אינטל פיתחה טכנולוגיית לייזר באמצעות סיליקון

חוקרים של אינטל הצליחו לפתח התקן לייזר שבנוי מסיליקון, החומר עליו מבוססת תעשיית השבבים של ימינו. מדובר בפיתוח דרמטי, שעשוי להוזיל את מחיריהן של רשתות אופטיות, ולסייע להפוך את הסיבים האופטיים לנפוצים כמו כבלי נחושת.

החוקרים יצרו התקן דמוי טרנזיסטור, שהופך מידע דיגיטלי לקרן אור, ויוכל בעתיד לאפשר העברת מידע מהירה במיוחד בין מחשבים והתקנים אלקטרוניים אחרים, כמו גם בתוך המחשב עצמו, כאשר השימוש בסיליקון יאפשר לשלב בין יכולת העיבוד ליכולות התקשורת המהירה של הסיבים האופטיים על גבי שבב יחיד.

במסגרת המחקר, הצליחו שלושת החוקרים, ד"ר מריו פניצ'יה, ויקטור קרוטול ושון קוהל, לפצל קרן אור אחת לשתי קרניים נפרדות, שעוברות בתוך הסיליקון, ואז משתמשות בהתקן חדשני, דמוי טרנזיסטור, על מנת לטעון קרן אחת בזרם חשמלי, וכך לגרום לשינוי פאזה. כאשר שתי הקרניים מאוחדות בשנית, שינוי הפאזה גורם לאור שמוקרן מהשבב, להבהב במהירות של למעלה מגיגהרץ (מיליארד ביטים של מידע בשניה), פי 50 מהקצב שהושג בעבר באמצעות סיליקון. לדברי החברה, ההבהוב יכול להיות מתורגם ל-0 ו-1, הספרות עליהן מבוסס עיבוד דיגיטלי.

"זהו צעד משמעותי לקראת בניית התקנים אופטיים שיעבירו מידע בתוך ומסביב למחשבים במהירות האור", אמר פאט גלסינגר, סגן נשיא בכיר ומנהל הטכנולוגיה באינטל. "הפיתוח יוכל להפוך את האינטרנט למהיר יותר, יאפשר לבנות מחשבים מהירים יותר, כמו גם מערכות זיהוי או צגי ultra high definition מהירים במיוחד", הוסיף.

לייזר - אידיאלי להעברת מידע במהירות

מדובר בפעם הראשונה בה מצליחים מדענים לייצר לייזר מסיליקון. "זו פריצת דרך מהותית", אמר פאניצ'יה, שהמחקר שחיבר יפורסם מחר (ה') במגזין Nature. "אנחנו עושים משהו שלא נעשה קודם עם סיליקון", ציין מנהל מעבדת הפוטונים של אינטל.

לייזר הוא אחד מהחומרים האידיאליים להעברת מידע במהירות גבוהה, זו הסיבה שכמעט כל תעשיית התקשורת העולמית מתבססת על לייזר וסיבים אופטיים. הלייזר עצמו מיוצר מחומרים שונים, כאשר את התקני הלייזר הזעירים, שמיועדים להתקנים כמו מחשבים או נתבי תקשורת, מייצרים במצב מוצק, כמו שבבי מחשב.

עד היום, קשה היה לייצר לייזר מסיליקון, בגלל מגבלות טכניות ופיזיקליות של החומר, שמנועות ממנו להפוך את האנרגיה המושקעת בו לאור. לכן, המדענים נעזרו באפקט ראמאן לצורך הייצור, וגילו כי הסיליקון הוא חומר מתאים לשימוש בלייזרים מבוססי ראמאן, שמשמשים כבר מזמן בסיבים של רשתות תקשורת.

כמו לגו

זהו המחקר השני שאינטל מפרסמת בתוך פחות מחודש. בינואר, הכריזו מדעני החברה, שהצליחו לבנות לייזר שעשוי כולו מסיליקון, באמצעות הגברת האור המוקרן לתוך הסיליקון. מחקר נוסף חשף כי האור שמוזרם אל חריצי הלייזר החרוטים בסיליקון, גרם לשחרור אלקטרונים שספגו אנרגיה. בתוך שהם מנצלים את המאפיינים החשמליים של הסיליקון, החוקרים בנו רכיב זעיר בתוך הסיליקון, שמסלק את האלקטרונים הללו לאחר שהמתח החשמלי מיושם.

פאניצ'יה רואה את הלייזרים – כמו גם את רכיב הסיליקון האופטי החיצוני, שפותח במעבדה של אינטל לפני שנה – כאבני בניין. "חישבו עליהם כעל אבני לגו", אמר פאניצ'יה. "אני יכול להשתמש בשילובים שונים לצורך בניית יישומים שונים".

שחרור צוואר הבקבוק

מאינטל נמסר עוד, כי אם המחקר ימשיך כמתוכנן, המכשירים החדשים צפויים להיות מיוצרים באותם המפעלים שמשמשים את החברה לייצור מעבדים וזכרונות. אם זה אכן יקרה, זה יסייע לחברות כמו אינטל להרוויח מההשקעות האדירות שהפנו בעבר לייצור, והסתכמו במיליארדי דולרים.

כך, ניתן יהיה לאחד את תהליך הייצור של השבבים והלייזר, להוזיל את העלות הכוללת, ולשלב בין הרכיבים, כך שהמעבד למשל, לא יצטרך לתקשר עם תריסר רכיבים אחרים בכדי לספק אפשרויות תקשורת. 

כיום, ישנה מגבלת מהירות בתחום העברת המידע בתוך המחשב, עקב השימוש בכבלי נחושת. הפיתוח החדש, שכרגע קיים רק כהכרזה מדעית, ואינו צפוי להיות מיוצר בקרוב, יפתור את צוואר הבקבוק, ויאפשר שימוש בסיבים אופטיים בתוך המחשב 

בהכנת הידיעה השתתפו יהודה אלידע ושוקי גלילי.