לאחרונה הוכרזו תוכניות להשקת שני מרכזים חדשים שיקדמו את המחקר והייצור של המיקרוצ'יפים בבריטניה, כחלק מחבילת ממשלתית בשווי 26.8 מיליון ליש"ט.

מרכז המחקר לאופטואלקטרוניקה (ORC) בסאות'המפטון נבחר להוביל אחד משני מרכזי החדשנות והידע (IKC) החדשים, בשם CORNERSTONE, לצד נוסף שימוקם באוניברסיטת בריסטול. ה-IKCs יממשו את שאיפות האסטרטגיה הלאומית של הממשלה למוליכים למחצה, תוכנית 20 שנה לחיזוק כוחותיה ומיומנויותיה של בריטניה בעיצוב, מחקר וחדשנות במיקרוצ'יפים.

פרופסור גרהאם ריד, מנהל ה-ORC, אמר: "מרכז CORNERSTONE יאחד יזמים וחוקרים מובילים בבריטניה, יחד עם רשת תמיכה לשיפור המסחור של מוליכים למחצה ולהביא לשינוי משמעותי בתעשיית הפוטוניקה הסיליקונית." לדבריו ה-ORC הוא מרכז מחקר לפוטוניקה מוכר ברחבי העולם, שהוביל פריצות דרך בכל היבטים של הפוטוניקה לאורך שנים, מפיתוח סיבים אופטיים חדשים ועד לפוטוניקה במוליכים למחצה ושבבים פוטוניים משולבים אחרים.

המרכז בסאות'המפטון יעבוד על שיפור הפיתוח והמסחור של טכנולוגיות הפוטוניקה הסיליקונית. הסיליקון הוא החומר הנפוץ ביותר בשימוש במוליכים למחצה לאלקטרוניקה, והפוטוניקה הסיליקונית היא טכנולוגיה חדשה עם פוטנציאל לשנות כל תחום בחיינו. היא כבר מהווה חלק בלתי נפרד ממכשירי פוטוניקה כולל מערכות תקשורת במרכזי נתונים התומכים באינטרנט, ויישומים חדשים נוספים המציעים לבריטניה הזדמנויות משמעותיות למסחור, החל מבריאות וחיישנים סביבתיים ועד לדימות ובינה מלאכותית ועוד. המרכז יאחד בין מומחיות בתעשייה ובמחקר כדי להעביר טכנולוגיות פוטוניקה סיליקוניות מהמעבדות המחקריות לתעשייה ולתמוך ביצירת חברות ומשרות חדשות.

שר הטכנולוגיה והכלכלה הדיגיטלית, סאקיב בטי, אמר: "ההשקעה הזו מהווה צעד קריטי בקידום שאיפותינו לתעשיית המוליכים למחצה, עם מרכזים אלה שיעזרו להביא טכנולוגיות חדשות לשוק בתחומים כמו אפס פחמן ובינה מלאכותית, ולשורש אותן כאן בבריטניה. "רק תשעה חודשים לתוך המימוש של האסטרטגיה הלאומית למוליכים למחצה, אנחנו כבר מתקדמים במהירות לעבר מטרותינו. "לא מדובר רק על גידול ויצירת משרות בכירות, אלא גם במטרה למקם את בריטניה כמרכז של חדשנות גלובלית, ולהכין את הבמה לפריצות דרך שיש להן השפעה עולמית."

המימון למרכזי החדשנות והידע הגיע מהמועצה למדעי ההנדסה והפיזיקה (EPSRC) ו-Innovate UK, שניהם חלק ממחקר וחדשנות בבריטניה (UKRI).

הפוסט סאות'המפטון מקבלת מיליונים כדי לחזק את תוכניות השבבים הבריטיות הופיע לראשונה ב-Chiportal.

 Intel Labs מכריזה היום (27/6/2022) על התקדמות משמעותית במחקר הפוטוניקה המשולב שלה – סיליקון פוטוניקס, הנתפס כחזית הבאה בהגדלת רוחב הפס התקשורתי בין סיליקון מחשוב במרכזי נתונים וברשתות שונות.

הזירה של העברת נתונים בתוך מרכזי הנתונים במהירויות גבוהות היא תחרותית. אנבידיה מגבירה כל העת את עוצמת ה-GPU שלה ואת החיבוריות – את NVLink and NVSwitch וכן את טכנולוגית DIRECT שבה החלה לשלב גם תקשורת אופטית.

הפיתוח של אינטל שנחשף היום ואשר הוא עדיין בשלב מעבדתי לוקח כיוון מעט שונה – שילוב לייזר סיליקון פוטוניקס עד לרמת השבב  תוך אפשרות לייצרו על שבבים רגילים במקום בטכנולוגיות חיצוניות ושילוב במוצר הסופי. המחקר האחרון כולל את ההתקדמות בתעשייה באופטיקה משולבת באורכי גלים מרובים.  פריצת דרך זו תאפשר למקור האופטי את הביצועים הנדרשים עבור יישומים עתידיים בנפח גבוה, כגון אופטיקה ארוזה במשותף עבור  עומסי עבודה מתפתחים עתירי רשת, כולל AI ולמידת מכונה (ML) ותסלול את הדרך לייצור בנפח גבוה ולפריסה רחבה.

איתמר לוין, Intel Fellow  בקבוצת תכנון ופיתוח שבבים מסביר כי המחקר האחרון כולל את ההתקדמות באופטיקה משולבת באורכי גלים מרובים.

"סיליקון פוטוניקס היא אחת הטכנולוגיות המעניינות שיש בשוק בכל הקשור להעברת דאטה בענן ובמחשבי על. אנבידיה, אינטל ושחקניות גדולות אחרות מתחרות עליו. כולם רוצים למצוא את הפתרון הטכנולוגי שיביא לכך שהמהירות בה עוברים הנתונים תהיה במהירות האור, והאמצעי שבו מועבר המידע על גבי סיבים אופטיים הבנויים בעיקר מזכוכית בהרכבים שונים ובמבנה המאפשר את העברת האור בתוך הסיב עם איבוד מידע מינימאלי."

לדברי לוין, "אם מנסים להסתכל על התמונה הגדולה עולם התקשורת בדטה סנטרים  מתחלק לשתי הטכנולוגיות – באיזורים הנמוכים של הדטה סנטר קרוב למעבדים, לזכרון ולמאיצי ה-AI התקשורת היא בכבלים חשמליים בקצבים של עד 224 גיגהביט לשניה וכשהולכים ועולים לשכבות גבוהות יותר בדטה סנטר התקשורת הופכת ליותר ויותר אופטית.

אם נתבונן בדטה סנטר טיפוסי, יש את מסדי השרתים בתוך המסד נמצאות מגירות שבהן יש את השרתים שמחוברים אחד לשני ולמתג שבראש המסד בתקשורת אלקטרונית מבוססת אתרנט. אותו מתג שיושב בראש המסד מחובר למתגים דומים במסדים אחרים לשדרה בתקשורת אופטית וכל שדרה מחוברת להיררכיה של האולם גם היא תקשורת אופטית.

מדוע לא חילחלה האופטיקה למטה לתוך השרתים עצמם?

לוין: "יש לכך שלוש סיבות, הראשונה היא עלות. רוב מוצרי התקשורת האופטית שקיימים היום בדטה סנטר הם מוצרים מורכבים לא מייצרים אותם בטכנולוגית פיתוח CMOS על פיסת סיליקון אחת אלא רואים נרבה סיבים, לייזרים נפרדים והמון אלקטרוניקה. מוצר מורכב, גם התשתיות של הסיבים היו תשתיות יחסית יקרות וככל שאתה יורד לעומקו של הדטה סנטר ומתקרב למעבדים צריך הרבה קישורים. בשכבה הנמוכה זה יכול להגיע למיליוני קישורים פיזיים. הקשיים האלה עיכבו את ההתקרבות של תקשורת בעלת רוחב סרט גבוה יותר אל המעבדים.

הסיבה השניה היא שרשת האתרנט הוקמה לשימושים של תקשורת, אך היום היא הופכת להיות מרכיבי אינטגרלי בתהליך העיבוד של צבירי מעבדים. זה שימוש חדש. זיהוי צוואר הבקבוק הזה מאלץ את אינטל ויצרניות החומרה והארכיטטורה של הדטה סנטר לחשוב מחדש על פתרונות נטוורקינג.

"הסיבה השלישית היא ההספק. מדור לדור מרכזי הנתונים נדרשים ליותר הספק לדחיפת הנתונים משרת לשרת. לפי תחזיות האנליסטים יישום זה יגיע ל-20-30% מצריכת הדטה סנטר כולו בתוך חמש שנים וצריך גם לפזר את החום. צריך להשקיע יותר בDSP כדי לפתור את בעיית התקשורת והערוץ נעשה קצר יותר כי מתקרבים למגבלות הפיזיקליות של חוטי נחושת. גם הכבלים הופכים למגבלה –משקל הנחושת וכו'. ובדטה סנטר יכולים להיות עשרות אלפי מסדים כאלה".

המבנה הזה גרם לצוואר בקבוק שמפריע להמשך גדילת הדטה סנטרים והקיבולת שלהם.  כך למשל היא לא מתאימה ליישומי AI שבהם רוצים ליצור מקבצים של מעבדים (קלאסטרים) שפועלים ביחד וחולקים זכרון משותף – פה נדרשת העברה של המון נתונים בין המעבדים לבין עצמם ובינן לבין הזכרון."

|הסיליקון פוטוניקס יפתור את כל הבעיות הללו. סיליקון פוטוניקס היא טכנולוגית ייצור של מערכות תקשורת אופטיות באמצעים של תכנון שבבים וייצור שבבים. ההבטחה הגדולה היא שנוכל לייצר מערכות תקשורת אופטית בפאב מאוד דומה לזה שמייצרים שבבים של CMOS והדבר מאפשר לייצר במסות אדירות ומאפשרת לנו דרך הסקיילינג לרדת בעלויות".

"בנוסף תתאפשר רמה אחרת של אינטגרציה. אם קודם היית צריך לקחת רכיבים אופטיים, עדשות וכו' ולחבר לשבבים רמת האינטגרציה היתה מוגבלת. כשעוברים לסיליקון פוטוניקס החסם הוסר, אפשר לקחת את המקלט והמשדר האופטי ולשבץ כצ'יפלט ליד הCPU- ובעתיד אפילו לייצר את זה באותה פיסת סיליקון של המעבד. הטכנולוגיה פועלת בהספק נמוך ביותר והאינטגרציה הזו מאפשרת לנו להוריד את ההשהיה הקיימת בדטה סנטרים. הסרת החסמים שמאפשרת טכנלוגית סיליקון פוטוניקס תאפשר לעבד מידע בהיקפים של פי מאה ואף פי אלף לעומת המצב היום." מסביר לוין.

הפוסט אינטל מציגה: פריצת דרך בשילוב סיליקון פוטוניקס לרמת השבב הופיע לראשונה ב-Chiportal.