تقدم كبير قد يؤدي إلى ابتكارات في مجال الحوسبة والاتصالات والتطبيقات الطبية * هذا الاختراق يشارك فيه فريق التطوير في مصنع إنتل في القدس
آفي بيليزوفسكي
الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/intellaser170205.html
أعلنت إنتل اليوم عن إنجاز علمي مهم يستخدم عمليات تصنيع السيليكون القياسية لإنشاء أول ليزر في العالم مصنوع من السيليكون. قد يؤدي هذا الابتكار إلى الاستخدام الروتيني لأشعة الليزر والأجهزة البصرية الرخيصة وعالية الجودة في تطبيقات الحوسبة والاتصالات والتطبيقات الطبية.
وقد شارك في هذا الإنجاز فريق التطوير في مصنع إنتل في القدس، الذي يعمل على التطوير منذ عدة سنوات
التقنيات التي تدمج المكونات البصرية على ركيزة السيليكون.
ويتكون الفريق الإسرائيلي من عدد من الباحثين برئاسة إسرائيل يانكوفيتش، مدير قسم التطوير في
مصنع إنتل في القدس (Fab 8. يعمل الفريق بالتعاون الكامل مع مختبرات إنتل
وفي الولايات المتحدة الأمريكية، أدى ذلك معًا إلى تحقيق اختراق في مجال الاتصالات البصرية، وذلك باستخدام العمليات والبنى التحتية الموجودة في مصنع إنتل في القدس والتي تُستخدم لإنشاء معالجات كبيرة الحجم.
في العام الماضي، تمكن الفريق من تطوير مُعدِّل بصري في السيليكون، والذي يتيح معدل نقل يبلغ 1 جيجابت في الثانية - وهو أسرع معدل نقل تم تصنيعه في السيليكون على الإطلاق.
وكما ذكرت مجلة نيتشر اليوم، اكتشف باحثو إنتل طريقة لاستخدام التأثير المسمى "تأثير رامان" والبنية البلورية للسيليكون، لزيادة شدة الضوء الذي يمر عبره. عند غمرها بالضوء من مصدر خارجي، تنتج الشريحة التجريبية شعاع ليزر مستمر وعالي الجودة. وعلى الرغم من أن هذا الاكتشاف لا يزال بعيدًا عن أن يكون منتجًا تجاريًا، فإن مجرد القدرة على بناء ليزر من السيليكون القياسي قد يؤدي إلى إنتاج أجهزة بصرية غير مكلفة تنقل البيانات داخل أجهزة الكمبيوتر وفيما بينها بسرعة الضوء - مما يفتح فرصة لـ التطبيقات الجديدة التي تتطلب حوسبة عالية السرعة.
وقال الدكتور ماريو فينيسيا، مدير مختبر تكنولوجيا الضوئيات في إنتل: "في الأساس، تمكنا من إثبات لأول مرة أنه يمكن استخدام السيليكون القياسي لتضخيم الضوء". "إن استخدام الأجهزة الضوئية عالية الجودة كان محدودًا حتى الآن بسبب ارتفاع تكلفة إنتاجها وتجميعها وتعبئتها. يعد هذا البحث خطوة مهمة نحو جلب فوائد الأجهزة البصرية، القائمة على السيليكون الرخيص وذات النطاق الترددي العالي، إلى السوق الشامل."
اليوم، كل كمبيوتر لديه مصدر طاقة لتشغيل الرقائق، القرص الصلب، والأجهزة الطرفية. ومع ذلك، فإن أجهزة الكمبيوتر الشخصية في المستقبل ستزود أيضًا بمصدر للطاقة لتشغيل أجهزة الليزر ومكبرات الصوت والوصلات الضوئية الصغيرة التي تنقل البيانات بكميات تقاس بالتيرابايت في الكمبيوتر والشبكات. بالإضافة إلى ذلك، تعتبر بعض الأطوال الموجية الخاصة للضوء مثالية للتفاعل مع أنسجة الجسم البشري. على سبيل المثال، نوع واحد من الطول الموجي لليزر مفيد لعلاج اللثة بينما نوع آخر مفيد لحفر ثقوب في الأسنان. واليوم يتم تحديد سعر هذه الليزرات بعشرات الآلاف من الدولارات، وهو ما يحد من انتشار استخدامها من قبل العديد من أطباء الأسنان والأطباء، إلا أن اختراق شركة إنتل قد يؤدي إلى ابتكار أجهزة ليزر طبية بسعر معقول، وهو ما سيجعل الزيارة لطبيب الأسنان أسهل وأقل إيلاما للمرضى.
تفاصيل تقنية
يبدأ بناء ليزر رامان السيليكوني بإنشاء دليل موجي - وهو مسار موصل للضوء في الشريحة. يكون السيليكون شفافًا بالنسبة للأشعة تحت الحمراء، وبالتالي، عندما يتم توجيه الضوء نحو مسار الموجة، يمكن "الاحتفاظ به" وتوجيهه داخل الشريحة. وعلى غرار الليزر الأول الذي تم تطويره في عام 1960، استخدم باحثو إنتل أيضًا مصدر ضوء خارجي "لحقن" الضوء في الشريحة. عندما يتم "حقن" الضوء، تعمل الاهتزازات الذرية الطبيعية في السيليكون على تضخيم الضوء أثناء تحركه عبر الشريحة. هذا التأثير، الذي يسمى "تأثير رامان"، يحقق تضخيمًا للضوء أقوى بمقدار 10,000 مرة في السيليكون مقارنة بالألياف الزجاجية. تُستخدم حاليًا أجهزة ليزر رامان ومكبرات الصوت في صناعة الاتصالات وتتطلب عدة كيلومترات من الألياف لتضخيم الضوء. باستخدام السيليكون، تمكن باحثو إنتل من تحقيق تضخيم الضوء و"الليزر" في شريحة السيليكون، التي يبلغ حجمها بضعة سنتيمترات.
الليزر هو أي جهاز يصدر شعاعًا قويًا ومتسقًا من الضوء (حيث تكون جميع الفوتونات لها نفس الطول الموجي والورود والاتجاه). إن طلاء جوانب الشريحة بطبقة عاكسة رقيقة، تشبه الطبقة الموجودة على عدسات النظارات الشمسية عالية الجودة، يسمح للدليل الموجي باحتواء الضوء وتضخيمه بينما ينتقل الضوء ذهابًا وإيابًا داخل الشريحة. قام الباحثون بزيادة طاقة "الحقن" للضوء، حتى نقطة عتبة حرجة حيث ينبعث شعاع دقيق للغاية من الضوء المستمر مرة واحدة من الشريحة.
اختراق
في البداية، اكتشف الباحثون أن زيادة شدة حقن الضوء إلى ما بعد نقطة معينة لم تعد تساهم في زيادة الضوء بل وتقليله. وتبين أن السبب في ذلك هو عملية فيزيائية تسمى "امتصاص الفوتون الثنائي"، والتي تحدث عندما يضرب فوتونان من الشعاع المحقون الذرة في نفس الوقت ويطلقان إلكترونًا. تتراكم هذه الإلكترونات الزائدة بمرور الوقت وتتجمع في مسار الموجة وتمتص الكثير من الضوء حتى يتوقف التضخيم.
ويكمن الإنجاز الذي حققته إنتل في دمج جهاز في هيكل شبه موصل، وهو الاسم التقني لها
PIN، وهو اختصار لـ P-type – Intrinsic – N-Type، داخل مسار الموجة. عندما يتم تنشيط رقم التعريف الشخصي كهربائيًا، فإنه يعمل كالفراغ ويزيل معظم الإلكترونات الزائدة من مسار الضوء. جهاز
ينتج رقم التعريف الشخصي مع تأثير رامان شعاع ليزر مستمر.
اجعل السيليكون والضوء يتعاونان
بدأت أبحاث ضوئيات السيليكون في شركة Intel بهدف دراسة تطبيق خبرة الشركة في مجال السيليكون لتطوير الأجهزة البصرية المتكاملة، والتي يمكن دمجها في مجموعة متنوعة من منتجات عملاء Intel. حقق فريق أبحاث ضوئيات السيليكون العديد من الإنجازات. المرة الأولى كانت في عام 2004 مع أول مُعدِّل بصري (modulator) يعتمد على السيليكون الذي يقوم بتشفير البيانات
بسرعة 1 جيجا هرتز، أي 50 ضعفًا للرقم القياسي البالغ 20 ميجا هرتز الذي تم تحقيقه في دراسة سابقة.
وقال كيفن خان، زميل إنتل الأول ومدير مختبر تكنولوجيا الاتصالات: "لدينا خطط بحثية طويلة المدى لاكتشاف طرق جديدة لتطبيق خبرتنا في مجال السيليكون لتحسين حياة الجنس البشري". "على سبيل المثال، نقوم بتطوير شبكات الاستشعار اللاسلكية التي ستكون قادرة على تحديد موقع أعطال المعدات على متن السفن قبل حدوثها أو تؤدي إلى تحسين الخدمات الصحية لكبار السن. الهدف من "تحويل السيليكون" للضوئيات هو استخدام تقنيات إنتاج السيليكون لإنتاج أجهزة بصرية رخيصة في الإنتاج الضخم، بحيث تكون مزايا الضوئيات ذات النطاق الترددي العالي متاحة لصناعات الحوسبة والاتصالات.
نُشر تقرير البحث في عدد 17 فبراير 2005 من مجلة Nature، وقد كتب هذه الورقة البحثية التي تحمل عنوان "ليزر رامان السيليكون المستمر" الباحثين ييشينغ رونغ، وريتشارد جونز، وأنشينغ ليو، وأوديد كوهين، وداني هاك، وألكسندر فانغ، وماريو فينيسيا، وجميعهم من شركة إنتل.
تعد شركة إنتل بالحوسبة بسرعة الضوء
إينفورمأيشنويك
تدعي شركة إنتل أنها أنتجت أول ليزر سيليكون ذو موجة مستمرة في العالم
بعد تطوير العمليات القياسية التي تجعل من الممكن إنتاج أول ليزر سيليكون ذو موجة مستمرة في العالم، تعد إنتل بتقديم الحوسبة بسرعة الضوء. ووفقا لعملاق الرقائق، فإن هذه التكنولوجيا ستجعل من الممكن إنتاج أجهزة ليزر وأجهزة بصرية رخيصة نسبيا وذات جودة عالية، للاستخدام السائد في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الاتصالات والمعدات الطبية.
يعتمد هذا الإنجاز على ظاهرة تعرف باسم "تأثير رامان" والبنية البلورية للسيليكون، التي تعمل على تضخيم أشعة الضوء أثناء مرورها عبر المادة. بالاشتراك مع الإضاءة من مصدر خارجي، يمكن للرقاقة إنتاج شعاع طبقة متواصل عالي الجودة. على الرغم من اعتراف شركة إنتل بأن العملية "لا تزال بعيدة عن التطبيق التجاري"، إلا أن تطوير ليزر السيليكون القياسي سيؤدي وفقًا لها إلى إنتاج أجهزة بصرية رخيصة الثمن قادرة على إرسال البيانات بين أجهزة الكمبيوتر وداخل أجهزة الكمبيوتر نفسها بسرعة الضوء. وسوف يمهد الطريق للعديد من تطبيقات الحوسبة عالية السرعة.
وقال الدكتور ماريو فينيس، مدير مختبر تكنولوجيا الفوتون في شركة إنتل: "في الأساس، تمكنا من إثبات لأول مرة أن السيليكون القياسي يمكنه تضخيم الضوء". "إن استخدام الأجهزة المعتمدة على الفوتونات كان محدودًا حتى الآن، لأن إنتاجها وتجميعها وتغليفها كان مكلفًا. وأضاف بانيش: "لقد اتخذنا الآن خطوة كبيرة نحو جلب مزايا الأجهزة البصرية الرخيصة وواسعة النطاق، المعتمدة على السيليكون، إلى الإنتاج الضخم".
توضح إنتل أن كل كمبيوتر اليوم يوفر الطاقة للرقائق والقرص الصلب والمعدات الطرفية. وفي المستقبل، تتوقع إنتل أن يوفر الكمبيوتر الشخصي أيضًا الطاقة لأجهزة الليزر الصغيرة ومكبرات الصوت ومعدات الاتصال البصرية التي سيتم استخدامها لنقل العديد من التيرابايت من البيانات على الكمبيوتر نفسه وعلى الشبكة. يتم استخدام الليزر المعتمد على تأثير رامان بالفعل في صناعة الاتصالات ويتم تضخيم الأشعة المنبعثة منها على طول عدة كيلومترات من الألياف الضوئية. وتعتقد إنتل أن السيليكون سيجعل من الممكن تحقيق نتائج مماثلة على مقياس بضعة سنتيمترات.
من InformationWeek 7 يناير
CES: تسليم المحتوى والوسائط الرقمية في مركز المسرح
اعتبرت Intel وMicrosoft توفير المحتوى بمثابة الخطوة الأخيرة في إرساء أسس المنزل الرقمي.
بقلم إدوارد ف. مولتزن، CRN
اعتبرت Intel وMicrosoft توفير المحتوى بمثابة الخطوة الأخيرة في إرساء أسس المنزل الرقمي، ووقعت كل منهما اتفاقيات مع موفري المحتوى لمساعدتهم في المهمة. صرح كل من رئيس شركة مايكروسوفت بيل جيتس والرئيس التنفيذي لشركة إنتل كريج باريت في خطابيهما في معرض CES 2005 الذي أقيم في لاس فيغاس أن التقنيات المعتمدة على الكمبيوتر توسع نطاق استخدامات الوسائط الرقمية.
وقعت Microsoft اتفاقيات مع Fox Sports وMTV، من بين آخرين، لتوفير المحتوى لشبكات IP. حصلت إنتل على دعم المشاهير مثل ستيفن تايلر، قائد فريق إيروسميث، والممثل والمنتج السينمائي روبرت ريدفورد لتكنولوجيا الوسائط الرقمية الخاصة بها. وقال كريج باريت للجمهور في معرض CES: "نحن على وشك ترقية الأجهزة في منزلك". وفي كلمته، قدم باريت نموذجًا أوليًا لبرنامج إدارة الوسائط الرقمية لأجهزة الكمبيوتر المحمولة ومشغلات الوسائط الرقمية القائمة على الكمبيوتر الشخصي.
زار حوالي 120,000 زائر أكشاك أكثر من ألفي عارض في المعرض الذي احتل المكانة التقليدية لـ Comedex في صناعة التكنولوجيا الفائقة. وإلى جانب مايكروسوفت وإنتل، كشفت باناسونيك وسامسونج وإتش بي وسوني وغيرها من الشركات عن أجهزة إلكترونية ومنتجات كمبيوتر جديدة في المعرض. على سبيل المثال، أعلنت باناسونيك وإتش بي في معرض CES عن تعاون في مجال تقنيات أقراص DVD للأجهزة الإلكترونية وأجهزة الكمبيوتر.
تتوفر نسخة من المقالة والمعلومات الإضافية على موقع Intel الإلكتروني
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~85693026~~~64&SiteName=hayadan
