מהפכת התקשורת האופטית המאפשרת להעביר כמויות עצומות של מידע על סיב אופטי בודד נתקלת שוב ושוב בחומה בלתי עבירה - הרכיבים האלקטרוניים המתממשקים לרכיבים האופטיים אינם מסוגלים לטפל בקצבים כה גבוהים של מידע ואנחנו המשתמשים בציוד קצה, לא נהנים ממנה. ואולם עד סוף העשור צפויה מהפכה שתשנה את עולם המחשוב, והיא עשויה להגיע דווקא ממפעלי שבבי הסיליקון הקיימים - אלו שרבים נטו להעריך כי יעלמו בתוך כמה שנים, עם המעבר לחומרים חדשים.
המחשבים, השרתים ואפילו מחשבי כף היד והטלפונים הסלולריים יצוידו בשבבי מחשב מבוססי סיליקון שיפעלו ברוחבי פס ענקיים ויתבססו על טכנולוגיה פורצת דרך בתחום האופטיקה, שפותחה בסודי סודות בשנה וחצי האחרונות במרכז המחקר של אינטל בירושלים. הטכנולוגיה מאפשרת למפעלי השבבים הקיימים לייצר מעל גבי פרוסות הסיליקון, שבבים אופטיים המבצעים המרה של אותות דיגיטליים לאופטיים וחזרה. הטכנולוגיה החדשה עשויה להניב לאינטל הכנסות של מיליארדי דולרים בשנה.
באינטל מסבירים כי הטכנולוגיה תתגבר לראשונה על אותם "צווארי בקבוק" - המגבלות האלקטרוניות של העברת המידע בין החלקים האלקטרוניים בתוך השבב, בין החלקים האלקטרוניים על לוח המחשוב ובין מערכות אלקטרוניות מחוץ למחשב, ותאפשר לכולן לקבל מידע באותה מהירות - הגבוהה בסדרי גודל מהמהירות שבה מועברים נתונים בין הרכיבים האלקטרוניים היום. במחשב יישארו רכיבים אלקטרוניים ואולם חלקים גדולים יותר ויותר שלו יעבדו רק באמצעות תקשורת אופטית.
"כיום המעבדים המהירים פועלים במהירות של 3 ג'יגה הרץ, אך הסביבה שלהם עדיין עובדת במהירות של מאות מגה הרץ ולכן לא מצליחים לנצל את המהירות שלהם. כשהשבבים, המעבד והיציאות של המחשב ידברו באותה מהירות, שתהיה כ-10 ג'יגה בייט, יכולת המחשוב תהיה אחרת לגמרי", מסביר מנהל אינטל בירושלים שפיתחה את הטכנולוגיה החדשה, ומנכ"ל משותף של אינטל ישראל, אמיר אלשטיין. לדבריו, הטכנולוגיה החדשה תשנה לחלוטין את המראה ההיסטורי של שבבי המחשוב, שכיום הם מרובי רגליים המחברות אותם לחלקים אחרים במחשב: "יהיו עדיין כמה רגליים לכל שבב, אבל עיקר המידע יועבר באמצעות כניסה אופטית אחת ויציאה אופטית אחת".
צוות החוקרים הישראלי, הכולל את דורון רובין ועודד כהן יחד עם קבוצת מדענים של אינטל במעבדות החברה בקליפורניה, הצליחו לראשונה לפתח שבב אופטי המיוצר מסיליקון. קצב העברת הנתונים של השבב מגיע ל-1 ג'יגה הרץ - פי 50 מהניסיונות שנעשו על היום, שהצליחו להגיע למהירות של 20 מגה הרץ בלבד.
החוקרים הצליחו להשתמש בפרוסת סיליקון, החומר הבסיסי המשמש כיום את תעשיית השבבים, ליצירת סוג של שבב, המאפשר לקודד מידע של אותות אור גם במהירות גבוהה של נתונים ולהמיר אותם בחזרה לאותות דיגיטליים.
הייחוד של הפיתוח הוא במאפנן שפיתח צוות החוקרים ופתר את הבעיה שמנעה עד היום להמיר במהירות אותות אופטיים לאותות דיגיטליים בינאריים של "1" ו"0". על פי המחקר שפירסמו, קרן אור שנכנסת לשבב מתחלקת בתוכו לשתי קרני אור נפרדות ומקבילות שעוברות דרך פרוסת הסיליקון, אך באמצע עוברת אחת הקרניים מניפולציה חשמלית שמעכבת אותה לחלקיק שניה. העיכוב הזה מבחין בין שתי הקרניים וכך מתקבלת למעשה חלוקה שלהן ל-"0" ול-"1". הפיתוח מתבסס על אפקט פיזקלי שנקרא "מקס זמר", שמאפשר לשתי הקרניים להגיע לאותו יעד בהפרש קטן של זמן.
עד היום ניסו כמה צוותי מחקר ליצור שבבים אופטיים על פי אפקט מקס זמר, אך לא הצליחו לפתח מהירות של יותר מ-20 מגה הרץ - כלומר ללא יתרון מוכח מול שבבים אלקטרוניים קיימים. הפיתוח הישראלי החדש מאפשר להגיע כאמור למהירויות גבוהות פי 50 ולייצר את השבבים בחומר הגלם הזמין ביותר - סיליקון.
באינטל העולמית מגדירים את הפיתוח הישראלי כפריצת דרך מהפכנית שתשפיע על כל שוק המחשוב בשנים הבאות. "זה צעד חשוב ביותר לקראת בניית מכשירים אופטיים שמעבירים מידע בתוך המחשב. זו מהפכה מהסוג של פעם בתקופה, שמאפשרת יצירה של מכשירים ויישומים חדשים", אמר לאחרונה המדען הראשי של אינטל העולמית, פטריק גלסינגר.
אלשטיין אמר השבוע כי בעקבות הפיתוח הישראלי אינטל תיכנס לראשונה לתחום הפיתוח האופטי וכי ייתכן שהחברה תייצר את השבבים הבאים במפעלים שלה בקריית גת, אף שעדיין לא השלימה את תוכניות העבודה העתידיות סביב ייצור השבבים. "זו ההצלחה הגדולה ביותר של הפיתוח. לא צריכים לבנות מפעלים חדשים, אלא ניתן לייצר שבבים מהירים ביותר, בעלות נמוכה ועל אותה תשתית ייצור קיימת של מפעלי השבבים הקיימים. לקחנו אפקט פיזיקאלי תיאורטי והפכנו אותו, באמצעות תשתיות קיימות, ליישום שלא היה אפשרי עד היום".
אלשטיין הוסיף כי עם תחילת הייצור של השבבים, בתוך 8-5 שנים, ייפתח בפני שוק המחשבים עולם חדש לגמרי בבת אחת. "מעבר ליכולת לייצר מחשבים מהירים הרבה יותר ולייצר סטנדרטיזציה של המהירות בין חלקי המחשב, השבבים האלו מיועדים גם לשוק התקשורת ומאפשרים גישור מעל המגבלות שהיו עד היום בתחום המייל האחרון - בין בית המשתמש לבין הרשת האופטית. המוצרים לשוק הזה היום, הם מאוד מורכבים והעלות שלהם מגיעה למאות דולרים. אנחנו מציעים מהפכה בכך שניתן לייצר אותם בייצור המוני פשוט במפעלים קיימים והם יעלו סביב ה-15 דולר, ובעתיד גם דולרים בודדים".
אינטל החלה את פעילותה בישראל לפני שלושים שנה וכיום היא מפעילה כמה מרכזי פיתוח ושני מרכזי ייצור. בשנים האחרונות הצליחו מהנדסי מרכזי הפיתוח בישראל לפתח שני מוצרים שנחשבו לחדשניים - מעבד הפנטיום MMX ששילב מולטימדיה ונהפך באחרונה גם לתקן של עיבוד מולטימדיה במכשירי סלולר, וערכת המחשוב והשבבים האלחוטית סנטרינו המשמשת מעבד של מחשבים ניידים, שפותחה לפני שנתיים בחיפה וכיום היא הטכנולוגיה הצומחת ביותר בתחום המחשבים הניידים. הערכה נמנית עם הגורמים החשובים לגידול בהכנסותיה של אינטל העולמית ברבעונים האחרונים.
אינטל נכנסת לתחום האופטיקה בזכות פיתוח ישראלי
עודד חרמוני
18.4.2004 / 7:35