצ

    המהפיכה של Synopsys: הודיעה על שת"פ עם OpenAI במטרה לפתח כלים אוטונומים לתכנון שבבים

    Micron: הביקוש לזיכרונות AI מזניק את התחזיות ואת צבר ההזמנות

  • בישראל
    גיא אזרד, מנכ"ל אסטרה לאבס ישראל. צילום: דניאל אדרי

    Astera Labs תרחיב את מרכז הפיתוח בישראל לכ־200 עובדים

    שבב מתקדם לשיפור אחיזת הצמיגים בכביש. איור יחצ POLYN

    POLYN החלה לספק שבבים להערכת אחיזת צמיגים בכביש

    פרופ' משה ורדי. קרדיט: Doni Soward / Rice Engineering.

    פרופ׳ משה ורדי: AI מייצרת קוד במהירות, אך האתגר הוא לוודא שהוא נכון

    לוגו חברת פי.סי.בי. איור יחצ

    PCB טכנולוגיות חתמה על הסכם עם יצרנית ביטחונית אמריקנית בהיקף צפוי של כ־38 מיליון דולר

    מערכת SMASH של סמארט שוטר (צילום: סמארט שוטר)

    סמארט שוטר נבחרה לספק מערכות נגד רחפנים בחוזה מסגרת אמריקני של עד 150 מיליון דולר

    רכב ניסוי של ארבה. צילום יחצ

    Arbe השלימה גיוס של 15 מיליון דולר להרחבת הפעילות ברכב האוטונומי ובשוק הביטחוני

  • 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 מדורים ‫שבבים‬ לייזר גרמניום ראשון מסוגו

לייזר גרמניום ראשון מסוגו

מאת ד"ר משה נחמני
10 פברואר 2010
in ‫שבבים‬
germanium_laser_mit
Share on FacebookShare on TwitterLinkedinWhastsapp

ממצאים חדשים של צוות מחקר מאוניברסיטת MIT מקרבים אותנו שלב נוסף לעבר פיתוח מחשבים המשתמשים באור במקום בחשמל לשם העברת מידע
.

לייזר גרמניום. צילום: MIT


חוקרים מאוניברסיטת MIT הדגימו את פעילותו של הלייזר הראשון אי-פעם המורכב מהיסוד גרמניום (germanium) ואשר מסוגל לייצר אור באורכי-גל השימושיים לתקשורת אופטית. זהו הלייזר המבוסס-גרמניום הראשון אי-פעם הפועל בטמפרטורת החדר. בניגוד לחומרים אחרים השכיחים בלייזרים, את הגרמניום קל לשלב בתהליכים קיימים המייצרים שבבי צורן. כך שהתוצאה עשויה להוות צעד חשוב קדימה לעבר הפיתוח של מחשבים המעבירים מידע – ואולי אפילו מבצעים חישובים – תוך שימוש באור במקום בחשמל. אולם, השלכות יותר משמעותיות הינן העובדה כי החוקרים הראו לראשונה, בניגוד לסברה הרווחת, כי משפחת חומרים מוליכים למחצה הקרויה "indirect-band-gap" אכן יכולה לשמש בלייזרים.

בעוד שקיבולתם של שבבי מחשב מתגברת עם הזמן, הם מחייבים גם רוחב פס (קצב הנתונים המרבי אשר ניתן להעבירו על רשת תקשורת) גדול יותר ויותר. אולם, מחברים חשמליים טיפוסיים במהרה ייהפכו לבלתי-ישימים מאחר והם יחייבו צריכת אנרגיה הרבה יותר גדולה לשם ביצוע משימותיהם. העברת מידע ע"י לייזרים – התקנים הממקדים אור לאלומה צרה ועוצמתית – תוכל להיות הרבה יותר יעילה אנרגטית, אולם תחייב דרך זולה לשילוב רכיבים אופטיים וחשמליים בתוך שבבי צורן.

ייצור שבב צורן הינו תהליך מורכב ומדויק שבו שכבות של חומרים שונים מוטמעות ע"ג שכבת צורן, והדפוסים הרצויים נחרטים בהם בתהליכים כימיים. הוספת חומר חדש לתהליך זה הינה מורכבת: יש צורך שהחומר החדש ייקשר כימית לשכבות שמעליו ומתחתיו, והטמעתו חייבת להתבצע בטמפרטורת ובתנאים כימיים המתאימים לחומרים האחרים איתו.

החומרים המשמשים היום בלייזרים קיימים, כגון ארסניד הגליום (gallium arsenide), כולם קשים להתאמה והטמעה בתהליכים שכאלו, אומר אחד מהחוקרים. בעקבות כך, יש להרכיב את הלייזרים בנפרד ואז לשלבם בשבבים – תהליך שהינו יקר וארוך יותר מאשר ייצורם ישירות ע"ג שכבת הצורן. מעבר לכך, החומר ארסניד הגליום עצמו הרבה יותר יקר מאשר צורן.

מאידך, הטמעת החומר גרמניום בתהליכי-ייצור, הינה פעולה שכמעט וכל החברות הגדולות לייצור שבבים כבר החלו לבצע, מאחר ושילוב הגרמניום מגביר את מהירות פעילותם של שבבי הצורן. "אנו, והרבה אחרים, יודעים כיצד לעשות זאת כיום," מציין החוקר הראשי.

ארסניד הגליום, צורן וגרמניום הם כולם דוגמאות למוליכים-למחצה, סוג החומרים המשמש כיום למעשה בכל רכיבי-האלקטרוניקה המתקדמים. לייזרים המורכבים ממוליכים למחצה ממירים את אנרגיית האלקטרונים – נושאי המטען – לפוטונים, חלקיקי האור. יש שני סוגים של מוליכים למחצה: בעלי מרווח פס ישיר (direct band gaps), כגון ארסניד הגליום, ובעלי מרווח פס עקיף (indirect) כגון גרמניום וצורן. מסביר אחד מהחוקרים הראשיים ב- MIT: "בקהילייה המדעית רווחה הדעה עד כה כי מוליכים למחצה בעלי מרווח פס עקיף לעולם לא יצליחו להקרין אור לייזר. "זה בדיוק מה שהמדענים מלמדים באוניברסיטאות את הסטודנטים שלהם."

בגביש מוליך למחצה, אלקטרון מעורר – כזה שהוספה לו כמות מסוימת של אנרגיה – ישתחרר ויגיע לפס ההולכה, שם הוא יוכל לנוע בחופשיות בתוככי הגביש ללא התנגדות. למעשה, אלקטרון בפס ההולכה יכול להיות באחד משני מצבים: במצב הראשון הוא עשוי לצאת מפס ההולכה ולשחרר את האנרגיה העודפת שלו בצורת פוטון. במצבו השני הוא עשוי לשחרר את האנרגיה בצורות אחרות, כגון חום.

בחומרים בעלי מרווח פס ישיר, המצב הראשון – שבו נפלט פוטון – הוא המצב בעל אנרגיה נמוכה יותר מאשר המצב השני; בחומרים בעלי מרווח פס עקיף, המצב הפוך. אלקטרון מעורר לרוב יימצא במצב האנרגטי הנמוך ביותר שהוא מסוגל למצוא לו. כך שבחומרים בעלי מרווח פס ישיר אלקטרונים מעוררים יהיו במצב של פליטת פוטונים, ואילו בחומרים בעלי מרווח פס עקיף לא.

במאמרם, המתפרסם בכתב-העת המדעי Optics Letters, החוקרים מתארים כיצד הם הצליחו לגרום לאלקטרונים של גרמניום להתמקם דווקא ברמה האנרגטית הגבוהה יותר, זו שבה מתרחשת פליטת פוטונים. הגישה הראשונה שלהם, שהינה נפוצה בייצור שבבים, מכונה "אילוח" (doping) שבו מוחדרים לגביש המוליך למחצה אטומים של חומר אחר בכמויות קטנות. במקרה הזה, החוקרים החדירו אטומי זרחן, שהינם בעלי ערכיות של חמישה אלקטרונים "חיצוניים". לגרמניום עצמו יש רק ארבעה אלקטרונים חיצוניים שכאלו, ולכן הזרחן "תורם" אלקטרון נוסף למערך המשולב," מסביר החוקר הראשי. האלקטרון העודף ממלא את הרמה הנמוכה באנרגיה המצויה בפס ההולכה, ובעקבות כך האלקטרונים המעוררים נדחקים לרמה האנרגטית הגבוהה יותר, זו הפולטת בסופו של דבר פוטונים.

על-סמך דברי החוקרים, אילוח של זרחן הינו מיטבי בריכוז של 1020 אטומים לכל סמ"ק של גרמניום. עד עתה החוקרים הצליחו להגיע לרמה של 1019 אטומי זרחן לכל סמ"ק אחד של גרמניום, "וכבר עכשיו אנו מתחילים לראות קרינת לייזר," מסביר החוקר. הגישה השנייה הייתה להפחית את הפער האנרגטי שבין שתי רמות האנרגיה של ההולכה כך שאלקטרונים מעוררים יצליחו ביתר קלות להגיע למצב הפולט פוטונים. החוקרים עשו זאת תוך שימוש בשיטה נוספת הרווחת בתעשיית השבבים: הם "מתחו" את הגרמניום – גרמו לאטומים להתרחק אחד מהשני קצת יותר, יחסית למצבם המקורי – ע"י קשירתם ישירות ע"ג שכבת צורן. אולם, צורן לא מתכווץ באותה המידה של גרמניום כאשר הטמפרטורה יורדת. האטומים של הגרמניום הקר יותר מנסים לשמר את מצבם יחסית לאטומי הצורן, כך שהם מתרחקים יותר זה מזה. שינויי הזווית והמרחק של הקשרים שבין אטומי הגרמניום משנים גם את האנרגיות הנדרשות להזזת האלקטרונים שלהם לתוך פס ההולכה. "היכולת להצמיח גרמניום ע"ג צורן הינה תגלית של קבוצת מחקר זו," מסביר החוקר, "וכן היכולת לשלוט בטיבן של שכבות גרמניום אלו."

החוקרים מציינים כי למרות התגלית המרגשת, עדיין נדרשת הגברת היעילות האנרגטית של לייזרים מבוססי-גרמניום בכדי להפכם למקור קרינה מעשי במערכות לתקשורת אופטית.

{loadposition content-related}
Tags: אופטיקה
ד"ר משה נחמני

ד"ר משה נחמני

נוספים מאמרים

MARVEL LOGO לוגו מארוול
‫שבבים‬

Marvell מעלה את תחזית ההכנסות ל־2028 ל־20 מיליארד דולר בעקבות הביקוש לשבבי AI

מפת הדרכים לטכנולוגיות הייצור של אינטל. צילום יחצ
‫יצור (‪(FABs‬‬

דיווח: Nvidia, Apple, AMD וחמש ענקיות נוספות בוחנות ייצור ב-Intel 14A

מחשב מק-בוק של אפל. המחשה: Image by Clker-Free-Vector-Images from Pixabay
‫שבבים‬

דיווח: אפל בוחנת חזרה לשוק השרתים עם M8 Ultra וקישוריות של NVIDIA

ההכרזה על שבב A20 בגודל 2 ננומטר. צילום יחצ, אפל
‫שבבים‬

אפל עולה ל־2 ננומטר ומרחיבה את עצמאותה בשבבים: A20 Pro, מודם C2 ושבב N1

Next Post
imec-ECG-necklace

Imec ו- Holst פיתחו מעבדי אותות בעלי צריכת חשמל נמוכה

כתיבת תגובה לבטל

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

  • הידיעות הנקראות ביותר
  • מאמרים פופולאריים

הידיעות הנקראות ביותר

  • המהפיכה של Synopsys: הודיעה על שת"פ עם OpenAI…
  • פרופ׳ משה ורדי: AI מייצרת קוד במהירות, אך האתגר הוא…
  • POLYN החלה לספק שבבים להערכת אחיזת צמיגים בכביש
  • Volantis גייסה 88 מיליון דולר לחיבור אופטי בין מאיצי…
  • Marvell מעלה את תחזית ההכנסות ל־2028 ל־20 מיליארד…

מאמרים פופולאריים

  • MIT פיתח תהליך לייצור שבבים פוטוניים גמישים ושקופים…
  • מחקרי שוק: מחירי מחשוב ה־AI ממשיכים לעלות למרות…
  • חוקרים הדגימו זיכרון קוונטי בגישה אקראית עם שבעה מצבי אחסון

השותפים שלנו

לוגו TSMC
לוגו TSMC

לחצו למשרות פנויות בהייטק

כנסים ואירועים

כנסים ואירועים

כנס ChipEx2026 יערך ב-12-13 במאי, 2026. הכנס מיועד לכל העוסקים בתעשיית הסמיקונדקטור  כולל מהנדסים, מומחים מקצועיים ובכירים.

ChipEx2026 will be held on May 12-13, 2026. The conference is intended for everyone involved in the semiconductor industry, including engineers, professional experts, and senior executives.

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