טאואר סמיקונדקטור ומארוול הודיעו כי סיפקו ללקוחות מארוול ברחבי העולם יותר מחמישה מיליון מעגלים פוטוניים משולבים קוהרנטיים — Coherent Photonic Integrated Circuits, או PICs. השבבים מיוצרים באמצעות פלטפורמת פוטוניקת הסיליקון של טאואר, ומיועדים בעיקר למערכות תקשורת אופטיות המחברות בין מרכזי נתונים.

העלייה בהיקף האימון וההפעלה של מודלי בינה מלאכותית מגבירה את הצורך בהעברת כמויות גדולות של מידע בין שרתים, מאיצים ומרכזי נתונים מרוחקים. תקשורת אופטית מאפשרת להעביר מידע בקצב גבוה ובמרחקים גדולים יחסית, תוך צריכת אנרגיה נמוכה יותר בהשוואה לחיבורים חשמליים מסורתיים.

מקלטים ומשדרים אופטיים קוהרנטיים מורכבים יותר ממערכות המבוססות על גילוי ישיר של עוצמת האור. הם אינם מסתפקים במדידת המשרעת של האות, אלא משתמשים גם במידע על המופע והקיטוב של האור. כך ניתן לקודד יותר מידע בכל אות אופטי ולשפר את קצב ההעברה ואת טווח התקשורת, אך הדבר מחייב רמת דיוק גבוהה יותר בתכנון ובתהליך הייצור של השבבים.

לדברי ד"ר אד פרייסלר, סגן נשיא ומנהל חטיבת תדרי הרדיו בטאואר, הדרישות ממקמ"שים אופטיים ממשיכות להשתנות, ולכן גם פלטפורמות הפוטוניקה נדרשות להתפתח, במיוחד בתחום התקשורת האופטית הקוהרנטית.

במסגרת שיתוף הפעולה בין החברות פותחו יכולות ייצור עבור דורות מתקדמים יותר של רכיבים קוהרנטיים. אלה כוללות שילוב חומרים שאינם סיליקון, אינטגרציה תלת־ממדית של רכיבים אלקטרוניים ופוטוניים ושיטות אריזה אופטית מתקדמות.

אחת מהטכנולוגיות שבהן נעשה שימוש היא יצירת חריצים בצורת האות V, המאפשרים למקם ולחבר סיבים אופטיים אל השבב בדיוק גבוה. יכולת זו עשויה להקל על הרכבת הרכיבים ולהגדיל את התפוקה בייצור מערכות תקשורת אופטיות בהיקפים גדולים.

ד"ר ראדה נגרג'ן, סגן נשיא בכיר ומנהל הטכנולוגיות של תחום ההנדסה האופטית במארוול, אמר כי החברות מתכוונות להמשיך בפיתוח טכנולוגיות קוהרנטיות עבור ארכיטקטורות שבהן תשתיות מרכזי הנתונים מתרחבות מעבר למערכת או לארון שרתים יחיד. לדבריו, המטרה היא לספק חיבורים אופטיים יעילים ובעלי ביצועים גבוהים עבור עומסי העבודה הגדלים של יישומי בינה מלאכותית.

הפוסט טאואר ומארוול חצו את רף חמשת מיליון השבבים הפוטוניים הקוהרנטיים הופיע לראשונה ב-Chiportal.

חברת IQE הבריטית וטאואר סמיקונדקטור ממגדל העמק הודיעו על הסכם רב־שנתי לאספקת פרוסות אפיטקסיאליות מבוססות אינדיום פוספיד (InP), שישמשו את פלטפורמות הסיליקון פוטוניקס של טאואר עבור תשתיות תקשורת אופטית למרכזי נתונים ויישומי בינה מלאכותית. במקביל הודיעו החברות כי הגיעו להסכם נפרד המסדיר את סכסוך הקניין הרוחני שהתנהל ביניהן בשנים האחרונות. (iqep.com)

לפי ההודעה המשותפת, פרוסות ה־InP של IQE ישולבו בכמה מפלטפורמות הפוטוניקה של טאואר, בין היתר עבור רכיבים לתקשורת של 200 גיגה־ביט לשנייה לכל ערוץ, אבות־טיפוס למודולטורים של 400 גיגה־ביט לשנייה לכל ערוץ, ויישומים נוספים כגון מתגי מעגלים אופטיים למרכזי נתונים. ההסכם כולל התחייבות מינימום לרכישה מצד טאואר בשנה הראשונה, התחייבות אספקה מצד IQE והתחייבויות נפח לשנים הבאות, אך החברות לא פרסמו את שוויו הכספי.

החשיבות העסקית של ההסכם חורגת מאספקת חומרי גלם בלבד. טאואר נמצאת בתקופה של הרחבת פעילותה בתחום הסיליקון פוטוניקס, על רקע הביקוש הגובר לקישורי תקשורת מהירים וחסכוניים באנרגיה במרכזי נתונים של AI. בחודש מאי הודיעה טאואר כי חתמה על חוזים בהיקף של 1.3 מיליארד דולר להכנסות צפויות ב־2027 בתחום הסיליקון פוטוניקס, וקיבלה מקדמות של 290 מיליון דולר להזמנת קיבולת. (גלובניוזווייר)

החלק הרגיש בהודעה הוא סיום הסכסוך המשפטי בין החברות. IQE הגישה ב־2022 תביעה נגד טאואר בבית משפט פדרלי בקליפורניה, בטענה שטאואר השתמשה שלא כדין בסודות מסחריים הקשורים לטכנולוגיית porous silicon – סיליקון נקבובי – ושהגישה בקשות פטנט שהתבססו, לטענת IQE, על ידע שנחשף במהלך מגעים לשיתוף פעולה. IQE טענה אז להפרת סודות מסחריים, הפרת חוזה, תחרות בלתי הוגנת וסעדים נוספים.

כעת הודיעו החברות כי במסגרת הסכם נפרד תעניק טאואר ל־IQE רישיון עולמי, רחב וללא תמלוגים לפטנטים בתחום הסיליקון הנקבובי שהיו במוקד המחלוקת, וכי בכך יוסדרו כל ההליכים המשפטיים בין הצדדים. ההודעה אינה מפרטת תשלומים או הודאה באחריות מצד מי מהחברות.

מבחינת IQE, ההסכם מגיע לאחר תקופה מאתגרת אך גם בנקודת מפנה אפשרית. רויטרס דיווחה בסוף מאי כי החברה צופה שיפור בהכנסות וברווחיות ב־2026, בין היתר בזכות הביקוש למרכזי נתונים של AI, לאחר שב־2025 נפגעה מחולשה בשוק המובייל. מנכ"לית IQE, יוטה מאייר, ציינה גם כי מחסור ועליית מחירים בחומרי גלם כמו אינדיום פוספיד וגאליום משפיעים על התעשייה. (Reuters)

המחסור ב־InP הפך בתקופה האחרונה לנושא אסטרטגי בפני עצמו. לפי דיווח נוסף של רויטרס, מגבלות יצוא מצד סין על אינדיום פוספיד יוצרות צוואר בקבוק עבור יצרני רכיבים אופטיים למרכזי נתונים, משום שהחומר חיוני לרכיבי פוטוניקה מהירים המשמשים להעברת מידע בין שרתי AI.

לכן, עבור טאואר, ההסכם עם IQE אינו רק פתרון לסכסוך ישן אלא גם הבטחת שרשרת אספקה לרכיב מפתח במפת הדרכים של הסיליקון פוטוניקס. עבור IQE, מדובר בלקוח אסטרטגי ובחיזוק מעמדה בשרשרת הערך של תשתיות AI. לאחר כמה שנים של עימות משפטי פומבי, שתי החברות בחרו להפוך את המחלוקת לשיתוף פעולה סביב אחד התחומים הצומחים בתעשיית השבבים.

הפוסט טאואר ו-IQE מסיימות את סכסוך ה-IP ונכנסות לשיתוף פעולה בפוטוניקה ל-AI הופיע לראשונה ב-Chiportal.

רשות החדשנות ומפא"ת במשרד הביטחון מפרסמות קול קורא להקמת תשתית מחקר ופיתוח בתחום הפוטוניקה המשולבת, בהשקעה כוללת של עד 150 מיליון שקל. המהלך נועד לצמצם פער מרכזי בתעשיית הדיפטק והשבבים בישראל: הפער בין יכולות מחקר ותכנון מתקדמות לבין גישה מוגבלת לתשתיות ייצור, אינטגרציה, בדיקה ואימות.

פוטוניקה משולבת היא טכנולוגיה המאפשרת לשלב על גבי שבב אחד רכיבים אופטיים כגון לייזרים, מוליכי גל, מאפננים וגלאים. במקום להעביר ולעבד מידע רק באמצעות אותות חשמליים, שבבים פוטוניים עושים שימוש באור. היתרון הפוטנציאלי הוא מהירות גבוהה, צריכת אנרגיה נמוכה יותר, מיזעור, אמינות גבוהה ויכולת להשתלב במערכות תקשורת, מרכזי נתונים, חישה, עיבוד מידע ומכונות ייצור בתעשיית השבבים.

מתכנון וסימולציה עד אבטיפוס

הקול הקורא מיועד לתאגידים תעשייתיים או לקבוצות חברות. הגופים שיגישו הצעות יידרשו להציג תוכנית טכנולוגית, תוכנית עסקית, מודל הפעלה, מבנה שיתופי פעולה ותוכנית להנגשת התשתית למשתמשים מהתעשייה ומהאקדמיה. התשתית שתיבחר אמורה לספק מעטפת מלאה: תכנון, סימולציה, פיתוח אבטיפוס, אפיון, בדיקות, אריזה ותמיכה במעבר לייצור סדרתי בישראל או מחוץ לה.

לפי תנאי המהלך, תקופת ההקמה לא תעלה על 18 חודשים. בתוך 12 חודשים ממועד האישור תידרש התשתית להתחיל לספק חלק משירותי המו"פ, עוד לפני השלמתה המלאה. הדרישה הזאת חשובה במיוחד בתחום שבו זמני סבב ארוכים ועלויות ייצור גבוהות עלולים לעכב חברות צעירות כבר בשלבים מוקדמים.

התמיכה תינתן במסגרת קרן תשתיות המו"פ של רשות החדשנות. המענק יכסה 55% או 66% מהתקציב, למשך שלוש שנים. לאחר מכן צפויה התשתית לפעול כחברת שירותי מו"פ למטרות רווח.

פער תשתיתי בתעשיית הדיפטק

המשמעות המעשית של המהלך היא לא רק תמיכה במחקר, אלא ניסיון לבנות שכבת תשתית משותפת לתעשייה. חברות בתחום השבבים הפוטוניים זקוקות לגישה לתהליכי ייצור, ציוד בדיקה, יכולות אריזה ואינטגרציה של חומרים והתקנים שונים. ללא תשתית כזאת, גם רעיון מוצלח או תכנון מתקדם עלולים להיתקע בשלב שבין הוכחת היתכנות למוצר מסחרי.

דרור בין, מנכ"ל רשות החדשנות, אמר כי פוטוניקה משולבת צפויה להיות אחת מטכנולוגיות הליבה של תעשיית השבבים בשנים הקרובות. לדבריו, לישראל יש יתרונות במחקר, בפיתוח ובהון האנושי, אך נדרשות תשתיות מתקדמות שיאפשרו להפוך ידע למוצרים ולחברות צומחות.

תא"ל במיל' ד"ר דני גולד, ראש מפא"ת במשרד הביטחון, אמר כי פוטוניקה משולבת פותחת אפשרויות לפיתוח מערכות מתקדמות בעלות ביצועים גבוהים, וכי שיתוף הפעולה נועד לחזק יכולת לאומית שתשרת את המחקר, התעשייה והביטחון לאורך שנים.

תחום אסטרטגי בתעשיית השבבים

ההשקעה מגיעה בתקופה שבה תעשיית השבבים העולמית מחפשת פתרונות חדשים למגבלות ההספק, החום ורוחב הפס של מערכות מחשוב מתקדמות. פוטוניקה משולבת אינה מחליפה את כל עולם המוליכים למחצה, אך היא הופכת לרכיב חשוב יותר במערכות תקשורת מהירות, בחיבורים בין שבבים, במרכזי נתונים ובחישה מתקדמת.

עבור ישראל, המהלך יכול לסייע בבניית חוליה חסרה בין אקדמיה, סטארט־אפים ותעשייה. אם התשתית שתיבחר אכן תהיה נגישה, מהירה ובעלת סטנדרטים תעשייתיים, היא עשויה לקצר את הדרך של חברות ישראליות משלב התכנון לשבב עובד, ולהפחית את התלות בגישה נקודתית ויקרה לתשתיות מחוץ לישראל.

הפוסט רשות החדשנות ומפא"ת ישקיעו עד 150 מיליון שקל בתשתית לשבבים פוטוניים בישראל הופיע לראשונה ב-Chiportal.

לייזרים אולטרה־מהירים הם כלי עבודה חשובים במדע ובטכנולוגיה. הם מפיקים פולסים קצרים במיוחד, בסדר גודל של פמטו־שניות, ומשמשים בין היתר במדידת תהליכים מהירים, בספקטרוסקופיה, בשעונים אטומיים, בעיבוד חומרים וביישומים רפואיים. הבעיה היא שמערכות כאלה הן לרוב גדולות, יקרות ומורכבות לתפעול. מחקר חדש של חוקרי EPFL, שפורסם ב־Nature, מציג דרך להקטין חלק מהיכולות האלה לשבב פוטוני. (Nature)

החוקרים הדגימו לייזר נעול־מצבים משולב, המבוסס על שבב סיליקון ניטריד שבו הושתלו יוני ארביום. לפי המאמר, הלייזר מפיק רכבת פולסים בתדירות 176 מגה־הרץ, עם אנרגיית פולס בתחום הננו־ג’ול, וניתן לדחוס את הפולסים ל־147 פמטו־שניות. הנתונים האלה חשובים משום שמקורות פוטוניים משולבים קודמים התקשו לספק אנרגיית פולס מספקת לתהליכים לא־ליניאריים, כמו יצירת סופר־קונטינואום.

לא רק מזעור

הכותרת המתבקשת היא “לייזר על שבב”, אך הסיפור אינו רק גודל. בלייזרים אולטרה־מהירים, השאלה המרכזית היא לא רק אם אפשר לייצר פולסים קצרים, אלא אם הם חזקים, יציבים וקוהרנטיים מספיק כדי להניע יישומים ממשיים. Nature מדווח כי המערכת החדשה מפיקה אנרגיית פולס שגדולה ביותר משני סדרי גודל ממקורות פוטוניים משולבים קודמים, ומתקרבת מבחינה זו לביצועי לייזרי סיב גדולים יותר.

המערכת מבוססת על ארכיטקטורה המכונה Mamyshev oscillator. במקום להסביר אותה כ”קסם אופטי”, נכון יותר לתאר אותה כמנגנון סינון ובקרה: האור עובר הרחבה ספקטרלית בתווך לא־ליניארי, ולאחר מכן מסננים אופטיים מאפשרים רק לחלק מהאור להמשיך להסתובב בחלל הלייזר. בדרך זו פולסים חזקים נשמרים ומתעצבים, ואילו רכיבים חלשים יותר מסוננים החוצה.

שבב במקום שולחן אופטי

על פי הודעת EPFL, השבב מציג ארכיטקטורת לייזר שבעבר הייתה מוגבלת למערכות גדולות יותר, ומכווץ אותה לקנה מידה של מילימטרים. בתמונה שפרסמה האוניברסיטה נראה השבב מונח על מטבע של פרנק שווייצרי אחד, כדי להמחיש את קנה המידה.

המשמעות האפשרית היא מעבר הדרגתי ממערכות אופטיות גדולות ומורכבות אל רכיבים שמיוצרים בטכנולוגיות של שבבים. ייצור כזה עשוי לאפשר בעתיד התקנים קומפקטיים יותר, יציבים יותר וזולים יותר, אם הפיתוח יבשיל לייצור רחב. כאן חשוב להיזהר: המחקר מציג הדגמה מדעית מתקדמת, לא מוצר מסחרי מיידי.

מה אפשר לעשות עם פולסים כאלה

במאמר ב־Nature מדווחים החוקרים כי הלייזר הצליח להניע ישירות יצירת סופר־קונטינואום במוליך גל מסיליקון ניטריד, ללא הגברה נוספת. סופר־קונטינואום הוא אור רחב־ספקטרום שנוצר מתהליכים לא־ליניאריים, והוא שימושי למדידות, ספקטרוסקופיה, מטרולוגיה ויישומים נוספים.

החוקרים גם הדגימו ספקטרומטר קומפקטי בתחום הטרה־הרץ שהופעל באמצעות המקור החדש, עם רוחב פס של 5 טרה־הרץ וטווח דינמי של 90 דציבל. לפי Nature, המערכת שימשה להדגמת ניתוח כימי ללא מגע ובדיקה של חומרים. אלה עדיין הדגמות מחקר, אך הן מראות שהפולסים אינם רק נתון מספרי יפה, אלא יכולים להניע מערכת מדידה שלמה.

חשיבות לשבבים ולפוטוניקה משולבת

הפיתוח משתלב במגמה רחבה יותר: העברת רכיבים אופטיים שהיו בעבר חיצוניים, גדולים ומדויקים מאוד אל שבבים פוטוניים. בדומה לשבבים אלקטרוניים, גם שבבים פוטוניים יכולים להיבנות בפרוסות שבבים, לשלב כמה פונקציות על אותו רכיב ולהתחבר למערכות אחרות. אם לייזרים אולטרה־מהירים יוכלו להשתלב בדרך זו, הם עשויים להרחיב את השימוש בכלי מדידה מתקדמים מחוץ למעבדות ייעודיות.

עבור CHIPORTAL, הזווית המרכזית היא פוטוניקה משולבת וייצור רכיבים אופטיים בקנה מידה של שבבים. עבור הידען, הזווית הרחבה יותר היא מדע מדידה: כלי קטן יותר למדוד תהליכים מהירים, לזהות חומרים, לשפר ספקטרוסקופיה ולפתח מערכות חישה ניידות. בשני המקרים, הניסוח הנכון הוא לא “מהפכה מיידית”, אלא שלב חשוב בהקטנת טכנולוגיה אופטית מתקדמת.

למאמר המדעי

FAQ קצר:

מהו לייזר פמטו־שניות? לייזר שמפיק פולסים קצרים במיוחד, בסדר גודל של קוודריליונית השנייה.
מה חדש במחקר שלEPFL? החוקרים הצליחו לשלב על שבב פוטוני מקור שמפיק פולסים קצרים ובעלי אנרגיה גבוהה יחסית למערכות משולבות קודמות.
האם מדובר במוצר מסחרי? לא. זו הדגמה מחקרית, אך היא מצביעה על כיוון ליישומים קומפקטיים יותר בעתיד.


הפוסט לייזר פמטו־שניות הוקטן לשבב פוטוני הופיע לראשונה ב-Chiportal.

מארוול טכנולוגיות דיווחה על הכנסות שיא של 2.418 מיליארד דולר ברבעון הראשון של שנת הכספים 2027. מדובר בעלייה של 28% לעומת הרבעון המקביל אשתקד ושל 9% לעומת הרבעון הקודם. התוצאות ממחישות את השינוי שמתרחש בשוק השבבים סביב בינה מלאכותית: הצמיחה אינה מתרכזת רק במאיצים ובמעבדים הגרפיים, אלא גם בשכבות התשתית שמאפשרות למרכזי הנתונים להעביר, לנתב ולעבד כמויות מידע גדלות בקצבים גבוהים יותר.

ברמת הרווחיות, מארוול דיווחה על רווח נקי GAAP של 34.5 מיליון דולר, או 0.04 דולר למניה בדילול מלא. במונחי Non-GAAP דיווחה החברה על רווח נקי של 718 מיליון דולר, או 0.80 דולר למניה בדילול מלא. תזרים המזומנים מפעילות שוטפת הגיע ל־638.8 מיליון דולר, שיא רבעוני עבור החברה.

הנתון המרכזי בדוחות הוא המשך ההתרחבות של עסקי הדאטה סנטר. הכנסות התחום הגיעו לכ־1.833 מיליארד דולר, עלייה של 27% לעומת השנה שעברה ושל 11% לעומת הרבעון הקודם. תחום זה היווה ברבעון כ־76% מהכנסות החברה. לפי מארוול, הביקוש מונע על ידי הצורך בקישוריות מהירה יותר בין שרתים, מאיצים, זיכרון ורשתות, לצד פתרונות אופטיים ומתגי Ethernet לדאטה סנטרים גדולים.

לא רק מאיצי AI

הדוחות של מארוול מצטרפים למגמה רחבה יותר בתעשייה: ככל שמודלי AI ומרכזי הנתונים שמריצים אותם גדלים, נוצר צוואר בקבוק סביב תנועת הנתונים עצמה. מערכות AI גדולות דורשות חיבור מהיר בין אלפי ולעיתים עשרות אלפי רכיבי חישוב. לכן, לצד הביקוש למאיצי AI, עולה גם הביקוש לרכיבי אופטיקה, מיתוג, Ethernet, DCI ופתרונות מותאמים אישית.

מאט מרפי, יו"ר ומנכ"ל מארוול, אמר כי החברה רשמה ברבעון הכנסות שיא של 2.418 מיליארד דולר, וצופה הכנסות של כ־2.7 מיליארד דולר ברבעון השני. לדבריו, החברה רואה הזמנות חריגות הקשורות ל־AI, ולכן מעלה את תחזית ההכנסות לשנות הכספים 2027 ו־2028.

בין התחומים שמארוול מציינת כמנועי צמיחה נמצאים אופטיקה בקצבי 800G ו־1.6T לתשתיות Scale-out, מתגי Ethernet בקצב 51.2T, פתרונות אופטיים ל־Scale-up, מודולי קישוריות בין מרכזי נתונים, וכן פתרונות Custom XPU ו־XPU-attach.

רכישות לחיזוק פלטפורמת ה־AI

במהלך הרבעון השלימה מארוול את רכישת Celestial AI ואת רכישת XConn Technologies. שתי הרכישות משתלבות באסטרטגיה של החברה להרחיב את יכולותיה סביב קישוריות מתקדמת ותשתיות AI. בנוסף, החברה הודיעה לאחרונה על רכישת Polariton Technologies, שנועדה לחזק את פעילותה בתחום האופטיקה המתקדמת.

מארוול גם הודיעה על שיתוף פעולה אסטרטגי עם אנבידיה בתחומי אופטיקה, NVLink Fusion ו־AI-RAN. שיתוף הפעולה מציב אותה באחד האזורים הצומחים של שוק הדאטה סנטרים: החיבור בין תשתיות חישוב, תקשורת מהירה ורשתות מבוססות AI.

תחזית גבוהה יותר ל־2027 ו־2028

מארוול צופה כי ההכנסות ברבעון השני של שנת הכספים 2027 יעמדו על כ־2.7 מיליארד דולר, עם סטייה אפשרית של 5% למעלה או למטה. לפי נקודת האמצע של התחזית, מדובר בצמיחה של כ־35% לעומת השנה שעברה. החברה מעריכה כי קצב הצמיחה ימשיך להאיץ לאורך שנת הכספים 2027.

בנוסף, מארוול עדכנה כלפי מעלה את התחזית לשנת הכספים 2028 וצופה הכנסות של כ־16.5 מיליארד דולר, כ־1.5 מיליארד דולר מעל התחזית הקודמת. החברה מעריכה כי עסקי הדאטה סנטר יובילו את ההאצה, וכי תחום הקישוריות יצמח בקצב גבוה במיוחד.

במבט קדימה, מארוול מציינת ביקוש חזק ל־800G PAM4, האצה של פתרונות 1.6T בתשתיות Scale-out, צפי להכנסות שנתיות של יותר ממיליארד דולר בתחום רכיבי TIA ו־Driver בתוך כמה רבעונים, והתקדמות במודולי DCI ובפתרונות Switching לדאטה סנטרים.

התמונה שעולה מהדוחות היא של חברה שמנסה למצב את עצמה כספקית תשתית מרכזית בעידן ה־AI, לא דרך המאיץ עצמו בלבד אלא דרך שכבות הקישוריות, האופטיקה והמיתוג שמאפשרות למערכות AI גדולות לפעול בקנה מידה רחב.

הפוסט מארוול מדווחת על הכנסות שיא: תשתיות AI ממשיכות להזיז את מרכז הכובד של שוק השבבים הופיע לראשונה ב-Chiportal.

רונן לווינגר, מנכ"ל DustPhotonics, הקדיש את הרצאתו בכנס ChipEx2026 לאחד האתגרים המרכזיים של עידן הבינה המלאכותית: החיבוריות בתוך מרכזי הנתונים. לדבריו, מאחורי ההתקדמות המהירה של מודלי AI עומדות תשתיות ענק של GPU, מתגים, שרתים, אחסון ורשתות תקשורת. ככל שהמערכות גדלות, כך הופכת האופטיקה לרכיב חיוני יותר. לא רק כאמצעי לחיבור בין מרכזי נתונים, אלא כחלק בלתי נפרד מארכיטקטורת המחשוב עצמה.

DustPhotonics פועלת בתחום פוטוניקת הסיליקון ומפתחת מוצרים וטכנולוגיות לתקשורת אופטית במרכזי נתונים של AI וענן. החברה מציגה את עצמה כמפתחת פלטפורמות Silicon Photonics שמיועדות לייצור בנפחים גבוהים, לרוחב פס גבוה יותר, למהירויות גבוהות יותר, ולהפחתת עלות וצריכת הספק. באתר החברה מופיע רונן לווינגר כמנכ"ל וכחבר דירקטוריון. (DustPhotonics)

מ־Scale-Out ל־Scale-Up: שתי צורות של רעב לחיבוריות

לווינגר הסביר כי כדי להבין את הצורך באופטיקה צריך להבחין בין שני מושגים מרכזיים בעולם מרכזי הנתונים: Scale-Out ו־Scale-Up. Scale-Out הוא המודל הקלאסי של הרחבת מרכז נתונים: מוסיפים עוד שרתים, עוד מדפים, עוד שורות ועוד ציוד תקשורת, ומחברים את כולם לרשת גדולה יותר. זהו המודל שאפיין מרכזי נתונים גם לפני גל ה־AI הנוכחי.

Scale-Up, לעומת זאת, מתאר את הגדלת יחידת המחשוב עצמה. בעבר הדבר התבטא בהוספת ליבות CPU למערכת אחת. כיום, בעידן ה־AI, מדובר בחיבור מספר גדול של GPU ליחידת מחשוב אחת, עם רשת פנימית מהירה מאוד. לווינגר הזכיר כי מערכות הדור החדש כבר מחברות עשרות GPU יחד, והמגמה היא להמשיך להגדיל את יחידת המחשוב למספרים גבוהים יותר.

שני הכיוונים האלה מובילים לאותה תוצאה: הרבה יותר תעבורת נתונים. במערכות AI גדולות, המאיצים אינם עובדים בבידוד. הם צריכים להעביר ביניהם משקלי מודלים, נתוני אימון, תוצאות ביניים ומידע בקרה בקצב גבוה ובאמינות גבוהה. אם החיבוריות אינה עומדת בקצב, גם המאיצים החזקים ביותר עלולים להמתין לנתונים. לכן האופטיקה עוברת משולי המערכת אל מרכז הדיון.

לדברי לווינגר, החיבוריות האופטית כבר ממלאת תפקיד משמעותי במרכזי נתונים גדולים, אך גל ה־AI מגדיל את הצורך בה בקפיצה נוספת. ככל שהמערכות עוברות ל־Scale-Up גדול יותר ול־Scale-Out רחב יותר, כמות האופטיקה במרכזי הנתונים צפויה לגדול באופן משמעותי.

פוטוניקת סיליקון כפתרון תעשייתי, לא רק מחקרי

הטכנולוגיה המרכזית שבה עוסקת DustPhotonics היא פוטוניקת סיליקון. הרעיון הוא להשתמש בתהליכי ייצור מוכרים מתעשיית השבבים כדי לייצר רכיבים שמוליכים, מעבדים ומעבירים אור על גבי שבב. במקום לבנות מערכות אופטיות גדולות ונפרדות, ניתן לשלב פונקציות אופטיות בתוך רכיבים קומפקטיים יותר, שמתאימים לייצור סדרתי ולשילוב במרכזי נתונים.

היתרון של פוטוניקת סיליקון הוא ביכולת לשלב רוחב פס גבוה, צריכת הספק נמוכה יותר, עלות נמוכה יותר ויכולת הגדלה לנפחים גבוהים. עבור מרכזי נתונים ל־AI, אלה אינם יתרונות שוליים. הם קובעים אם ניתן להמשיך להגדיל את המערכות בלי להיתקל במגבלות של חום, הספק, שטח ועלות.

לווינגר הדגיש בהרצאה כי DustPhotonics אינה מתמקדת בכל היישומים האפשריים של הטכנולוגיה, אף שאפשר למצוא טכנולוגיות דומות גם בלידארים, חיישנים ויישומים אופטיים אחרים. הבחירה האסטרטגית של החברה היא מרכזי נתונים וחיבוריות מהירה. זהו המקום שבו הצורך התעשייתי ברור במיוחד, ושבו הביקוש גדל עם כל דור חדש של מערכות AI.

החברה עצמה מסבירה כי פוטוניקת סיליקון נועדה להתמודד עם צרכים גדלים של מרכזי נתונים ל־AI ולהיפר־סקייל, באמצעות רכיבים שמספקים רוחב פס גבוה יותר, מהירויות גבוהות יותר, עלות נמוכה יותר וצריכת הספק נמוכה יותר. (DustPhotonics)

האופטיקה מתקרבת לשבב

אחד השינויים המרכזיים שעליהם דיבר לווינגר הוא המעבר מן האופטיקה בקצה הכרטיס אל אופטיקה קרובה יותר לשבב. במערכות רבות כיום משתמשים עדיין במודולים אופטיים נשלפים, Pluggable Optics, שממוקמים בקצה הלוח או בחזית השרת והמתג. זהו פתרון בשל, נוח לתחזוקה ובעל שרשרת אספקה קיימת. אבל ככל שקצב הנתונים עולה, האות החשמלי צריך לעבור מרחק משמעותי יותר עד שהוא מומר לאור, והמרחק הזה עולה בהספק ובמורכבות.

כאן נכנסות לתמונה שתי גישות חדשות: Near-Package Optics ו־Co-Packaged Optics. ב־Near-Package Optics, המנועים האופטיים ממוקמים על הלוח קרוב מאוד לשבב המרכזי, למשל GPU או ASIC של מתג. ב־Co-Packaged Optics, הרכיבים האופטיים משולבים ממש לצד השבב באותה חבילת אריזה. לפי DustPhotonics, התעשייה בוחנת כיום שלוש ארכיטקטורות עיקריות — Pluggable Optics, Co-Packaged Optics ו־Near-Package Optics — כאשר לכל אחת מהן יש פשרות שונות בין הספק, מורכבות אריזה ויכולת תחזוקה.

לווינגר הציג את המגמה הזו כחלק טבעי מהתפתחות מרכזי הנתונים. ככל שמרכז הנתונים הופך ליחידת מחשוב אחת גדולה, האופטיקה צריכה להתקרב אל מוקדי העיבוד. המטרה היא לקצר את המסלול החשמלי, להפחית צריכת הספק, להגדיל רוחב פס ולאפשר למערכות AI לפעול בקנה מידה גדול יותר.

DustPhotonics מציינת כי Near-Package Optics מציבה מנועים אופטיים בקרבת ה־GPU או ה־ASIC, וכך מקצרת את החיבור החשמלי בין השבב לאופטיקה. החברה מציגה את הגישה הזו כפשרה מעשית שמציעה חלק מיתרונות ה־CPO, אך עם מורכבות ייצור ותפעול נמוכה יותר.

עסקת Credo ממחישה את חשיבות התחום

ההרצאה של לווינגר התקיימה על רקע עסקת ענק שמדגישה את העלייה בחשיבות התחום. באפריל 2026 הודיעה Credo Technology כי חתמה על הסכם לרכישת DustPhotonics. לפי ההודעה הרשמית, Credo תרכוש את החברה תמורת 750 מיליון דולר במזומן וכ־0.92 מיליון מניות Credo, עם אפשרות לתמורה נוספת של עד כ־3.21 מיליון מניות, בהתאם לעמידה באבני דרך פיננסיות. העסקה צפויה להיסגר ברבעון השני של 2026, בכפוף לתנאים המקובלים ולאישורים רגולטוריים.

Credo הסבירה כי הרכישה תכניס אליה טכנולוגיית Silicon Photonics Photonic Integrated Circuit, ותאפשר לה להרחיב את פורטפוליו החיבוריות האופטית שלה עבור 800G, 1.6T ו־3.2T, כולל Near-Package Optics ו־Co-Packaged Optics. החברה ציינה כי השילוב בין SerDes, DSP, פוטוניקת סיליקון ואינטגרציית מערכת יאפשר לה לספק פתרונות חיבוריות מקצה לקצה לרשתות Scale-Out ו־Scale-Up של תשתיות AI.

המשמעות עבור DustPhotonics ברורה: החברה הישראלית עוברת ממעמד של ספקית טכנולוגיה ייעודית לשחקנית בתוך פלטפורמת חיבוריות רחבה יותר. עבור השוק, העסקה ממחישה כי חיבוריות אופטית אינה עוד רכיב משלים. היא הופכת לחלק מרכזי ממפת הדרכים של תשתיות AI.

לווינגר סיכם את הרצאתו במסר אופטימי. לדבריו, הביקוש הגובר לאופטיקה הוא בשורה טובה לחברות שעוסקות בחיבוריות, בפוטוניקה ובשבבים אופטיים. ככל שמרכזי הנתונים נעשים גדולים יותר, וככל שמערכות ה־AI דורשות יותר תעבורת נתונים, כך גדל הצורך בפתרונות שיכולים להעביר מידע מהר יותר ובצריכת הספק נמוכה יותר.

המסר המרכזי מן ההרצאה הוא שתשתיות AI אינן נבנות רק ממאיצים חזקים יותר. הן נבנות גם מן היכולת לחבר ביניהם. אם בעשור הקודם השאלה המרכזית הייתה כמה כוח עיבוד אפשר להכניס לשבב, הרי שבעשור הקרוב השאלה תהיה גם כמה מהר, כמה רחוק ובאיזו יעילות אפשר להזיז את הנתונים בין כל רכיבי המערכת. עבור חברות כמו DustPhotonics, זו בדיוק נקודת ההזדמנות.

הפוסט רונן לווינגר מ־DustPhotonics: אופטיקה תהפוך לצוואר הבקבוק הבא של מרכזי הנתונים ל־AI הופיע לראשונה ב-Chiportal.

הביקוש הגובר למחשוב בינה מלאכותית משנה לא רק את שוק המעבדים, אלא גם את האופן שבו מרכזי נתונים מעבירים מידע בין שבבים, שרתים, מדפים ומרכזי נתונים שלמים. בהרצאה שנשא ד"ר יעקב רויזין מטאואר סמיקונדקטור בכנס ChipEx2026, הוא הציג את פוטוניקת הסיליקון כאחת הטכנולוגיות המרכזיות שיאפשרו להמשיך להגדיל את תשתיות ה-AI בעשור הקרוב.

רויזין התמקד בהרצאתו בנושא Scaling Silicon Photonics for Artificially Intelligent Data Centers. לדבריו, אחד האתגרים המרכזיים של תעשיית המחשוב כיום אינו רק בניית מעבדים חזקים יותר, אלא העברת כמויות עצומות של מידע ביניהם במהירות גבוהה, בצריכת הספק נמוכה ובשטח פיזי קטן ככל האפשר. כאן נכנסת לתמונה פוטוניקת הסיליקון, המשתמשת באור במקום באלקטרונים לצורך העברת מידע על גבי שבבים ובין מערכות.

הצורך הזה נובע משלוש מגבלות מוכרות בתשתיות מחשוב גדולות. הראשונה היא מגבלת ההספק: ככל שמעבירים יותר מידע דרך חוטי נחושת, גדלים ההפסדים והחום. השנייה היא מגבלת הקלט-פלט: מערכות AI נדרשות להזרים כמויות עצומות של נתונים מחיישנים, זיכרונות ומערכות חיצוניות. השלישית היא מגבלת הזיכרון: המעבדים נעשים מהירים יותר, אך הגישה לזיכרון אינה תמיד עומדת בקצב. חיבורים אופטיים יכולים להקל על שלוש המגבלות האלה, משום שהם מאפשרים העברת נתונים מהירה יותר ובצריכת אנרגיה נמוכה יותר.

בהרצאה הוצגו שלושה סוגי הרחבה של תשתיות AI. הראשון הוא Scale-Up, כלומר הגדלת כוח החישוב בתוך מדף או מערכת אחת. השני הוא Scale-Out, שבו מחברים מספר גדול של מדפים בתוך מרכז נתונים. השלישי הוא Scale-Across, כלומר חיבור בין מרכזי נתונים מרוחקים. פוטוניקת סיליקון רלוונטית לכל הרמות האלה, משום שכל אחת מהן דורשת יותר רוחב פס, פחות השהיה ופחות צריכת הספק לכל ביט מידע.

רויזין הסביר כי השוק נשען כיום במידה רבה על רכיבים אופטיים ניתנים לשליפה, Pluggable Optics. רכיבים אלה ממירים אותות חשמליים לאותות אופטיים ולהפך, ומאפשרים חיבור מהיר בין שרתים ומתגים באמצעות סיבים אופטיים. זהו שוק גדול מאוד, המשמש בעיקר להרחבת מרכזי נתונים ברמת Scale-Out. אולם הדור הבא מתקדם לעבר Co-Packaged Optics, שבו החלק האופטי משולב קרוב הרבה יותר למעבד או למתג עצמו. צמצום המרחק שהאות החשמלי צריך לעבור לפני שהוא מומר לאור מפחית הספק, מקצר השהיה ומאפשר רוחב פס גבוה יותר.

אחד המסרים החשובים בהרצאה היה שפוטוניקת סיליקון אינה מחייבת בהכרח את קווי הייצור המתקדמים ביותר מבחינת גודל טרנזיסטור. בניגוד למעבדי עיבוד כלליים או מאיצי AI, שבהם כל דור מתקדם לננומטרים קטנים יותר, בפוטוניקה ההתקדמות נמדדת גם ברוחב פס, באיכות המודולטורים, בשילוב מקורות אור, בהפסדים אופטיים נמוכים ובצמצום שטח המעגל הפוטוני. לכן מפעלי ייצור CMOS קיימים יכולים למלא תפקיד מרכזי בהאצת התחום.

לפי המצגת, לטאואר יש כבר פעילות רחבה בתחום. ארבעה מתוך ששת מפעלי הייצור של החברה, ובהם גם המפעל במגדל העמק, מייצרים רכיבי פוטוניקת סיליקון. לפי רויזין, קיבולת הייצור בתחום גדלה פי ארבעה בשנה שעברה, וצפויה לגדול פי חמישה השנה. המוצרים המרכזיים הם משדרים-מקלטים אופטיים, כאשר הדור הנוכחי מגיע לקצבים של 1.6 טרה-ביט לשנייה, והיעד הבא הוא 3.2 טרה-ביט לשנייה.

מערכת פוטונית טיפוסית מבוססת על פרוסות Silicon-on-Insulator, שבהן שכבת סיליקון דקה בעובי של כ-220 ננומטר משמשת להובלת אור. בתוך השבב משולבים מוליכי גל מסיליקון או מסיליקון ניטריד, מודולטורים, גלאי גרמניום לאור בתחום האינפרא-אדום, ומבנים שמאפשרים לחבר את האור אל סיב אופטי או ממנו. המטרה היא להפוך את האור למוביל מידע בתוך עולם שנבנה במקור סביב אותות חשמליים.

רויזין תיאר גם כמה אבני בניין חדשות שמאפשרות להמשיך להגדיל את הביצועים. אחת מהן היא שילוב מקורות אור בתוך שבב הפוטוניקה עצמו. דוגמה לכך היא שילוב שבבי לייזר מבוססי אינדיום פוספיד בתוך שבבי פוטוניקת סיליקון. כיוון נוסף הוא שימוש במודולטורים מתקדמים, ובהם מודולטורים מבוססי אינדיום פוספיד או ליתיום ניובט, שיכולים לפעול בתדרים גבוהים במיוחד. טכנולוגיות כאלה נועדו לאפשר העברת מידע בקצבים גבוהים יותר ובצריכת אנרגיה נמוכה יותר.

תחום נוסף שהוזכר בהרצאה הוא שימוש בסיליקון ניטריד, חומר שמאפשר הפסדים אופטיים נמוכים מאוד ומתאים גם ליישומים רגישים כמו מחשוב קוונטי. לצד זאת, רויזין התייחס למטה-חומרים, כלומר מבנים זעירים שמנצלים תכנון ננומטרי מדויק כדי להשפיע על התנהגות האור בדרכים שאינן אפשריות באופטיקה רגילה. השימוש במטה-חומרים עשוי לאפשר רכיבים קטנים יותר, מהירים יותר ויעילים יותר.

המעבר ל-Co-Packaged Optics מחייב גם טכנולוגיות שילוב מתקדמות. בהרצאה הוזכרו TSV, חיבורי Through-Silicon Via, קישור בין פרוסות, ושילוב חומרים אורגניים לצורך יצירת עדשות או מבנים אופטיים מיוחדים. כל אלה נועדו לקרב בין השבב החשמלי והשבב האופטי, לקצר את המסלול החשמלי ולהעביר כמה שיותר מהתקשורת אל המרחב האופטי.

החשיבות של פוטוניקת הסיליקון גדלה משום שמרכזי הנתונים של AI כבר אינם מתמודדים רק עם כוח עיבוד. הם מתמודדים עם בעיית תנועה של מידע. מודלים גדולים דורשים העברה רציפה של נתונים בין מאיצים, זיכרונות, מתגים ואחסון. אם התקשורת בין הרכיבים אינה עומדת בקצב, המעבדים עצמם ממתינים לנתונים והמערכת כולה מאבדת יעילות. לכן התעשייה מחפשת פתרונות שיקטינו את עלות האנרגיה של כל ביט מידע ויגדילו את רוחב הפס הזמין.

המסר המרכזי מהרצאתו של רויזין הוא שפוטוניקת סיליקון עוברת ממעמד של טכנולוגיה נישתית לתשתית הנדסית מרכזית של עידן ה-AI. היא אינה מחליפה את השבבים האלקטרוניים, אלא משלימה אותם ומאפשרת להם לפעול בקנה מידה גדול יותר. ככל שמרכזי הנתונים נעשים צפופים, מהירים ותובעניים יותר, החיבור בין עולם ה-CMOS לעולם האופטי הופך לאחד המפתחות להמשך ההתרחבות של תשתיות הבינה המלאכותית.

הפוסט ד"ר יעקב רויזין מטאואר: פוטוניקת סיליקון הופכת לתשתית מרכזית של מרכזי נתונים ל-AI הופיע לראשונה ב-Chiportal.

הצמיחה המהירה של יישומי בינה מלאכותית מציבה את מרכזי הנתונים בפני מגבלה פיזיקלית והנדסית ברורה: קשה יותר ויותר להעביר כמויות עצומות של מידע באמצעות חיבורי נחושת רגילים, בלי להיתקל בצריכת חשמל גבוהה, התחממות, השהיות ומגבלות קלט־פלט. בהרצאה שנשא בכנס ChipEx2026, הציג יעקוב רויזין מטאואר סמיקונדקטור את פוטוניקת הסיליקון כאחת הטכנולוגיות המרכזיות שיאפשרו להמשיך להגדיל את תשתיות ה־AI בשנים הקרובות.

לדברי רויזין, המגבלות המרכזיות של מערכות אלקטרוניות גדולות אינן נובעות רק מכוח החישוב של המעבדים עצמם. הן קשורות גם ליכולת להזיז נתונים במהירות בין מעבדים, זיכרונות, שרתים וארונות תקשורת. תשתיות AI מודרניות זקוקות להעברת מידע בהיקפים עצומים, ולעיתים צוואר הבקבוק אינו החישוב אלא התקשורת. כאן נכנסת לתמונה פוטוניקת הסיליקון: שימוש באור, במקום באלקטרונים בלבד, כדי להעביר מידע בקצבים גבוהים יותר ובצריכת אנרגיה נמוכה יותר.

רויזין חילק את האתגר לשלושה ממדי הרחבה. הראשון הוא Scale Up – הגדלת צפיפות החישוב בתוך ארון שרתים יחיד. השני הוא Scale Out – חיבור יעיל בין ארונות רבים באותו מרכז נתונים. השלישי הוא Scale Across – חיבור בין מרכזי נתונים במרחקים גדולים. בכל אחד מהמקרים, החיבור האופטי אמור להפחית את העומס על החיבורים החשמליים ולשפר את היחס בין ביצועים, רוחב פס וצריכת חשמל.

ממקלטים אופטיים נשלפים לאופטיקה משולבת במעבד

השימוש המסחרי המרכזי כיום בפוטוניקת סיליקון נמצא במקמ"שים אופטיים, רכיבים שממירים אותות חשמליים לאותות אופטיים ולהפך. רכיבים אלה מחברים בין שרתים, מתגים ומערכות מחשוב עתירות ביצועים. לפי רויזין, זהו כבר שוק גדול מאוד, בעיקר עבור חיבורי Scale Out במרכזי נתונים.

השלב הבא הוא מעבר ל־Co-Packaged Optics, או CPO. בגישה זו, הרכיבים האופטיים אינם נמצאים רק בקצה המערכת, אלא משולבים קרוב הרבה יותר לרכיבי החישוב והתקשורת החשמליים. קיצור המרחק שאותו צריכים לעבור האותות החשמליים מפחית הספק, מקטין השהיה ומאפשר רוחב פס גבוה יותר. טאואר עצמה הודיעה בנובמבר 2025 על טכנולוגיית יציקה חדשה ל־CPO, המבוססת על אינטגרציה תלת־ממדית בקנה מידה של פרוסות שבבים ועל שילוב בין פוטוניקת סיליקון לבין רכיבי SiGe BiCMOS. (Tower Semiconductor)

רויזין הדגיש כי אחד היתרונות של פוטוניקת סיליקון הוא התאמתה לתשתיות ייצור קיימות של CMOS. מפעלי יציקה שכבר צברו ניסיון של עשרות שנים בייצור שבבים יכלו להיכנס לתחום במהירות יחסית, כאשר הביקוש מצד מרכזי הנתונים, תשתיות AI ותקשורת 5G ו־6G החל לגדול. לפי הנתונים שהוצגו בהרצאה, טאואר מפעילה שישה מפעלי ייצור בעולם, וארבעה מהם מעורבים בייצור רכיבי פוטוניקת סיליקון, כולל המפעל במגדל העמק. החברה מדווחת על הרחבה מהירה של הקיבולת בתחום זה, עם גידול של פי ארבעה בשנה שעברה וצפי לגידול נוסף השנה.

הכיוון הטכנולוגי ברור: רוחבי הפס עולים במהירות. כיום מדובר במערכות של 1.6 טרה־ביט לשנייה, כאשר היעד הבא הוא 3.2 טרה־ביט לשנייה. במרץ 2026 הודיעו טאואר ו־Coherent על הדגמה של העברת נתונים בקצב 400 גיגה־ביט לשנייה לערוץ, באמצעות מודולטור סיליקון בתהליך פוטוניקת סיליקון המתאים לייצור, כצעד לעבר מקמ"שים אופטיים של 3.2 טרה־ביט לשנייה. (Tower Semiconductor)

האתגר הבא: מקורות אור, מודולטורים ואינטגרציה תלת־ממדית

לצד הייצור עצמו, רויזין הצביע על כמה אבני בניין שיקבעו את קצב ההתקדמות של התחום. אחת מהן היא שילוב מקורות אור על גבי שבב פוטוני. בין הפתרונות שהוזכרו נמצאים לייזרים מבוססי אינדיום פוספיד, המשולבים כ־chiplets בתוך שבבי פוטוניקת סיליקון, וכן מקורות אור מסוג VCSEL, שמתחילים להראות יכולות מודולציה גבוהות במיוחד.

מרכיב מרכזי נוסף הוא המודולטור – הרכיב שמקודד מידע על גבי האור. מודולטורים מבוססי אינדיום פוספיד או ליתיום ניובט יכולים לפעול בקצבים גבוהים מאוד, ובכך להגדיל את כמות המידע שניתן להעביר בכל ערוץ אופטי. לצד זאת, רויזין התייחס גם לרכיבי סיליקון ניטריד, המתאימים ליישומים שבהם נדרש אובדן אופטי נמוך במיוחד, למשל בתחומים כמו מחשוב קוונטי או רכיבים לא־ליניאריים.

תחום נוסף שהוזכר הוא מטא־חומרים. אלה מבנים זעירים מאוד, שמאפשרים לשלוט באור בדרכים שקשה להשיג באופטיקה קלאסית. באמצעות תכנון וייצור מדויקים של מבנים כאלה ניתן ליצור אלמנטים אופטיים חדשים, לשפר ביצועים ולהקטין את שטח הרכיבים.

בסופו של דבר, המסר המרכזי של ההרצאה היה שפוטוניקת סיליקון אינה רכיב נלווה בלבד, אלא שכבת תשתית מרכזית בדור הבא של מרכזי הנתונים. היא אינה מחייבת בהכרח את צומתי הייצור האלקטרוניים המתקדמים ביותר, אך היא דורשת שליטה עמוקה בחומרים, ליתוגרפיה, אינטגרציה תלת־ממדית, תכנון אלקטרוני־אופטי וייצור בנפחים גדולים. בעולם שבו מודלי AI גדולים דורשים עוד ועוד רוחב פס, הטכנולוגיה הזאת עשויה לקבוע לא רק כמה מהר המערכות יחשבו, אלא גם כמה ביעילות הן יצליחו לדבר זו עם זו.

הפוסט פוטוניקת סיליקון תהפוך לתשתית מרכזית בדור הבא של מרכזי הנתונים ל־AI הופיע לראשונה ב-Chiportal.

מהנדסים מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו פיתחו אבטיפוס לשבב חדש שנועד לשפר את הדרך שבה מועבר חשמל למעבדים גרפיים, GPUs, במרכזי נתונים. המחקר, שפורסם ב־Nature Communications, עוסק באחד האתגרים הבסיסיים של מערכות מחשוב מודרניות: כיצד להמיר ביעילות מתח חשמלי גבוה למתח נמוך בהרבה, הדרוש להפעלת רכיבי מחשוב רגישים.

מרכזי נתונים מודרניים צורכים כמויות הולכות וגדלות של חשמל, בעיקר בשל הביקוש למחשוב עתיר ביצועים ולבינה מלאכותית. ברוב המערכות האלה החשמל מופץ במתח של 48 וולט, אך המעבדים הגרפיים עצמם זקוקים בדרך כלל למתח נמוך בהרבה, בטווח של 1 עד 5 וולט. תהליך ההמרה הזה, המכונה DC-DC step-down conversion, חיוני כמעט בכל מערכת אלקטרונית, אך הוא נעשה מאתגר יותר ככל שהמערכות חזקות וצפופות יותר.

ממירי מתח מקובלים מבוססים בדרך כלל על רכיבים מגנטיים, בעיקר סלילים. במשך השנים שופרו רכיבים אלה מאוד, אך החוקרים מציינים כי הם מתקרבים למגבלות המעשיות שלהם. לפי פרופ' פטריק מרסייה, מהמחלקה להנדסת חשמל ומחשבים בבית הספר להנדסה ג'ייקובס באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, התכנון של ממירים אינדוקטיביים הגיע לרמה גבוהה כל כך עד שנותר מעט מקום לשיפור משמעותי לקראת צורכי הדורות הבאים.

הגישה החדשה מבוססת על מהודים פיאזואלקטריים. בניגוד לסלילים, המאחסנים ומעבירים אנרגיה באמצעות שדות מגנטיים, מהודים פיאזואלקטריים עושים זאת באמצעות תנודות מכניות. עקרונית, רכיבים כאלה עשויים להיות קטנים יותר, בעלי צפיפות אנרגיה גבוהה יותר, יעילים יותר ומתאימים יותר לייצור בקנה מידה גדול. עם זאת, גרסאות קודמות של ממירים פיאזואלקטריים התקשו לשמור על יעילות גבוהה כאשר נדרש פער גדול בין מתח הכניסה למתח היציאה.

כדי להתמודד עם הקושי הזה, צוות המחקר פיתח תכנון היברידי. הוא משלב מהוד פיאזואלקטרי עם קבלים קטנים וזמינים מסחרית, המסודרים בתצורה ייחודית. הסידור הזה מאפשר למעגל להתמודד טוב יותר עם ירידת מתח גדולה, מפחית איבודי אנרגיה ומקטין את העומס על המהוד עצמו.

בניסוי המעבדה הצליח אבטיפוס השבב להמיר מתח של 48 וולט ל־4.8 וולט, רמה המקובלת במרכזי נתונים. יעילות השיא שנמדדה הייתה 96.2%. בנוסף, השבב סיפק זרם יציאה גבוה פי ארבעה בערך לעומת תכנונים פיאזואלקטריים קודמים. המשמעות היא שהטכנולוגיה אינה רק חסכונית יותר, אלא גם מתקרבת יותר ליכולת אספקת הספק הדרושה למערכות מחשוב מעשיות.

למרות התוצאות המבטיחות, החוקרים מדגישים כי מדובר עדיין בטכנולוגיה בשלבי פיתוח. ממירים פיאזואלקטריים אינם צפויים להחליף מיד את ממירי המתח הקיימים. יש צורך בשיפור נוסף של החומרים, המעגלים ושיטות האריזה. אחד האתגרים המעשיים הוא שהמהודים הפיאזואלקטריים רוטטים בזמן הפעולה, ולכן אי אפשר בהכרח לחבר אותם ללוחות מעגלים בשיטות הלחמה רגילות. שילובם במערכות אלקטרוניות יחייב שיטות אינטגרציה חדשות.

עם זאת, המחקר מצביע על כיוון אפשרי לשיפור יעילות האנרגיה של מרכזי נתונים. גם שיפור קטן בהמרת מתח יכול להיות משמעותי כאשר הוא מוכפל במיליוני רכיבים שפועלים ברציפות. בעידן שבו מעבדים גרפיים הפכו לתשתית מרכזית של בינה מלאכותית, כל חיסכון באנרגיה, חום ושטח עשוי להשפיע על עלויות התפעול ועל היכולת להרחיב מערכות מחשוב.

המחקר בוצע בידי ג'יי־יאנג קו, ון־צ'ין ב' ליו ופטריק פ' מרסייה, ופורסם ב־17 במרץ 2026 ב־Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-026-70494-0.

FAQ מהיר

מה עושה השבב החדש?
השבב ממיר מתח גבוה למתח נמוך יותר, הדרוש להפעלת רכיבים אלקטרוניים כמו מעבדים גרפיים במרכזי נתונים.

מה החידוש בטכנולוגיה?
במקום להסתמך בעיקר על סלילים מגנטיים, השבב משתמש במהוד פיאזואלקטרי ובקבלים קטנים כדי לבצע את המרת המתח ביעילות גבוהה.

האם השבב כבר מוכן לשימוש מסחרי?
לא. החוקרים מדגישים כי מדובר באבטיפוס מעבדתי. נדרשים עוד שיפורים בחומרים, במעגלים ובשיטות האריזה לפני שימוש במרכזי נתונים.

הפוסט שבב חדש עשוי לשפר את יעילות האנרגיה של מעבדים גרפיים במרכזי נתונים הופיע לראשונה ב-Chiportal.