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.

מארוול הודיעה על רכישת Polariton Technologies, חברה שווייצרית המפתחת רכיבים אופטיים מבוססי אפנון פלזמוני. תנאי העסקה לא פורסמו. הרכישה משתלבת במאמץ של מארוול להרחיב את סל הטכנולוגיות שלה בתחום הקישוריות האופטית, לקראת הדורות הבאים של מרכזי נתונים, שבהם נדרשים קצבי תקשורת של 1.6 טרה־ביט לשנייה, 3.2 טרה־ביט לשנייה ומעבר לכך. תנאי העסקה לא פורסמו.

הרקע לעסקה הוא העלייה החדה בעומסי התעבורה שמייצרות מערכות בינה מלאכותית. אימון והרצה של מודלים גדולים מחייבים העברה רציפה של כמויות עצומות של נתונים בין מאיצים, שרתים, מתגים, אשכולות מחשוב ומרכזי נתונים. במערכות כאלה, הקישוריות אינה עוד רכיב משני. היא הופכת לחלק מרכזי מהביצועים הכוללים של תשתית ה-AI. ככל שהקצבים עולים, גדלים גם האתגרים של צריכת חשמל, חום, צפיפות רכיבים ואמינות.

Polariton מביאה למארוול טכנולוגיית אפנון פלזמוני, כלומר שימוש באינטראקציה בין אור לאלקטרונים על פני מתכת כדי ליצור רכיבי תקשורת אופטית קטנים ומהירים מאוד. היתרון הפוטנציאלי של גישה זו הוא שילוב בין מהירות גבוהה, ממדים זעירים וצריכת אנרגיה נמוכה לכל ביט מועבר. עבור תשתיות ענן ו-AI, המשמעות היא אפשרות לדחוס יותר רוחב פס במארזים קטנים יותר, בלי להגדיל את צריכת ההספק באותו קצב.

לפי מארוול, הטכנולוגיה של Polariton מיועדת במיוחד לדור הבא של קישורים אופטיים קוהרנטיים ושל קישורי DCI, כלומר Data Center Interconnect, המחברים בין מרכזי נתונים. החברה מזכירה גם יישומי ZR ו-ZR+, המשמשים לחיבורים אופטיים קוהרנטיים בטווחים של מטרופולין ובין מרכזי נתונים. שילוב הטכנולוגיה הפלזמונית עם יכולות קיימות של מארוול בפוטוניקה על סיליקון ובעיבוד אותות דיגיטלי עשוי להרחיב את מפת הדרכים שלה בתחום הקישוריות האופטית.

המשמעות התעשייתית של העסקה אינה רק תוספת של עוד רכיב לפורטפוליו. מארוול בונה בשנים האחרונות שכבת קישוריות רחבה יותר לדאטה־סנטרים, הכוללת רכיבים אלקטרו־אופטיים, DSP, פוטוניקה, מיתוג ושבבים מותאמים אישית. רכישת Polariton מחזקת את החלק הפיזיקלי של השרשרת הזאת: הדרך שבה האות החשמלי הופך לאות אופטי, והדרך שבה אפשר לבצע זאת בקצבים גבוהים ובמעט אנרגיה.

סנדיפ בהראתי, נשיא חטיבת הדאטה־סנטר במארוול, אמר כי החברה ממשיכה להשקיע בטכנולוגיות אופטיות מתקדמות כדי לתמוך בהתפתחות המהירה של תשתיות AI וענן. לדבריו, הצטרפות Polariton מוסיפה למפת הדרכים של מארוול טכנולוגיית אפנון ייחודית וצוות מומחים. בניסוח מעשי יותר, מארוול מאותתת שהיא אינה מסתמכת על מסלול טכנולוגי יחיד, אלא מחפשת כמה דרכים להגדיל את רוחב הפס ולהקטין את צריכת ההספק בקישורים האופטיים של הדורות הבאים.

Polariton אינה רק קניין רוחני. החברה מביאה גם צוות הנדסי בעל מומחיות בפלזמוניקה, פוטוניקה על סיליקון ואפנון אופטי מהיר. לפי ETH Zurich, החברה היא ספין־אוף שווייצרי מתחום הפלזמוניקה, והשלמת הרכישה מעבירה את הידע הזה לתוך גוף פיתוח גדול יותר בעל גישה ישירה לשוק הדאטה־סנטרים.

עם זאת, חשוב להדגיש כי מדובר במהלך אסטרטגי לטווח בינוני וארוך, ולא בהכרח בהכרזה על מוצר מסחרי מיידי. תעשיית האופטיקה לדאטה־סנטרים נמצאת במרוץ מתמשך בין דרישות רוחב הפס של AI לבין מגבלות ההספק והעלות של תשתיות קיימות. רכישת Polariton מעניקה למארוול עוד מסלול טכנולוגי במרוץ הזה, בעיקר בנקודה שבה קישורים אופטיים מהירים יותר נדרשים להפוך מפתרון יקר ונישתי לרכיב תשתיתי רחב בהיקף גדול.

הפוסט מארוול רכשה את Polariton כדי להאיץ את המעבר לקישוריות אופטית של 3.2 טרה־ביט לשנייה הופיע לראשונה ב-Chiportal.

מחקר חדש של האוניברסיטה העברית בירושלים מציג התקדמות טכנולוגית מרשימה בתחום הפוטוניקה: התקן אופטי מיקרוסקופי, מודפס בתלת־ממד, שמאפשר לרכז אור מעשרות לייזרים זעירים אל תוך סיב אופטי יחיד בלי לשלם מחיר כבד באובדן אור ובאיכות האלומה. המאמר, שהתפרסם ב־Nature Communications, נכתב בהובלת תלמיד המחקר יואב דנה ממכון הפיזיקה היישומית, בהנחיית פרופ' דן מרום, ובשיתוף חוקרים מ־Civan Lasers בירושלים.

ההתקן נקרא Photonic Lantern, או "פנס פוטוני", והוא אינו חדש כרעיון. בדרך כלל מדובר במרכיב אופטי שממיר כמה כניסות חד־אופניות לגל־מנחה רב־אופני יחיד. הבעיה היא שמקורות לייזר חזקים ונפוצים בתעשייה, במיוחד מערכי VCSEL, אינם פולטים אור חד־אופני אלא רב־אופני. לכן פנסים פוטוניים קלאסיים לא התאימו להם היטב. כאן נכנס החידוש של הקבוצה הירושלמית: במקום להתאים את העולם למרכיב הקיים, היא תכננה ארכיטקטורה חדשה של פנס פוטוני רב־אופני, שמסוגלת לקבל הרבה מקורות רב־אופניים ולרכז אותם ישירות לסיב רב־אופני בעל קיבול אופני מתאים.

בפועל, החוקרים הדגימו שלושה דורות של ההתקן: גרסאות שמרכזות 7, 19 ו־37 לייזרי VCSEL רב־אופניים, כאשר כל לייזר תורם שישה אופנים מרחביים. המשמעות היא שהמערכת הגדולה ביותר כבר מגיעה ל־222 אופנים מרחביים בתוך סיב יחיד. זהו מספר חריג מאוד עבור מבנה כה קטן, והוא ממחיש עד כמה הגישה הזאת עשויה להיות שימושית בכל מקום שבו צריך להעביר עוצמה אופטית גבוהה דרך סיב בלי להסתבך במערכים מגושמים של עדשות, מראות ויישור עדין.

קטן מאוד, יעיל מאוד

אחד ההישגים הבולטים במחקר הוא הממדים. לפי החוקרים, כל ההתקן קצר מפחות מחצי מילימטר, כלומר קטן בסדרי גודל לעומת מערכות מיתוג או צימוד אופטיות מתחרות. למרות זאת, ההפסדים נשארו נמוכים מאוד: בגרסת 19 הכניסות נמדד אובדן צימוד של כ־0.6 דציבל, ובגרסת 37 הכניסות כ־0.8 דציבל בלבד. במונחים של מערכות לייזר, זהו נתון חשוב מאוד, משום שאובדן קטן יותר פירושו יותר הספק מועבר, פחות חימום, ופחות צורך בהשלמה באמצעות מערכות נוספות.

יתרון נוסף הוא שמירת ה־brightness, כלומר הבהיקות או איכות האלומה ביחס להספק. במערכות מסורתיות, במיוחד כאלה המבוססות על מערכי עדשות או על ריכוז גס של אלומות, ריבוי המקורות עלול לפגוע באיכות הקרן. כאן החוקרים ניסו להתאים מראש בין מספר דרגות החופש של מקורות הלייזר לבין הקיבול האופני של הסיב, וכך לשמר את איכות האור במקום רק "לדחוף" כמה שיותר פוטונים פנימה. זהו הבדל קריטי אם המטרה אינה רק להעביר אור, אלא להעביר אור שימושי עבור מערכות לייזר, עיבוד חומרים, תקשורת או חישה. (PubMed)

המבנה עצמו הודפס ישירות בקנה מידה מיקרוני על גבי שבב ה־VCSEL, ולאחר מכן חובר לסיב הרב־אופני. זהו עוד מרכיב חשוב בפריצת הדרך: לא רק תכנון אופטי חדש, אלא גם שיטת ייצור שמאפשרת אינטגרציה ישירה וצפופה מאוד בין רכיב אלקטרו־אופטי לבין הגל־מנחה. בגישה כזאת אפשר לדמיין בעתיד רכיבים מוכנים מראש, קומפקטיים וזולים יותר להרכבה, שיצאו מן המפעל כבר עם ממשק אופטי משולב במקום להסתמך על יישור מכני רגיש ומסובך. (en-science.huji.ac.il)

למה זה חשוב לתעשייה

למערכי VCSEL יש יתרונות גדולים: הם קטנים, יעילים, מתאימים לייצור המוני, ונפוצים כבר היום בתקשורת, בחישה ובמערכות תאורה ולייזר. הבעיה היא שכאשר רוצים לעלות בהספק, עוברים מהר מאוד ממקור יחיד למערכים גדולים, ואז הצימוד לסיב נעשה מסורבל. לכן הפתרון שהוצג כאן עשוי להיות חשוב במיוחד עבור מערכות לייזר עתירות־הספק, שבהן צריך לאגד הרבה מקורות לא קוהרנטיים אל תוך סיב אחד, מבלי לבנות מערכת אופטית גדולה ויקרה סביבם. האוניברסיטה העברית ציינה במפורש שהטכנולוגיה עשויה לשפר מערכות לייזר חזקות, תקשורת אופטית ויישומים נוספים שבהם מסירה יעילה של הספק אופטי גבוה דרך סיב היא תנאי קריטי.

המחקר גם מתחבר היטב לעולם התעשייתי הישראלי. הוא בוצע בשיתוף Civan Lasers, חברה ירושלמית המפתחת לייזרים תעשייתיים, ונתמך בידי רשות החדשנות. החיבור הזה בין פיזיקה יישומית, ייצור מתקדם ושותף תעשייתי אינו מקרי: אם הטכנולוגיה אכן תעבור מן המעבדה למוצר, היישום הטבעי הראשון שלה צפוי להיות בדיוק במערכות שבהן משלבים הרבה לייזרים קומפקטיים כדי לקבל הספק גבוה, יציב ויעיל יותר.

בשורה התחתונה, לא מדובר רק בעוד רכיב אופטי קטן ומרשים, אלא בשינוי תפיסתי: אפשר לקחת עשרות מקורות לייזר רב־אופניים, שהיו עד היום קשים לריכוז יעיל, ולחבר אותם במבנה מודפס, זעיר ואינטגרטיבי, ישירות אל סיב יחיד. אם הכיוון הזה יבשיל לטכנולוגיה תעשייתית, הוא עשוי להפחית מורכבות, להקטין מערכות ולהגדיל הספק במגוון רחב של יישומים פוטוניים.

פרטי המאמר:
Yoav Dana et al., Massive-scale spatial multiplexing of multimode VCSELs with a 3D-printed photonic lantern, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-70458-4. (Nature)

הפוסט פנס פוטוני מודפס בתלת־ממד מאגד עשרות לייזרים לשיער אחד של אור הופיע לראשונה ב-Chiportal.

חברת NewPhotonics (ניופוטוניקס) מתל אביב הכריזה ב־13-1-2026 על NPC50503 – משדר אופטי (transmitter) בפורמט צ'יפלט ל־Near-Packaged Optics ‏(NPO), הכולל לייזר משולב ומעבד אות אופטי OSPic. לפי החברה, מדובר בפתרון ראשון מסוגו בקצב 1.6T שתוכנן במיוחד לארכיטקטורות NPO “ניתנות לשירות” (serviceable), עם דגש על צריכת הספק נמוכה ויכולת פעולה הדדית (interoperability) בסביבות חיבורי־על של מערכי בינה מלאכותית.

אופטיקה “צמודה לחישוב” כדי להוריד הספק ולשפר שלמות אות

הרעיון שמאחורי NPO הוא להצמיד את האופטיקה פיזית קרוב יותר למאיצים (GPU/AI accelerators), כדי לצמצם את מגבלות החיבור החשמלי במהירויות של מאות גיגה־ביט לשנייה לערוץ. NewPhotonics מציינת שהצ'יפלט החדש מיועד להטמעה באריזות קומפקטיות לצד המאיצים, ומשלב כלי תכנות פוטוני בשם SmartPIC שמטרתו, לדבריה, לפצות על פגמים/הנחתות חשמליות ולשפר ביצועים במבנים קטנים של co-packaging. (PR Newswire)

מה כולל ה־NPC50503

בהודעה נמסרו כמה מאפיינים מרכזיים של הצ'יפלט, בהם: לייזרים משולבים “בהטרוגניות” עם יעילות צימוד גבוהה; אריזה מסוג flip-chip BGA שנועדה לפשט שלבי הרכבה מורכבים; תמיכה ב־224Gbps PAM4 ותאימות ל־IEEE 802.3dj; שיפור של 8dB בתקציב קישור RF מעבר ל“קו הבסיס” של 21dB לערוץ ארוך; ניטור הספק יציאה לכל ערוץ ואפשרות השבתה (disable); ותכן ייחוס לשילוב RF/אופטי. (PR Newswire)

ד"רון טל, סמנכ"ל בכיר ומנהל כללי בחברה, אמר כי כאשר מערכות AI “דוחפות ל־200Gbps לערוץ ומעלה”, דרישות כמו יעילות הספק, שלמות אות, יכולת שירות ושליטה תפעולית הופכות קריטיות, וכי הצ'יפלט החדש נועד להביא את יתרונות האופטיקה המתקדמת “ישירות סמוך לחישוב”.

הדגמה ב־OFC בלוס אנג'לס במרץ

NewPhotonics מסרה שה־NPC50503 יוצג בהדגמה פרטית בכנס OFC בלוס אנג'לס במהלך חודש מרץ. לפי אתר הכנס, OFC 2026 יתקיים במרכז הכנסים של לוס אנג'לס: הוועידה הטכנית בין 15–19 במרץ 2026, ותערוכת החברות בין 17–19 במרץ 2026.

NewPhotonics היא חברת שבבים “ללא מפעל” (fabless) שמפתחת שבבים פוטוניים (PICs) עם עיבוד אות אופטי, לשימוש הן באופטיקה נשלפת (pluggables) והן בפתרונות co-packaged optics עבור קישוריות scale-out ו־scale-up במרכזי נתונים בעידן ה־AI.

הפוסט NewPhotonics מציגה צ'יפלט NPO בקצב 1.6T עם לייזר משולב למרכזי נתונים של AI הופיע לראשונה ב-Chiportal.

חוקרים מבית הספר להנדסת חשמל ומחשבים באוניברסיטת תל אביב פיתחו שיטה פורצת דרך לתכנון רכיבים אופטיים זעירים בעזרת בינה מלאכותית. השיטה מאפשרת לעצב רכיבי אופטיקה שטוחים – המכונים מטא-משטחים – בתוך דקות ספורות בלבד, במקום שעות ואף ימים כפי שהיה נהוג עד כה. מדובר בקפיצת מדרגה משמעותית בתחום האופטיקה, עם פוטנציאל לשנות את הדרך בה מפתחים מצלמות, חיישנים, ומערכות מציאות רבודה.

המחקר נערך בהובלת תלמידי המחקר ליאב חן וארז יוסף, בהנחיית החוקרים פרופ' רג'א ג'יריס, פרופ' דן רביב ופרופ' קובי שויער, כולם מבית הספר להנדסת חשמל ומחשבים באוניברסיטת תל אביב.  המחקר פורסם בכתב העת המדעי ACS Photonics

צוות החוקרים מסביר כי בעשורים האחרונים עולם האופטיקה עובר שינוי דרמטי: במקום עדשות ורכיבים אופטיים עבים וכבדים, חוקרים מפתחים "מטא-משטחים" — מבנים דקים במיוחד בעובי של כמה מאות ננומטרים (מיליוניות המילימטר), הבנויים ממבנים זעירים הנקראים מטא-אטומים. מטא-משטחים מסוגלים לשלוט בכיוון, בעוצמה ובקיטוב של אור, ובכך לבצע פעולות שבעבר דרשו רכיבים גדולים ויקרים.

תכנון של מטא-משטח הוא משימה הנדסית מורכבת במיוחד. מדובר בבעיית "תכנון הופכי" – כאשר ידוע כיצד רוצים שהאור יתנהג, אך לא ידוע כיצד צריך להיראות המבנה הפיזי שיגרום לכך. עד כה, פתרון הבעיה דרש סימולציות ממושכות שנמשכו לעיתים ימים שלמים.

במסגרת המחקר החדש החוקרים באוניברסיטת תל אביב הצליחו לקצר את התהליך באופן דרמטי באמצעות מודל דיפוזיה – סוג מתקדם של רשת עצבית גנרטיבית (Generative AI), הדומה למודלים היוצרים תמונות, אך כאן הוא משמש לעיצוב מבנים אופטיים זעירים.

החוקרים יצרו מאגר עצום של דוגמאות הממפות בין מבנה של מטא-משטח לבין דפוס פיזור האור שהוא יוצר. המודל למד את הקשרים המורכבים הללו, ולאחר מכן הצליח לייצר עיצובים חדשים בזמן שיא – פחות מ־30 דקות – וברמת דיוק גבוהה מאוד.

החוקרים הדגימו את יעילות השיטה על מגוון משימות אופטיות, בהן עיצוב מטא-משטח המפצל קרן אור למספר כיוונים שווים, וכן רכיב שמפריד בין אור מקוטב אופקית לאור מקוטב אנכית – פונקציה חשובה במערכות אופטיות מתקדמות.

מעבר לכך, השיטה שפותחה גמישה וניתנת להתאמה למשימות חדשות, סוגי חומרים שונים ותנאים פיזיקליים מגוונים – הודות למנגנון ייחודי לבניית מערכי נתונים באיכות גבוהה לאימון המודל. לדברי החוקרים, השיטה החדשה ממחישה כיצד בינה מלאכותית גנרטיבית – טכנולוגיה המזוהה בעיקר עם יצירת אמנות ותמונות – יכולה להפוך לכלי מדעי והנדסי עוצמתי. בעתיד, גישות מסוג זה עשויות לאפשר עיצוב בזמן אמת של עדשות וחיישנים בהתאמה אישית, לייעל את תהליכי הייצור, ולתרום לפיתוח טכנולוגיות חדשות בתחומי הרפואה, התקשורת והאלקטרוניקה הלבישה.

הפוסט קפיצת מדרגה באופטיקה: בינה מלאכותית מאיצה תכנון מטא-משטחים זעירים הופיע לראשונה ב-Chiportal.

אינטל הציגה צ׳יפלט (Chiplet) המיועד להעברת מידע במהירות עצומה באמצעות סיב אופטי עם רכיב לייזר. זהו הצ׳יפלט הראשון בעולם עם ממשק I/O אופטי אינטגרטיבי מלא, המאפשר תקשורת יעילה יותר בין מעבדים במחשבי על ומערכות מחשוב מתקדמות, דבר שעשוי להיות בעל השפעה משמעותית על טכנולוגיית ה-AI, עיבוד נתונים בקנה מידה גדול וחישובי ענן.

קבוצת פתרונות הפוטוניקה המשולבת של אינטל (IPS) הדגימה בכנס  Optical Fiber Communication (OFC) 2024 את ממשק המחשוב האופטי הדו-כיווני הראשון בתעשייה והאינטגרטיבי באופן מלא (OCI), המשולב יחד עם מעבד אינטל, ומעביר נתונים חיים. אינטל השיגה כאן  ציון דרך מהפכני בטכנולוגיית פוטוניקה משולבת להעברת נתונים במהירות גבוהה.

ה-"Optical Compute Interconnect (OCI) Chiplet" משלב סיבים אופטיים עם לייזר ישירות על השבב. הוא תוכנן לתמוך ב-64 ערוצים של העברת נתונים במהירות של 32 Gbps בכל כיוון עד ל-100 מטרים של סיבים אופטיים, ונועד לענות על הדרישות הגוברות של תשתיות AI לרוחב פס גבוה, צריכת חשמל נמוכה וטווח ארוך יותר. הוא מאפשר סקלאביליות עתידית של חיבורי CPU/GPU ומבני מחשוב חדשניים, כולל הרחבת זיכרון קוהרנטי ופירוק משאבים.

למה זה חשוב? יישומי AI פועלים כיום ברחבי העולם, וההתפתחויות האחרונות במודלי LLM ו-AI גנרטיבי מאיצות את המגמה הזו. מודלים גדולים ויעילים יותר של למידת מכונה (ML) ישחקו תפקיד מרכזי במענה לדרישות החדשות של עומסי עבודה להאצת AI. הצורך להגדיל פלטפורמות מחשוב עתידיות ל-AI מוביל לגידול אקספוננציאלי ברוחב פס I/O ובטווחים ארוכים יותר לתמיכה ביחידות עיבוד  (CPU/GPU/IPU) גדולות ובמבנים יעילים יותר של ניצול משאבים, כמו פירוק יחידות עיבוד וזיכרון.

ממשק I/O חשמלי (כלומר, חיבורי נחושת) תומך בצפיפות רוחב פס גבוהה וצריכת חשמל נמוכה, אך מציע טווחים קצרים מאוד של כמטר אחד או פחות. מודולים אופטיים משולבים המותקנים במרכזי נתונים ואשכולות AI מוקדמים יכולים להגדיל את הטווח, אך במחירים ורמות צריכת חשמל שאינם ברי קיימא עם דרישות הסקלאביליות של עומסי עבודה של AI. פתרון xPU אופטי בחבילה אחת יכול לתמוך ברוחבי פס גבוהים עם יעילות צריכת חשמל משופרת, שיהוי נמוך וטווח ארוך יותר – בדיוק מה שנדרש לסקלאביליות של תשתיות AI/ML.

איך זה עובד:

הצ'יפלט האינטגרטיבי המלא (OCI) משלב את הטכנולוגיה הפוטונית המשולבת של אינטל ומעגל אינטגרציה פוטוני (PIC) הכולל לייזרים על השבב, יחד עם מעגל חשמלי. הצ'יפלט שהודגם בכנס OFC  היה משולב עם מעבד אינטל, אך יכול להשתלב גם עם מעבדים נוספים מהדור הבא GPus, IPUs ועוד מערכות על שבב (SOC).

הגרסה הראשונה של ה-OCI תומכת בהעברת נתונים דו-כיוונית של 4 Tbps, תואמת PCIe Gen5. החיבור האופטי החי שהוצג הדגים חיבור משדר (Tx) ומקלט (Rx) בין שני פלטפורמות CPU על סיב אופטי בודד. המעבדים ייצרו ומדדו את שיעור השגיאות הביטי האופטי  (BER), והדגימו את ספקטרום האופטי של ה-Tx עם 8 אורכי גל במרווח של 200GHz  על סיב בודד, יחד עם עין Tx במהירות 32Gbps

הצ'יפלט הנוכחי תומך ב-64 ערוצים של 32 Gbps בכל כיוון עד 100 מטרים, תוך שימוש ב-8 זוגות סיבים, כל אחד נושא 8 אורכי גל של ריבוב חלוקת אורך גל צפוף (DWDM). הפתרון המשולב גם חסכוני ביותר באנרגיה, צורך רק 5 פיקו-ג'ול (pJ) לכל ביט, לעומת מודולים אופטיים משולבים בעלי כ-15 pJ/ביט. רמת היעילות הגבוהה הזו קריטית למרכזי נתונים וסביבות מחשוב עתירות ביצועים, ויכולה לעזור להתמודד עם דרישות האנרגיה הלא בנות קיימא של AI.

כמובילה בשוק הפוטוניקה המשולבת, לאינטל יש יותר מ-25 שנות מחקר פנימי במעבדות החברה, שהיו מחלוצות הפוטוניקה המשולבת. אינטל היא החברה הראשונה שפיתחה ושלחה מוצרים מבוססי פוטוניקה משולבת בקנה מידה גבוה עם אמינות מובילה בתעשייה, וסיפקה יותר מ-8 מיליון PICs לשימוש זה עד כה.

ההבדל העיקרי של אינטל הוא האינטגרציה, לה אין מתחרים, תוך שימוש בטכנולוגיית לייזר היברידי על השבב ואינטגרציה ישירה, המספקות אמינות גבוהה יותר ועלויות נמוכות יותר. גישה ייחודית זו מאפשרת לאינטל לספק ביצועים מעולים תוך שמירה על יעילות. הפלטפורמה הגדולה של אינטל כוללת משלוח של יותר מ-32 מיליון לייזרים משולבים על השבב. ה-PICs  הללו נארזו במודולים משולבים, שהותקנו ברשתות מרכזי נתונים גדולים עבור ספקי שירותי ענן בקנה מידה רחב ליישומים של 100, 200 ו-400 ג'יגה ביט לשנייה.

הצ'יפלט הנוכחי של אינטל הוא אב טיפוס. אינטל כבר עובדת עם לקוחות נבחרים לשילוב OCI עם המערכת על שבב שלהם (SOC) כפתרון I/O אופטי. בנוסף, אינטל כבר מיישמת תהליכי ייצור פוטוניקה משולבת מהדור הבא להגדלת הביצועים ולהפחתת העלות. הצ'יפלט של אינטל מציין קפיצה קדימה בהעברת נתונים במהירות גבוהה. ככל שנוף תשתיות ה-AI מתפתח, אינטל נשארת בחזית, מובילה חדשנות ומעצבת את עתיד הקישוריות.

הפוסט אינטל מציגה Chiplet אופטי עבור מחשבי על ויכולות AI הופיע לראשונה ב-Chiportal.

מסכי OLED חוללו מהפכה בתחום האלקטרוניקה הביתית. צגים שקופים, דקים, גמישים וחסכוניים אלה, המאפיינים בין היתר טלפונים חכמים, עדיפים בכמה היבטים על מסכי LCD או פלסמה. עם זאת, אף שהם נחשבים לחסכוניים יותר בחשמל, הם עדיין בזבזניים למדי: כמחצית מהאור שהם מפיקים יורדת לטמיון בשל מגבלה שנחשבה עד כה לנובעת מהמאפיינים הפיסיקליים של האור, ולכן בלתי-נמנעת. מחקר חדש, בהובלת מדעני מכון ויצמן למדע, עשוי לשנות את התמונה בכל המובנים. שיטה חדשה, שפיתחו פרופ' בינגהיי יאן מהמחלקה לפיסיקה של חומר מעובה ועמיתיו למחקר, מאפשרת לשלוט בתכונה חשובה של האור וכך להכפיל את בהירותם של מסכי OLED או, לחלופין, לשפר מאוד את יעילותם האנרגטית. יתרה מכך, השיטה החדשה עשויה לאפשר תקשורת נתונים מהירה יותר.

כדי להבין את בזבוז האור המתרחש גם במסכים המתקדמים ביותר בשוק, יש להתעכב תחילה על תופעת טבע בסיסית המכונה "כיראליות". בביולוגיה ובכימיה, כיראליות מתייחסת למולקולות שהן תמונת ראי האחת של השנייה, כלומר הן זהות מבחינה כימית, אך נבדלות במבנה המרחבי שלהן ולא ניתן להציבן כך שיחפפו זו את זו – ממש כמו כף יד ימין וכף יד שמאל שלנו (המושג כיראליות מקורו במלה היוונית שמשמעה "יד"). שתי מולקולות זהות אך כיראליות עשויות לפעול בדרכים שונות לחלוטין. לדוגמה, המולקולה אספרטיים ידועה כממתיק, ואילו תאומתה הכיראלית אינה ממתיקה כלל. בתעשיית התרופות ישנן מולקולות כיראליות, שרק גרסה אחת שלהן מרפאת, בעוד הגרסה השנייה במקרה הטוב אינה מועילה, ולעתים אף מזיקה. בפיסיקה, לעומת זאת, כיראליות מתייחסת לסיבוב של חלקיקים ביחס לציר תנועתם. כלומר, כשפוטונים או אלקטרונים מתקדמים בחלל, הם גם מסתובבים סביב צירם. כשהסיבוב הוא עם כיוון תנועתם, כמו קליע אקדח, הכיראליות של החלקיקים ימנית; כאשר הוא בכיוון ההפוך, הכיראליות שלהם שמאלית.



באופן מעניין, סוגי הכיראליות השונים – הפיסיקלית והביוכימית – מתכתבים זה עם זה: למשל, ידוע כיום כי הכיראליות הגיאומטרית של מולקולות אורגניות קובעת גם את הכיראליות של חלקיקים העוברים דרכן.

ומה עניין כיראליות לסמארטפונים? ובכן, מסכי OLED מצופים בשכבה חיצונית שקופה העשויה מחומר כיראלי אשר מסנן חלקיקי אור (פוטונים) לפי הכיראליות שלהם. הסינון הזה נחוץ כדי לנטרל אור סביבתי, הכולל פוטונים בעלי כיראליות ימנית ושמאלית גם יחד, ולכן עלול להוריד את הניגודיות של המסך ולהקשות עוד יותר את הצפייה בו באור יום. השכבה המסננת הזאת חיונית אמנם לתפעול מערכות תצוגה באור – נסו לנווט בעזרת הטלפון החכם שלכם בצהרי היום בלעדיה – אבל היא בזבזנית, שכן הכיראליות של כמחצית מהפוטונים שמפיק המכשיר אינה תואמת את זו של השכבה החיצונית ולכן הם אינם מגיעים אלינו.

במחקר החדש, פרופ’ יאן וצוותו מציגים שיטה יעילה לשליטה בכיראליות של פוטונים בעזרת שליטה בזרם אלקטרונים – דבר שנחשב עד כה לבלתי-אפשרי. הדרך להשיג זאת היא באמצעות רכיבי OLED הפולטים אור בשני כיוונים מנוגדים בו-בזמן: קדימה, אל משתמש הקצה, ואחורה, אל משטח המצופה בפולימר כיראלי שהותקן בגבם של הצגים. כך חצי מהאור המופק יעבור את השכבה החיצונית ללא הפרעה, כפי שקורה כיום, אבל שאר האור לא יבוזבז: הוא יפגע בשכבה שבגב הצג והיא תהפוך את הכיראליות שלו ותאפשר לו להגיע אלינו. אבל כיצד מהפך הפולימר בגב המכשיר את הכיראליות של הפוטונים?



ממצאים משונים – ובלתי-נמנעים

ובכן, היכולת להפך את הכיראליות של הפוטונים ראשיתה בתוצאות ניסוייות מוזרות ביותר של ד"ר לי ואן, אז חוקר בתר-דוקטוריאלי באוניברסיטת לינקופינג בשוודיה. "הממצאים האלה סתרו את כל מה שהיה ידוע בתחום", נזכר פרופ’ יאן. "מדענים אחרים התקשו להאמין לתוצאות. הם אמרו שבוודאי משהו השתבש בניסויים".

בניגוד למה שהיה ידוע בזמנו, ד”ר ואן והמנחה שלו דאז, פרופ' אלסדיר קמפבל, הראו שביכולתם להפוך את הכיראליות של זרם אלקטרונים באמצעות היפוך הקוטביות של סוללה המייצרת זרם חשמלי. פרופ' קמפבל היה משוכנע שהם גילו משהו חשוב, אבל הוא מת ב-2021, מבלי שנמצא הסבר תיאורטי לתוצאות הניסוייות המשונות. לאחר מותו, יצר ד"ר ואן קשר עם פרופ' יאן, לאחר שצפה בהרצאה ברשת, שבה מסביר פרופ' יאן באמצעות פיסיקה קוונטית כיצד קובעת כיראליות של חומר את הכיראליות של זרם אלקטרונים.

בעקבות פנייתו של ד"ר ואן, החל פרופ’ יאן לנתח את הממצאים הניסויים המשונים עם עוד שני מדענים: ד"ר יז'ו ליו מהמחלקה לפיסיקה של חומר מעובה במכון ופרופ' מתיו ג' פוכטר מאימפריאל קולג' לונדון. הודות לממצאים אלה, הרחיב פרופ’ יאן את התיאוריה שלו על כיראליות והראה כיצד מדובר בתוצאות בלתי-נמנעות של התיאוריה שהוא עצמו פיתח. גילויים חדשים אלה סללו בפני המדענים את הדרך לשליטה בכיראליות של האור הנפלט מזרם אלקטרונים: כל שהיה עליהם לעשות הוא להשתמש בפולימר כיראלי המאפשר שליטה בכיראליות של זרם האלקטרונים וכתוצאה מכך גם בזו של זרם הפוטונים.



"גילינו אחדוּת מעניינת בין היבטים שונים של כיראליות, שלכאורה מנותקים זה מזה: הגיאומטריה המבנית של חומר, הכיראליות של זרם אלקטרונים, וכעת גם הכיראליות של האור", מסכם פרופ’ יאן את המחקר החדש.

מעבר לייצור של מסכים יעילים יותר, ממצאי המחקר יכולים לשפר דרמטית את תחום העברת הנתונים הדיגיטליים באמצעות יצירה של מתגים אופטיים שיעבדו במהירות הרבה יותר גבוהה ממתגים מכניים. בנוסף, תוצאות המחקר מצביעות על הצורך לעדכן את ספרי הלימוד בכל הנוגע לכיראליות.

לעובדה שפרופ' יאן הגיע לתגליות האלה דווקא במכון ויצמן יש משמעות אישית בעבורו. פרופ' יאן נולד בסין והגיע לישראל לאחר שהות בארצות-הברית ובגרמניה כחוקר בתר-דוקטוריאלי. בהשראת מחקר מ-2011 של פרופ' רון נעמן מהמכון, החל פרופ' יאן להעמיק ביחסי הגומלין בין סוגים שונים של כיראליות. ב-2017, לאחר שכבר הצטרף לסגל המכון ועבר לישראל עם אשתו ושני ילדיו, נפל לו האסימון, וכעת הוא קולגה של פרופ' נעמן – מי שהצית את עניינו בכיראליות מלכתחילה. "זו סגירת מעגל בעבורי", אמר פרופ’ יאן, "ויש לזה גם ערך מוסף: אני יכול, מעת לעת, לקפוץ לרון ולשתות קפה ביחד תוך כדי שיחה על כיראליות".

הפוסט ויהי אור, יותר אור הופיע לראשונה ב-Chiportal.

קרני אור מתקדמות בתווך אחיד כגון אויר או זכוכית בקווים ישרים, אך לעומת זאת ניתן לעקם את המסלול של חלקיקים טעונים כגון אלקטרונים על ידי הפעלת שדה חשמלי או מגנטי. בניסוי שנערך לאחרונה באוניברסיטת תל אביב ופורסם בכתב העת היוקרתי Nature Photonics הראו החוקרים כי ניתן גם לפצל ולעקם את המסלול של אלומות אור, על ידי שימוש באלומת אור נוספת ובגביש לא ליניארי.

צוות החוקרים מהפקולטה להנדסה ומבית הספר לפיזיקה של אוניברסיטת תל אביב כולל את הדוקטורנטים אופיר ישרים (שהוביל את הניסוי) ואביב קרניאלי, ד"ר סטיבן ג׳אקל, ד"ר ג׳וזפה די דומניקו, וד"ר סיוון טרכטנברג-מילס, תחת הנחייתו של פרופ׳ עדי אריה, מופקד הקתדרה ע"ש מרקו ולוסי שאול.

הניסוי שבוצע מבוסס על אנלוגיה בתחום האופטי לאחד מניסויי המפתח של תורת הקוונטים, ניסוי שטרן-גרלך אשר פורסם בדיוק לפני 100 שנה, בשנת 1922. החוקרים הגרמניים אוטו שטרן ו-וולטר גרלך שלחו אטומי כסף דרך שדה מגנטי שמשתנה במרחב, והבחינו כי כתוצאה מכך מתקבל פיצול של אלומת האטומים: מחצית מהאטומים סטו לכיוון אחד, ומחציתם השני לכיוון הנגדי.  הסיבה לכך היא שלאלקטרוני הערכיות של הכסף יש תכונה הקרויה ספין, אשר גם קובעת את המומנט המגנטי של כל אלקטרון. השדה המגנטי החיצוני מפעיל כוח על האלקטרון, אשר תלוי בכיוון המומנט המגנטי של אותו אלקטרון. בניסוי התברר כי ערך הספין שנמדד יכול לקבל רק שני ערכים אפשריים (שנקרא להם "מעלה" ו"מטה"), ולכן אלומת האטומים מתפצלת לשתי זוויות בלבד.

כיום, 100 שנים לאחר הניסוי המקורי, ביצעו חוקרים מאוניברסיטת תל אביב ניסוי מקביל באופטיקה, בו קרני אור פוצלו באמצעות אינטראקציה לא-לינארית (אינטראקציה בה קרני אור יכולות להשפיע אחת על השנייה).

במסגרת הניסוי, החוקרים השתמשו בגבישים  אופטיים לא ליניאריים. לטענתם לרוב, משתמשים בגבישים אלה בשביל לבצע המרות תדר – כלומר קרן לייזר באורך גל (צבע) מסוים תהפוך לקרן באורך גל אחר.

פרופ' עדי אריה מסביר: "בניסוי זה, שלחנו 3 אלומות אור בארכי גל שונים לגביש לא לינארי, שלמען הנוחות נסמן אותם בצורה סימבולית כאלומות בצבע כחול, ירוק ואדום. האלומה הירוקה היא בעוצמה חזקה בהרבה מהאלומות האחרות, ובאמצעות התהליך הלא ליניארי היא מאפשרת המרת אנרגיה מהאלומה הכחולה לאדומה או להיפך. בניסוי שבוצע, נשלחה אלומה ירוקה רחבה, שלה  עוצמה מקסימלית במרכזה, והיא יורדת לאפס בשולי האלומה. כך יוצרים אינטראקציה שמשתנה במרחב – אינטראקציה חזקה במרכז האלומה, ואינטראקציה חלשה בשוליה.

פרופ' אריה מוסיף כי "אלומה זו ממלאת תפקיד אנלוגי לשדה המגנטי המשתנה במרחב בניסוי שטרן-גרלך המקורי. אם נשלח אלומה כחולה לאזור המואר על ידי שיפולי האלומה הירוקה, נקבל פיצול לשתי אלומות הנעות בזויות שונות, שבכל אחת מהן יש כעת אור כחול ואור אדום. באחת האלומות האור הכחול והאור האדום הם בעלי אותו מופע (פאזה) והיא נעה ימינה ובאלומה השניה הן במופע הפוך והיא נעה שמאלה. שתי אלומות אלה הן האנלוג של הספין של האלקטרון בניסוי שטרן גרלך המקורי. כמו כן, אפשר להגדיל או להקטין את זווית הפיצול על ידי הגדלה או הקטנה של עוצמת הלייזר הירוק. לעומת זאת, כאשר הוכנסה אלומה משולבת של כחול ואדום, לא ניתן היה לראות פיצול – הקרן סטתה לכיוון אחד בלבד, כתלות במופע בין הצבעים שהוכנסו. ניסוי זה מקביל למקרה שבו מכניסים אטומי כסף בעלי ספין ״מעלה״ או ״מטה״ בלבד בניסוי שטרן גרלך".

לסיכום, החוקרים מסבירים פיצול מרחבי של אורכי גל אינו דבר חדש. מנסרה למשל, מאפשרת פיצול מרחבי של אורכי גל לזוויות שונות, ואולם פיצול זה הוא קבוע ומפריד כל צבע לכיוון אחד. בניסוי שהודגם במסגרת מחקר זה, הפיצול מאפשר להשתמש בשילוב אורכי גל, כתלות במופע ביניהם, ולשלוט בזווית הפיצול על ידי אלומת אור נוספת. לתופעה זו יש יישומים פוטנציאלים בתחומים של עיבוד אותות ותקשורת אופטית, תקשורת קוונטית,  חישוב קוונטי, חישה מדויקת ועוד. החוקרים מאמינים שהניסוי יהווה את נקודת הפתיחה לניסויים נוספים שמנצלים את ההקבלה בין מערכות של אלקטרונים בשדה מגנטי לבין מערכות אופטיות.

למאמר המדעי

הפוסט שיטה חדשה לעקם ולפצל קרני אור בצבעים שונים על ידי תהליך אופטי לא ליניארי הופיע לראשונה ב-Chiportal.

בשנת 2015 הכריז ארגון אונסק"ו על שנת האור, לרבות טכנולוגיות מבוססות-אור,  והעלה למודעות את ההישגים השונים של מדע האור והיישומים החשובים שלו. באותה שנה נרשמו  13,000 פעילויות שלקחו חלק ב- 147 מדינות ופנו לקהל יעד של כ- 100 מיליון איש. כדי להמשיך את המסורת, ב- 2016,  הכריז  אונסק"ו על ה- 16 למאי כיום האור הבינלאומי, זאת משום  שהניסוי הראשון בלייזרים שצלח, התרחש בתאריך זה בשנת 1960.  "מאז, כנס יום האור הפך למסורת שנחגגת מדי שנה באוניברסיטת בן גוריון בנגב, זאת כחלק מן ההכרה בחשיבות האור לאנושות" אומר פרופ' גבי סרוסי, ראש המחלקה להנדסת אלקטרואופטיקה ופוטוניקה, "אנחנו מציינים את היום הזה במגוון פעילויות עיוניות ולימודיות."

הכנס  השנה כלל את מושב הבוקר שהוביל פרופ' גבי סרוסי, ראש המחלקה להנדסת אלקטרואופטיקה ופוטוניקה ומושב אחר הצהרים שהוביל פרופ' מארק שוורצמן, ראש תחום חומרים אלקטרוניים במחלקה להנדסת חומרים. בשני המושבים הציגו דוקטורנטים ופוסט-דוקטורנטים נבחרים מהמחלקות האמורות, את נושאי המחקר שלהם, בנושאים הנמצאים בחזית המדע, כגון: ננו-פוטוניקה, פלזמוניקה, מטה-חומרים ועוד. בנוסף, בזמן הפסקת הצהרים נערך מושב מיוחד שבמהלכו הציגו הסטודנטים את עבודותיהם בפורמט של פוסטרים.

מרצי האורח בכנס היו פרופ' מוטי שגב, מהמחלקה לפיזיקה בטכניון וחתן פרס ישראל לפיסיקה וכימיה, ופרופ' אוריאל לוי, מהמחלקה לפיזיקה יישומית ומהמרכז לננו טכנולוגיה באוניברסיטה העברית. פרופ' שגב סיפר על ההתמודדות שלו עם אחת הבעיות הגדולות באופטיקה של לייזרים: כיצד לייצר  לייזרים בעלי עוצמה גבוהה תוך הימנעות מבעיה של  מיקוד-עצמי ואפקטים של נזקים פנימיים.  אחד הפתרונות שהציג פרופ' שגב מציע להשתמש במערכים של לייזרים מוליכים למחצה (LD), כאשר המחקר החלוצי שלו משתמש ברעיון של חומרי-בידוד טופולוגיים,  שנחשפו לראשונה בשנות ה- 80. חומרים אלה מאלצים כמות גדולה של  לייזרים מוליכים למחצה לפעול יחד כמו לייזר קוהרנטי אחד, יעיל ובעל עוצמה גבוהה. 

פרופ' לוי הציג בהרצאתו עדשות דקות המבוססות על meta-materials  והראה איך meta-surfaces יכולים לשמש לשבירת גבול הדיפרקציה (הרזולוציה הטובה ביותר האפשרית עבור מיקרוסקופ) ברישום אופטי. לרעיון זה יש חשיבות רבה בתעשייה המוליכים למחצה שכן למצעים הללו יש היתכנות גבוהה להחליף את הסיליקון וכך למזער אף יותר את גודל הטרנזיסטורים.

חברת KLA, המפתחת ומייצרת מערכות בקרה ומדידה לשוק המוליכים-למחצה והמיקרו-אלקטרוניקה, רואה חשיבות רבה בטיפוח קשרי תעשייה-אקדמיה ומעניקה מדי שנה עשרות מלגות לחוקרים מצטיינים במגוון מקצועות ותחומי מחקר. במסגרת זו, ב- 3 השנים האחרונות שותפה KLA ליום העיון באוניברסיטה בגיבוש התכנים וחלוקת מלגות, והשנה העניקה  שש מלגות  לדוקטורנטים ופוסט-דוקטורנטים מצטיינים משתי המחלקות,  כמו גם, שישה פרסים לפוסטרים הזוכים אשר נבחנו על פי האיכות המדעית שלהם ואופן הצגה.

"כדוקטור לכימיה היה חשוב לי להראות לסטודנטים ש- KLA היא חברה מולטי-דיסיפלינרית וחולשת על כל שוק המיקרו-אלקטרוניקה מייצור השבב, דרך המארז ועד המעגל המודפס" אומרת ד"ר נאוה שפייזמן, מנהלת שיתופי פעולה אסטרטגים ב- KLA ומי שהובילה את הכנס מטעם החברה.

"הספקטרום הרחב הזה מאפשר לבוגרים בתחומי לימוד שונים ומגוונים למצוא את מקומם בחברה כמו שלנו, ויחד איתנו לתמוך בייצור של התעשיות המתקדמות ביותר בעולם בדרך לייצור המוצר פורץ הדרך הבא."

בנוסף, ברכו את המשתתפים בכנס דיקאן הפקולטה להנדסה פרופ' אבי לוי, ראש בית הספר להנדסת חשמל  פרופ' בעז רפאלי, שניהם מאוניברסיטת בן גוריון בנגב.

הפוסט פרופ' אוריאל לוי, האוני' העברית: "החומר שיחליף את הסיליקון ויאפשר למזער אף יותר את הטרנזיסטורים" הופיע לראשונה ב-Chiportal.

כתב העת היוקרתי Nature Communications מדווח על שיפור טכנולוגי דרמטי ביצירת רכיבים אופטיים מדויקים: הדפסת הרכיבים באמצעות מדפסת תלת-ממדית סטנדרטית ושיקועם בתוך נוזל. את הפיתוח הובילו הדוקטורנטית רעות אורנג'-קדם וד"ר יואב שכטמן מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון.

ייצור רכיבים אופטיים מדויקים הוא אתגר טכנולוגי-מדעי שהשלכותיו משתרעות על פני תחומים מדעיים ויישומיים רבים ובהם מיקרוסקופיה, טלסקופיה, חקר חומרים ודימות רפואי. האתגר גדול במיוחד בייצור רכיבים זעירים הדורשים ייצור ודיוק בסקאלת הננו (מיליונית המילימטר). שיטות הייצור הקונבנציונליות של רכיבים אלה מסובכות מאוד, יקרות, ארוכות ומצריכות תנאי סביבה נוקשים (חדרים נקיים), ולעיתים הן מוגבלות לייצור צורות מסוימות בלבד.

חוקרי הטכניון פיתחו שיטת ייצור חדשה המאפשרת לא רק לייצר רכיבים אופטיים יעילים ומדויקים, אלא אף להתגבר על מגבלות עקרוניות בשיטות ייצור מקובלות. כל זה מבוצע במדפסת תלת-ממד סטנדרטית, והתוצאה: הרכיבים נעשים זולים בכמה סדרי גודל ונפתחת אפשרות לייצר רכיבים בצורות שלא היו אפשריות עד כה, ובעתיד אף רכיבים שמעולם לא יוצרו.

ה"טריק" שפיתחו ד"ר שכטמן ורעות אורנג'-קדם הוא שיקוע של הרכיב האופטי בתוך נוזל ייעודי, מהלך הגורם לרכיב האופטי להיראות גדול פי 1,000. "טריק" זה מבוסס על בחירה של נוזל המותאם לרכיב במונחים של מקדם שבירת האור – גודל המתאר את מהירות האור בתוך החומר. הנוזל הייעודי נבחר כך שמקדם השבירה שלו קרוב מאוד למקדם השבירה של הרכיב האופטי, ובכך כוחו האופטי "מוחלש" בכמה סדרי גודל ביחס לכוחו באוויר. עובדה זו מצריכה הגדלה של הרכיב האופטי כדי שימלא את מטרתו. יתרון השיטה הוא בכך שחסינות הרכיב האופטי לשגיאות ייצור גדלה גם היא, וכך מתאפשרת הדפסת הרכיב כולו במדפסת תלת-ממד סטנדרטית (למעשה מודפסת תבנית שלתוכה יוצקים פולימר שקוף שמהווה את הרכיב עצמו). החוקרים מסבירים כי הדבר דומה להתאמה האבולוציונית של עין הדג ששונה מבחינה אופטית מעין האדם, בין השאר עקב הצורך שלה לתפקד בסביבה אחת (מים) שבה מקדם השבירה קרוב למקדם השבירה של העין, בשונה מהמצב באוויר.

כדי לבחון את ישימות הטכנולוגיה ערכו החוקרים צילום של חלקיקים ושל תרביות תאים וכך הדגימו את יעילותה בדימות של רכיבים דוממים וחיים בתלת-ממד. הטכנולוגיה, לדבריהם, עשויה להיות רלוונטית למגוון רחב של יישומים ובהם עיבוד לייזר, תקשורת, מיקרוסקופיה מדויקת וייצור של התקנים סולריים ורכיבים אלקטרוניים (ליתוגרפיה). יתר על כן, הטכנולוגיה החדשה גמישה מאוד ואפשר להתאימה לתנאי ניסוי ולתנאי סביבה משתנים.

ד"ר יואב שכטמן הוא חבר בפקולטה להנדסה ביו-רפואית ובמכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה (RBNI) ובמרכז הבין תחומי למדעי החיים וההנדסה ע”ש לורי לוקיי, ורעות אורנג'-קדם היא סטודנטית לדוקטורט בהנחייתו. המחקר הנוכחי נתמך על ידי מענק ERC (תוכנית Horizon 2020), קרן צוקרמן ורשות החדשנות.

למאמר בכתב העת המדעי Nature Communications לחצו כאן

הפוסט שיפור טכנולוגי דרמטי ביצירת רכיבים אופטיים מדויקים בטכניון  הופיע לראשונה ב-Chiportal.