ההכרזה של אינטל על טכנולוגיית הייצור החדשה הטילה אור על אחת מההתפתחויות המרתקות ביותר בתעשיית השבבים: המעבר לרכיבים תלת-מימדיים

 רוני ליפשיץ

ההכרזה האחרונה של אינטל על השלמת הפיתוח של טכנולוגיית Tri-Gate יצרה מסלול מירוצים חדש בתעשיית השבבים: הפעם הוא לא על ההובלה בתחום המיזעור – אלא על ההובלה בתחום הייצור התלת-מימדי.
בעקבות ההכרזה של אינטל בתחילת חודש מאי השנה, הודיעה גם חברת TSMC שהיא נמצאת בתחום, אולם תשיק את טכנולוגיית הייצור התלת-מימדית שלה ביחד עם השקת תהליך הייצור בגיאומטריה של 20 ננומטר. כבר לפני שנה היא הכריזה על פיתוח תהליך יייצור של חצאי מוליכים הבנויים מטרנזיסטורי CMOS FinFET (הטרנזיסטורים שאינטל העניקה להם את הכינוי Tri-Gate). היא ביצעה פרוייקט הדגמה שבמהלכו ייצרה תא זיכרון SRAM הפועל במתח של 0.45V בלבד.

אפלייד מטיריאלס נערכה מראש
לפני כשנתיים הודיעו יבמ, אפלייד מטיריאלס ומכון המחקר CNSE באוניברסיטת אלבני, על הסכם לפיתוח טכנולוגיה תלת-מימדית בגיאומטריה של 22 ננומטר, המבוססת גם היא על טרנזיסטורי FinFET. בחברת אפלייד מטיריאלס החלו להיערך למגמה החדשה כבר לפני יותר משנה. כאשר הוא ביקר בארץ לפני כשנה, סיפר מנהל קבוצת מערכות הסיליקון בחברת אפלייד מטיריאלס, ד”ר ראנדיר טאקהור, שהחברה נערכת לפיתוח מערכות ייצור לשבבים תלת-מימדיים.
טאקהור: “צריך לזכור שכיום רוב הרכיבים הם דו-מימדיים, כלומר שטוחים. ארכיטקטורה תלת-מימדית תוכל לספק יכולות חדשות, ואנחנו כבר רואים את היתרונות הראשונים שלה בחלק מרכיבי
ה-Flash NAND. המימד השלישי המשולב בהם, מספק יכולות מיוחדות לשבבי הסיליקון ומצריך שימוש במתודות ייצור חדשות”.
כיצד המגמה תשפיע על טכנולוגיות הבדיקה, שבו עוסקת אפלייד מטיריאלס ישראל?
“טכנולוגיות הבדיקה (Inspection) נמצאות בלבו של המעבר לייצור שבבים תלת-מימדיים, וחלק מההתפתחות בתחום תלויה במה שאנחנו נוכל לעשות בתחום ה-Inspection. אלא שקיימות היום מספר אפשרויות, ועדיין לא ברור עד כמה טכנולוגיות הבדיקה יהיו אופטיות ועד כמה הן יתבססו על עקרונות אחרים”.

גבולות הטכנולוגיה
מנכ”ל חברת אפלייד מטיריאלס ישראל רונן בן-ציון, הרחיב את ההסבר: “מבנים תלת-מימדיים דורשים יכולות איפיון תלת-מימדיות והדבר הזה עדיין לא קיים. הטכנולוגיות ברמה הדו-מימדית קיימות היום כאשר האתגר העיקרי הוא בתחום המיזעור, כלומר הגדלת הרזולוציה. ברמה התלת-מימדית יש צורך במערכות אשר מסוגלות לספק יכולת משולבת גם של הדמייה וגם של ביצוע מדידות – והיכולת הזו עדיין לא קיימת”.
“אנחנו מצויים כמעט בגבולות של הטכנולוגיה האופטית המסורתית, אולם מתבצעת עבודה רבה כדי להתמודד עם התלת-מימד. חלק מהלקוחות שלנו כבר עובדים על מבנים תלת-מימדיים והם מספקים לנו את המאפיינים ואת הצרכים שלהם”.
החברה גם החלה לפתח ציוד עבור תהליכים אלה. לפני כשנה היא הכריזה על מערכת Applied Producer InVia, המאפשרת לבצע תהליך (CVD (Chemical Vapor Depositionבמיוחד בתהליכי ייצור תלת-מימדיים.

עיסקה של 4.9 מיליארד דולר
המירוץ התלת-מימדי מצוי ברקע עסקת הרכישה הגדולה ביותר של אפלייד מטיריאלס מהשנים האחרונות. בחודש מרץ השנה הודיעה אפלייד על רכישת חברת Varian Semiconductor בסכום עצום של 4.9 מיליארד דולר.
חברת Varian נחשבת לחברה מובילה בתחום השתלת היונים (Ion Implantation), והציוד שלה משלים את קו מוצרי קבוצת הסיליקון של החברה, המיועדים לייצור טרנזיסטורים, מוליכים-מקשרים ומארזי שבבים. בעקבות העיסקה, הסביר טאקהור שההתפתחות בתחום הייצור התלת-מימדי מגבירה את חשיבותו של תחום השתלת היונים בייצור חצאי-מוליכים: “היכולות המשותפות של אפלייד ושל Varian יאפשרו לנו לעבוד יותר מקרוב עם הלקוחות, ולספק פתרונות ייצור ברמת הטרנזיסטור לתהליכים החדשים שלהם”.
ערב העיסקה, באמצע חודש מרץ השנה, הכריזה החברה על מערכת Applied Centura Conforma, המספקת ליצרניות השבבים טכנולוגיית אילוח חדשה באמצעות פלסמה (Conformal Plasma Doping), עבור ייצור טרנזיסטורים תלת-מימדיים. במערכת החדשה, אפלייד תיכננה מחדש את תאי גידול השכבות, על מנת לאפשר פעולה איטית ומדודה, המאפשרת לייצר שכבות אחידות יותר במבנים תלת-מימדיים. המערכת הותאמה במיוחד לייצור מעגלים לוגיים הכוללים טרנזיסטורים מסוג finFET וזיכרונות NAND flash ו-DRAM הבנויים במבנה אנכי.

אירופה מצטרפת למירוץ
גם במכון המחקר האירופי IMEC, הנחשב לגוף המוביל באירופה בתחום פיתוח טכנולוגיות חצאי-מוליכים, מאמינים כי העתיד הוא תלת-מימדי. לפני כשנה אמר מנהל המכון, שבסדרי גודל של 20 ננומטר, התעשייה תשקול את השימוש בטרנזיסטורים תלת-מימדיים כמו FinFET, “אולם ברמת ה-15 ננומטר, הם יהיו בשימוש ודאי”.
חברת המחקר IMEC שמרכזה בבלגיה, עוסקת בפיתוח תהליכי ייצור לחצאי-מוליכים, ומעסיקה כ-1,800 חוקרים בתחום. היא נהנית מתקציבי פיתוח נדיבים של האיחוד האירופי ומשיתופי פעולה עם גורמים מרכזיים בתעשייה.  בשנה האחרונה היא מגבירה את מאמציה בתחום הייצור התלת-מימדי, ושואפת לפתח סדרה של תקנים בינלאומיים לייצור שבבים תלת-מימדיים (3D IC). לפני כחודשיים היא חתמה על הסכם שיתוף פעולה עם חברת Cascade Microtech האמריקאית לאיפיון ובדיקת מבנים תלת-מימדיים מסוג  (3D (Through-Silicon-Via.
בחודש אפריל האחרון היא חתמה על הסכם עם חברת Globalfoundries על הסכם לשיתוף פעולה ארוך טווח בפיתוח טכנולוגיות ייצור קטנות מ-22 ננומטר, הממוקדות בין השאר באינטר-קישוריות תלת-מימדית בתוך השבב.
החברה יזמה את תוכנית 3D integration IIAP  המבוססת על שיתוף פעולה תעשייתי לפיתוח תהליכי ייצור ובדיקה של שבבים תלת-מימדיים. בחודש מאי האחרון, במקביל להכרזה של אינטל, היא הכריזה על השלמת הפיתוח של תהליך תכנון אלקטרוני חדש של רכיבים תלת-מימדיים, שנעשה בשיתוף עם חברת Atrenta מקליפורניה.
המודל החדש מיועד לסייע למתכננים להתמודד עם בעיות מיוחדות בתחום הייצור התלת-מימדי, כמו בעיות פיזור חום בתוך מבנים אנכיים ומאמצים מכניים המופעלים על השבבים הבודדים, בעקבות שימוש בתהליכי ייצור אנכיים. מטרת המודל היא לאפשר למהנדסים לבצע איפיון מהיר של מאפייני פיזור החום והלחצים המכניים בשבבי זיכרון תלת-מימדיים מסוג 3D DRAM המוצבים על-גבי מצע של רכיבים לוגיים.

אינפיניאון מאמינה בהספק גבוה
גם חברת Infineon פעילה מאוד בתחום התלת-מימדי. כבר בשנת 2006 היא הכריזה על פיתוח תהליך ייצור לטרנזיסטורי finFET אנכיים, ומאז שילבה את הטכנולוגיה במספר מוצרים. אומנם הטרנזיסטורים הראשונים יוצרו בגיאומטריה של 65 ננומטר, אולם בזכות השימוש בטכנולוגיית ריבוי שערים (Multi-gate), המימדים הממשיים שלהם היו קטנים ב-30% בהשוואה לטרנזיסטורי CMOS משטחיים רגילים.
בנוסף, הם השיגו הקטנה של פי 10 בזרמי הזליגה. ממש כמו בטכנולוגיה של אינטל, הייצור התלת-מימדי מתברר כחסכוני באנרגיה, ומתאים במיוחד למערכות דלות-הספק הפועלות באמצעות סוללה. באמצע מאי השנה, מייד לאחר ההכרזה העולמית של אינטל, פירסמה אינפיניאון הודעה מיוחדת ובה היא מפרטת רשימה של רכיבי הספק המיוצרים בטכנולוגיית Multi-gate.
בניגוד לאינטל, אינפיניאון מנצלת את הטכנולוגיה לא למיזעור הייצור או ליצירת מעבדים חסכוניים – אלא בעיקר למתן פתרונות חסכוניים באנרגיה עבור השווקים האסטרטגיים שלה עצמה: תעשיית ייצור האנרגיה האלטרנטיבית ותעשיית הרכב.
באוגוסט 2010 היא הקימה את קונסורציום ESiP הכולל 40 חברות ומכוני מחקר אקדמיים באירופה המתמחים בתחום המיקרואלקטרוניקה. הקונסורציום מיועד לפתח טכנולוגיות ייצור מערכות על-שבב תלת-מימדיות במארזי SIP. הוא יפעל עד סוף 2013 בתקציב כולל של 35 מיליון אירו שרובו (שני שלישים) ממומן על-ידי מדינות אירופה והאיחוד האירופי.

יבמ מרבדת שבבים
האתגר הגדול ביותר להובלה בתחום התלת-מימדי עשוי להגיע מכיוונה של חברת יבמ. למרות שהיא לא עוסקת ישירות בייצור שבבים, לחברת יבמ תוכנית פיתוח מאוד עניפה בתחומי המיקרואלקטרוניקה. אולם המאמצים המרכזיים של יבמ לא מתמקדים בייצור טרנזיסטורים אנכיים, אלא בייצור מבנים תלת-מימדיים המאפשרים לפתח שבבים הכוללים שכבתיות המאפשרת להניח טרנזיסטורים שטוחים אחד על גבי השני, במטרה להשיג שבב תלת מימדי.
לפני שנה חנכה מעבדת המחקר של יבמ בציריך את פרוייקט המחקר ה-10 שנתי CMOSAIC. מטרת הפרוייקט היא ללמוד את תופעות החימום ולפתח אמצעי קירור לשבבים עתידיים אשר יתבססו על ארגון אנכי של מעבדי מחשב. להערכת יבמ, התוכנית צריכה לספק פתרונות לארכיטקטורת הנחה אנכית, אשר תגיע לצפיפות של 100-10,000 מוליכים במ”מ מרובע.
בין השאר, המחקר יבדוק את האפשרות להשתמש בממצאי פרוייקט אחר של יבמ: בניית מערכת קירור מים בתוך השבב, אשר מאפשרת לשמור על טמפרטורה קבועה של 65 מעלות צלסיוס. להערכת יבמ, פרוייקט CMOSAIC “יצליח לשבור את מגבלות חוק מור”.
מדובר בהצהרה של גורדון מור, ממייסדי חברת אינטל, אשר העריך שצפיפות הטרנזסיטורים בשבב תוכפל בכל 18 חודשים. מאז שמור ניסח את העקרון בשנות ה-60, התעשייה לא הצליחה להפריך אותו. ההנחה האנכית של שבבים אחד על השני, להערכת יבמ, עשוייה להוציא את חוק מור לגמלאות.

מאת: אריק ויינשטיין.

“כולנו אשמים בהתפוצצות בכמות המידע שאנו חווים כעת – אנחנו אוהבים מידע, אוהבים לשמור אותו וגם לשתף בו את חברינו.כמות המידע האדירה היא הכוח העיקרי הדוחף את התפתחות המעבדים מרובי ליבות ואת הצורך בתכנות מקבילי “דברי ג’יימס ריינדרס, דירקטור פיתוח עיסקי והגורו באינטל לתכנות מקבילי.
באמצע באפריל ערכה אינטל תוכנה את הכנס השנתי בברצלונה ובו חשפה את כלי התוכנה המתקדמים כשהבשורה היא אחת – העיבוד מקבילי הוא פה והוא יישאר פה.

בכנס הוצגו מגמות וטכנולוגיות חדשות בעולם מרובה הליבות והתכנות הקבילי, שיתוף הפעולה עם חברת מיקרוסופט ואפליקציות שפותחו תוך כדי התבססות מסיבית על מעבדים מרובי ליבות ותכנות מקבילי.
החל מחוות שרתים ומחשבי על שכבר זמן רב מתבססים על חישוב מקבילי, דרך אפליקציות שרצות על מחשבים אישיים מרובי ליבות, מערכות בידור ביתיות ועד למערכות Embedded כמו טלפונים חכמים ונתבי תקשורת – בכולם כבר רואים ונראה יותר בעתיד מעבדים מרובי ליבות שידרשו תוכנות מבוססות עיבוד מקבילי.
הצורך בעיבוד מקבילי עולה בהתמדה בעיקר בגלל כמויות המידע שהולכות וגדלות במגוון רחב של אפליקציות: תמיכה בטכנולוגיות – High Definition, העברת מולטימדיה ברשתות 3G  ו- 4G , עיבודי תמונה ברזולוציות גבוהות – כל אלה מעלים דרמטית את כמות המידע. הגדלת תמונה מ-35 מ”מ ל-70 מ”מ מעלה את כמות המידע לא פי 2 כי אם פי-4 וכמו את כוח המחשוב הנדרש לעיבודה. פועל יוצא נוסף הוא הגידול המהיר בנפחי האחסון ( Storage ) הנדרשים: ב – 5 שנים האחרונות נפחי אחסון גדלו פי 10. מול התפוצצות מידע זו והדרישה לכוח מיחשוב גדול , על פי ריינדרס, חייבים להתמודד עם מעבדים מרובי ליבות ותכנות מקבילי. מפתחי התוכנה חייבים להתחיל לחשוב באופן מקבילי – בעיבוד סידרתי רגיל הם יגיעו לדרך ללא מוצא מהר מאד.
דוגמה ליכולת העיבוד המקבילי במחשבים אישיים ובעתיד גם במצלמות היא יצירת תמונה פנוראמית מרצף תמונות סטיל ( Stitching ). חברת Kolor  מצרפת הציגה בכנס תוכנת עריכה הנשענת על ארכיטקטורה מרובת ליבות במחשב אישי עם כלי העיבוד המקבילי של אינטל ליצירת תמונה הפנוראמית.
לאחרונה העלתה Kolor אתר חדש:
www.paris-26-gigapixels.com שבו ניתן לראות פנוראמית את פריז ע”י תמונה במשקל של 26 גיגה בייט (התמונה “הכבדה” ביותר בעולם) עם אפשרות ל zoom-In  עד לפרטים הקטנים ביותר כמו מספרי מכוניות ( חובה לראות).
בתמונה 1 ניתן לראות את חלוקת העומס האופטימאלית בין 8 הליבות במחשב בזמן יצירת תמונה פנוראמית מתמונות בדידות ע”י התוכנה של חברת Kolor . התוכנה עושה שימוש בספריות המקביליות של אינטל כמו הספריה המתמטית – MKL והספריה לעיבוד תמונות -IPP.
יש אפליקציות שיכולות להסתפק ביכולות המוטמעות במערכות ההפעלה כמו Windows  או Linux לנהל את ריבוי הליבות, אך ישנן הרבה אפליקציות שדורשות ניצול מכסימלי של משאבי המערכת תוך כדי שימוש בתיכנות מקבילי – ועבורן אינטל מפתחת טכנולוגיות מתקדמות של מהדרים (Compilers) כמו גם ספריות לתכנות מקבילי וכלי פיתוח.
בין חוות שרתים עם אלפי ליבות בקצה אחד לביו אפליקציות Embedded בקצה השני יש טווח גדול מאד של אפליקציות שמורצות בסביבת Windows של מיקרוסופט – ובהם אינטל רואה יעד חשוב להטמעת העיבוד המקבילי. אינטל חשפה לפני שנה את ה- Parallel Studio שהוא בעצם Plug-In  לסביבת ה- Visual Studio המוכרת של מיקרוסופט ומטרתו להוסיף יכולות עיבוד מקבילי על ידי תוספות לשפת ה C++ וגם כלים לניפוי שגיאות וניתוח עומסים ( Profiling ).
מיקרוסופט הכריזה על תמיכתה בעיבוד מקבילי ב – Visual Studio 2010 שהושק ממש בימים אלו. התמיכה מתבטאת בהוספת ספריות כמו ה- TPL
(Thread Parallel Library)  וה – PPL Parallel Patterns Library. בנוסף מיקרוסופט משתפת פעולה עם אינטל על שילוב הכלים והספריות של אינטל ב- VS 2010. השילוב כולל ספריות גם ברמות הקרובות יותר לחומרה – כמו ספריית ה- OpenMP לעבודה בזיכרון משותף. שילוב זה יאפשר למפתחים שימוש משולב בטכנולוגיות השונות ללא שום חשש להתנגשויות.
“האתגרים  והסבוכיות בתכנות מקבילי הם גדולים – וכך גם הסיכוי לשגיאות ומצבים כמו Dead Locks או data races שקשים מאוד לגילוי. לשם כך אינטל מציגה כלי פיתוח חזקים לפיתוח אפליקציות מקביליות כמו ה- Thread Checker וה- Parallel Studio. אתגר נוסף הוא היכולת להריץ את האפליקציות מעל מספר משתנה של ליבות וזאת ללא הצורך לשכתב את הקוד מחדש. הספריות לעיבוד מקבילי כמו ה- TBB (Threading Building Blocks)  מאפשרות זאת ע”י אבסטרקציה ובכך גם תומכות במעבדים עתידיים וגם מונעות השקעות גדולות הכרוכות בפיתוח מחדש של הקוד”, ע”פ ג’יימס ריינדרס.
בכנס הוצגו גם מגמות עתידיות בתחום המעבדים, ה- Hybrid Processors: אם עד היום הוספו ליבות נוספות למעבדים בצורה סימטרית  – כלומר ליבות זהות, הרי שבעתיד יהיו כמה סוגי ליבות באות מעבד – חלקם חזקים יותר וחלקים קטנים יותר למטרות מסוימות, גם עם ארכיטקטורות אלו יצטרכו כלי התוכנה לעיבוד מקבילי להתמודד.
אינטל חשפה לאחרונה מעבד נסיוני למטרות מחקר שמכיל 48 ליבות (תמונה-2) על פיסה אחת וכל זה בהספק שיכול לרדת גם ל- 25W. מוסדות מחקר וחברות כמו HP ומיקרוסופט קיבלו מעבדים כאלו לצורך מחקר ופיתוח כלים וטכנולוגיות חדשות. הליבות מחוברות בניהם ברשת פנימית לשם העברת מידע מהירה בעיבוד מקבילי. “מיחשוב ענן על פיסת סיליקון אחת” ע”פ אינטל.
בנוסף לטכנולוגיות וכלי תוכנה קיימים עבוד מקבילי כמו ה- OpenMP ,MPI (שמשמש בעיקר לאשכולות מחשוב, HPC) וספריית ה– Threading Building Block  הפופולארית, הוצגו בכנס טכנולוגיות חדשות לעיבוד מקבילי שיכנסו לשימוש מסחרי במהלך 2010 :
CILKי,CT  ו- OpenCL.
ה Cilk – היא טכנולוגיה שמטמיעה ברמת קומפיילר ה- C++ חלק מהפונקציונאליות של ספריית ה- TBB.

דוגמא לכך היא לולאת for שבשפת C נראית :
/* Matrix Transpose */
for (int i = 0; i < n; i++)
{
for (int j = 0; i< n; i++)
{
b[j][i] = a[i][j];
}
}
ובשימוש ב CILK היא תיראה :
/* Matrix Transpose */
cilk_for (int i = 0; i < n; i++)
{
cilk_for (int j = 0; i< n; i++)
{
b[j][i] = a[i][j];
}
}
היתרון הגדול בהטמעת המקביליות בקומפיילר הוא היכולת להעביר את קוד המקור ללא שינוי ממעבד לדוגמה עם 4 ליבות למעבד עם 8 ליבות – הקומפיילר ידאג לייצר את קוד המכונה המתאים תוך כדי האפשרות לעבוד במקביל גם עם ספריית ה-  TBB.
המעבר משפת C ל- CILK  הוא פשוט : רק לשנות את פקודת ה for  ל- cilk_for
ריינדרס על ה- CT: “טכנולוגיית ה- CT  מביאה עימה פיתרון רחב יותר. המקביליות נמצאת היום בכל רמות המערכת : מספר מעבדים כשבכל מעבד מספר ליבות כשבכל ליבה יכולים להריץ מספר של Threads. בנוסף קיימות טכנולוגיות של אינטל לתמיכה במקביליות של המידע כמו ה- SSE או AVX שתומכים באורכי מילה של 128 ו- 256 סיביות ( SIMD ). ה- CT  תומך ב”מיקבול” המידע (data parallelism) ויאפשר למתכנת לכתוב תוכנית אחת שתדע לרוץ בצורה נכונה מעל כל מגוון הארכיטקטורות הקיימות וגם העתידיות כולל תמיכה ב SIMD. הכלים ידעו להתמודד באופן אוטומטי עם הארכיטקטורה הספציפית כולל האצות חומרה “.
כדי לקדם את השימוש בשפות ובכלים אלו ולנסות ליצור תקינה בעתיד, אינטל פותחת את הקוד של התוכנות ומזמינה חברות נוספות, כמו למשל יצרני קומפיילרים, לייצר כלים תואמים.
ריינדרס רואה בצורך להשתמש במודלים שונים לתכנות המקבילי – דבר שיוצר 3 רמות לתוכנות (תמונה 3): ברמה הגבוהה ביותר מקביליות בין מעבדים ומעבר הודעות בניהם (MPI), ברמה השניה מקביליות בין הליבות והתהליכים בתוך כל מעבד וברמה הנמוכה ביותר מקביליות של המידע עצמו ברמת התהליך או הפקודה. בהתאם לרמות אלו ניתן לחלק גם את הכלים השונים – והמטרה שכולם יעבדו ביחד בצורה חלקה
תחום נוסף שבו חלה פעילות ניכרת מצד אינטל הוא מערכות משובצות (Embedded) כאשר ספינת הדגל הוא מעבד ה- Atom  שתואם לארכיטקטורת אינטל בשאר המעבדים (x86 ). שווקי היעד הם הטלפונים חכמים, מחשבי Netbook ואלקטרוניקה בידורית.

כחלק מאסטרטגית החדירה לתחום ההתקנים הניידים, משתפת אינטל פעולה עם נוקיה בפיתוח מערכת הפעלה קוד-פתוח בשם MeeGo מבוססת לינוקס עם ממשק משתמש מבוסס QT
(www.meego.com). כלי הפיתוח ל- Atom תומכים גם ב Windows וגם ב- Linux כאשר באחרונה הוסיפה אינטל תמיכה בעבודה ברמת החומרה בעזרת ניפוי שגיאות בעזרת חיבור JTAG. סביבה זו מאפשרת פיתוח אפליקציות זמן-אמת על מעבד ה Atom משלב פיתוח החומרה עד לרמת האפליקציות.
וללא נקודה ישראלית אי אפשר: חלק נכבד מכלי פיתוח שהוצגו בכנס פותחו באתר אינטל בחיפה, דבר שמביא לשיתוף פעולה הייחודי לישראל בין אינטל לחברת מאגרי-תוכנה מרעננה המפיצה את כלי התוכנה של אינטל בישראל.
חברת מאגרי-תוכנה זכתה בפרס מיוחד מטעם אינטל על ההישגים שרשמה בתחום זה.

תמונה -1 : חלוקת עומס החישוב בין הליבות בתהליך יצירת תמונה פנוראמית

תמונה -2 : מעבד ניסיוני של 48 ליבות

תמונה 3: החלוקה של הכלים בן הרמות השונות בתכנות המקבילי

מאמר זה מתאר את לוחות המעבדים המוקטנים מתקן PC-104   וכן מודול מסוג COM Express type-2  המבוסס על פלטפורמות ה- Luna Pier  וה- Luna Pier Refresh  של אינטל.

התכונות והביצועים של מערכות משובצות מחשב התפתחו  בצורה עקבית בעשורים האחרונים. המעבדים חייבים לעמוד בדרישות לביצועים גבוהים , תמיכה בטווח רחב של תכונות וממשקים חדשים תוך כדי הורדת שטח הסליקון וצריכת הספק נמוכה. היכן שקירור אקטיבי אפשרי ומתאים, מהנדסי מערכת  יכולים לבחור טווח רחב של מעבדים החל מבעלי ביצועים גבוהים מאד כמו ה- Xeon  או Quad Core  ועד מעבדים ברמות ביצועים משתנות כמו ה- Core 2 Due   .
אולם באפליקציות משובצות מחשב רבות לא רצוי  קירור אקטיבי כמו מערכות רפואיות, צבאיות ותעשייתיות. הסיבות לדחיית קירור אקטיבי בתעשייה יכולות להשתנות אך בדרך כלל הסיבות  העיקריות הם אמינות של חלקים נעים , הצטברות אבק ורעש. עם הצגת משפחת מעבדי ה- ATOM של אינטל והרכיבים הנלווים, אינטל מאפשרת ליצרני חומרת embedded  כמו Aaeon  לספק כרטיסי מעבדים ומערכות שמציגות ביצועים שלא היו אפשריים קודם בסביבה עם קירור פסיבי.
בשנת 2009 , יצרנים של כרטיסים משובצי מחשב פיתחו מגוון גדול של כרטיסי כאלו בגדלים שונים שמציעים תכונות יוצאות מן הכלל : ביצועים חזקים, צריכת הספק נמוכה יותר ( פחות מ 10 W  ) ויחס עלות לביצועים טוב יותר. המגמה בתחום הכרטיסים משובצי מחשב ברורה: קישוריות גדולה יותר דרך חבורים רבים ומהירים , שימוש בכרטיסים מוקטנים ( Small Form Factor – SFF  ) ומספר חיבורי USB  גדול. לפיכך , מעבד או פלטפורמת עיבוד  כזו  שדורשת שטח קטן יותר ומשולבת עם חיבורים מהירים  והתקני I/O  מפשטת את תיכנון הכרטיסים  ומקטינה את המאמץ הכללי המושקע בתיכנון מערכת.
פלטפורמת Luna Pier Refresh  של אינטל המורכבת ממעבד Atom N450  ובקר ה I/O ה- 82801HM  , מציעה את הקפיצה הגדולה בתכן כרטיסי משובצי מחשב מוקטנים ( SFF ) ובעלי צריכת הספק נמוך. ע"י שלוב של הבקר הגרפי  ובקר הזיכרון לתוך המעבד עצמו, אינטל שוב מאפשרת ליצרני החומרה להקטין את סיבוכיות התכנון  של הכרטיסים כמו את גודלם הפיזי.שני מעגלים משולבים אלו מחליפים את הפתרון המוכר היטב של שלשה מעגלים משולבים ( מעבד, עם 2 רכיבי גישור ) ומציעים הקטנה של 33% בגודל הפיזי. יותר מזה, תוך כדי הקטנת הגודל הפיזי הגדילה אינטל את ביצועי הזיכרון : הזיכרון הואץ ל– 667 MHz  , הוכפלה כמות הזיכרון הניתנת לגישה וכמו כן הוגדלה מהירות המעבד הגרפי ביותר מפי 2 ל- 400 MHz  בהשוואה לפלטפורמת Navy Pier . לעמידה בדרישות לרוחב פס גבוה בפעולות I/O  , פלטפורמת ה- Luna Pier Refresh  מספקת 6 ערוצי PCIe ניתנים לקינפוג , GEth MAC ועד לעשרה חיבורי USB . הגדלת ביצועים זו והתכונות המשופרות של ה- Luna Pier  תוך כדי  הקטנת צריכת ההספק ביחס לדורות קודמים מביאה לאימוץ הפלטפורמה ע"י תעשיות בהם נדרשות מערכות עם קירור פסיבי. כדי להגדיל את הגמישות של פלטפורמת ה- Luna Pier Refresh , אינטל תציע את המעבד הראשון עם שתי ליבות ממשפחת ה- Atom  לקהילת המערכות המשובצות מחשב. מעבד ה- Atom D510 , יספק את אותו תדר עבודה של 1.6GHz  , אבל עם ליבה כפולה וביצועים טובים יותר תוך כדי שמירת TDP  ( Thermal Design Power) נמוך של 12 עד 15 וואט. מפתחי תוכנה ימצאו תמיכה מלאה של מגוון מערכות הפעלה כמו windows XP  על נגזרותיה, Windows CE  ונגזרותיה , Windows Embedded POS , Fedora Linux   ו- MontaVista Linux   ומע"ה זמן-אמת כמו vxWorks  .
חברת Aaeon  מאיצה את השימוש במשפחה חדשה זו של מעבדי ה- Atom  ע"י פיתוח של כרטיסים משובצי מחשב מבוססי פלטפורמת ה- Luna Pier Refresh  .

הראשון להגיע הוא הכרטיס המשולב  PFM-LNP  בגודל ע"פ תקן  PC-104 . כרטיס משולב זה מכיל את החיבור הנפוץ של PCI-104  וכמו כן תושבת Mini-PCIe  לחיבור התקנים מיוחדים. כרטיס ה- PFM-LNP  מספק חיבור גיגהביט ל- LAN , 4 חיבורי טוריים רגילים וארבעה חיבורי USB 2.0  . חיבורים לתצוגה כוללים ממשק LVDS LCD   וממשק VGA אנאלוגי. עם תמיכה בזיכרון 1GB DDR2  מספק הכרטיס את הזיכרון הנדרש להרצת אפליקציות Embedded   הדרשניות ביותר. מיד לאחר הצגת כרטיס ה- PFM-LNP  , תציג חברת Aaeon  את ה-  COM-LN  , כרטיס משולב לפי תקן  COM Express type-2  ( 95 מ"מ על 125 מ"מ) מבוסס על  פלטפורמת  ה-   Luna Pier/Luna Pier Refresh .

תקן ה-COM Express הינו תקן פתוח, אשר מנוהל כיום ע"י אגוד ה-PICMG המהווה קונסורטיום של מעל 250 חברות בתחום המחשוב התעשייתי. התקן למעשה מפרק את כרטיסי המחשב הנהוגים לשני חלקים: מודול ה-COM Express והלוח הנושא. מודול ה-COM Express מכיל את רכיבי הליבה של מערכת המחשוב, כגון מעבד, זכרון, ערכת שבבים ומעבד גרפי; בעוד הלוח הנושא יכיל התקנים היקפיים כגון רשת, רכיב Super IO בנוסף לכל המחברים והלוגיקה היעודית לישום הלקוח.

כיוון שתקן ה-COM Express קובע במדויק את גדלי הכרטיס, את המחברים המשמשים לחיבור מול הלוח הנושא ואת האותות המועברים בכל פין במחברים – מודול אחד של COM Express יכול להיות מוחלף באחר בקלות רבה. דבר זה מאפשר לפתח לוח נושא אחד המכיל את כל הלוגיקה של היישום, ולהחליף את מודול ה-COM Express בהתאם לדרישות הביצועים והמגבלות התרמיות של כל יישום.
דבר זה יאפשר לכרטיס ה- COM-LN  להחליף מודולים קיימים של COM Express  להשגת היתרונות הגלומים במודול חדש זה. כפי שכבר ידוע בתעשייה, תכנון הכרטיס ה- COM Express Carrier  , דורש תמיכה חזקה של יצרני המודולים. הניסיון והידע בתכנון גם כרטיסי Carriers  סטנדרטיים וגם  ייעודיים  לפי דרישות לקוח ע"י שירותים מיוחדים נותנים ללקוחות יתרון של תכנון נכון ויציב , הגעה לשוק היעד בהקדם והשקעה קטנה יותר.

AAeon   מנוסה בתכנון כרטיסים כולל שירותי תכנון מרמת הרעיון ועד לייצור ההמוני.
חברת Aaeon  מיוצגת בישראל ע"י חברת רדיון ( www.radion.co.il.)

מאת, אמיר בר שלום. להנהלה הבכירה של אינטל ישראל קשה היה להסתיר את החיוכים במסיבת העיתונאים השנתית של החברה, שסיכמה את שנת 2009, אחת השנים המוצלחות של החברה בישראל.  בשנה הזו צמח היצוא של אינטל ישראל ב145 אחוזים לעומת שנת 2008  ועמד על 3.4 מיליארד דולר.
“זו הייתה שנה שהסתיימה הרבה מעבר לציפיות שלנו”, מספרת מקסין פסברג מנכ”לית אינטל ישראל וסגנית נשיא אינטל העולמית. “אחת הסיבות לנתונים הכספיים האלה היא כניסה מהירה מהצפוי של המפעל החדש בקרית גת FAB 28 ליצור מלא”. כיום מייצר המפעל יחד עם שני מפעלים נוספים של אינטל בניו מקסיקו ואריזונה, את פרוסות הסיליקון בטכנולוגיית 45 ננומטר. בשנה הקרובה אמורים שני המפעלים בארצות הברית להתחיל לייצר גם את  פרוסות  ה32  ננומטר החדשות  של אינטל, מה שישאיר את המפעל בקרית גת עם ייצור “ישן”.
בימים אלה מנהלים אינטל וממשלת ישראל מגעים קדחתניים שעיקרם גובה המענק שמוכנה המדינה להעניק למפעל בקרית גת, כדי שייצור טכנולוגיית ה-22 ננומטר תגיע לישראל. כרגע מתלבטת הנהלת החברה בין ישראל לאירלנד, שכבר הודיע על גובה המענק. באינטל סירבו לומר מה הסכום, והעדיפו להשאיר את הפרטים חסויים, כנראה כדי שלא לפגוע במגעים עם משרד התעשייה והמסחר ומרכז ההשקעות.
“אני רוצה  להאמין שגם הממשלה וגם אינטל מבינים את היתרונות בהמשכיות ייצור בישראל”, אמרה פסברג בתשובה לשאלה מה גובה המענק שדורשת אינטל ישראל. ההשקעה במפעל ה-22 ננומטר מוערכת ב2.7 מיליארד דולר. היתרון של ישראל מול אירלנד הוא בכך שבמפעל בקריית גת כבר קיים מקום למכונות החיתוך של טכנולוגיית ה-22 ננומטר, ובמקביל ניתן לעשות התאמות של 80 אחוזים מהמכונות הנוכחיות, כדי להתאים אותן למפעל החדש. באירלנד תצטרך החברה להקים מפעל חדש לגמרי, ולכן גובה המענק הישראלי הוא שיכריע את הכף. ההחלטה אמורה להתקבל בסוף חודש מרץ, ממשלת ישראל אמורה להכריז על גובה המענק עד אמצע החודש. על פי פרסומים בחודש האחרון, דרישת אינטל עומדת על כארבע מאות מיליון דולר. התגובה הראשונית של משרד האוצר הייתה לדחות את הבקשה, ולאפשר לאינטל לקבל חבילת הטבות שכוללת פטור ממס ודיבידנד לעשר שנים, במקום המענק. במשרדי האוצר והתמ”ת אף בחנו את ההשלכות של הסירוב הישראלי על פעילותה העתידית של אינטל בישראל, וההערכה הקודרת ביותר מדברת על כך שבעוד חמש שנים תעתיק החברה את פסי הייצור שלה מישראל. זו הסיבה שראש הממשלה נדרש כבר בשלב הזה לנושא. הדרישה שהציג נתניהו להנהלת החברה בישראל מתנה את המענק בהתחייבות של אינטל לייצר בארץ לפחות שני דורות של מעבדים. כלומר את החדש בטכנולוגיית ה-22 ננומטר, ואת זה שיגיע אחריו. “כולם יודעים מה משמעות העובדה להישאר עם טכנולוגיה ישנה. אינטל מחליפה מדי שנתיים את טכנולוגיית יצור שבבים. אם המפעל הנוכחי בקרית גת יישאר מפעל הייצור היחידי, הוא יצטרך להמציא את עצמו מחדש ולהמשיך להיות חיוני. כבר ראינו מה קרה למפעל בירושלים. המפעל החדש אמור להוסיף ארבע מאות משרות באופן מיידי, ומאוחר יותר יקלוט לשורותיו את עובדי המפעל הישן שיעברו הכשרה מחדש”, אומרת פסברג.  כשפסברג מדברת על “להמציא מחדש”, היא מתכוונת בעיקר למפעל הירושלמי של החברה. לאחר סגירת המפעל הזה, והעתקת רוב העובדים לקריית גת, החלו דיונים עם משרד התמ”ת ועיריית ירושלים (המהלך החל עוד עם ראש העיר הקודם- אורי לופוליאנסקי החרדי). על  הקמת מפעל חדש: כדי לצמצם את הפגיעה בשיעור המועסקים בעיר הבירה. בנובמבר 2009 נחנך המפעל החדש,  INTERNATINAL DIE PREP JERUSALEM בהשקעה של ארבעים מיליון דולרים. DIE PREP, היא פעילות ייצור המתבצעת לאחר השלב האחרון בתהליך ייצור הפרוסות ולפני שליחתן לשלב האריזה. כיום מגיעות למפעל בירושלים המעסיק 200 עובדים, פרוסות הסיליקון מקרית גת ומהמפעל באירלנד. הכוונה היא כי הוא יקלוט בעתיד גם מוצרים מארצות הברית. בשבועות האחרונים עמד המפעל במרכזה של מתיחות עם החרדים בירושלים שהפגינו מול שעריו בכל סוף שבוע. “אנחנו התבקשנו על ידי ראש העיר לופוליאנסקי להשאיר את המפעל בירושלים, וזה פועל בהתאם למסורת שהחלה ב 1985. מעולם לא הפרנו את הסטאטוס קוו בבירה”, אמרה פסברג בהמשך לשאלה כיצד ישפיעו האירועים בירושלים על הבחירה של אינטל העולמית בעניין טכנולוגיית ה 22 ננומטר. הפעילות של אינטל ישראל מתמקדת היום בחמישה מוקדים: מפעל הייצור בקרית גת, המפעל החדש בירושלים ושלושה מרכזי פיתוח. מרכז הפיתוח המרכזי שלה, העוסק במחשוב נייד, נמצא בחיפה. לחברה יש מרכז פיתוח נוסף לרכיבי חומרה, ביקום. מרכז פיתוח שלישי נמצא בפתח תקווה ועוסק בתקשורת אלחוטית בפס רחב. לחברה גם מרכז פיתוח בירושלים שעוסק בפיתוח תוכנה ורכיבי רשת ותקשורת. כיום נחשבת אינטל ישראל למעסיק הגדול ביותר במשק, עם 6340 עובדים, שהם תשעה אחוזים מעובדי תעשיית האלקטרוניקה בישראל. מאז תחילת השנה גייסה החברה 120 עובדים חדשים. היצוא של אינטל ישראל, שעמד כאמור על 3.4 מיליארד דולר בשנת 2009, מהווה עשרה אחוזים מסך כל היצוא הישראלי, (לא כולל ענף היהלומים). פסברג הציגה גם את רכש הגומלין של אינטל בישראל בשנת 2009, זה עמד על כ 390 מיליוני דולרים. מאז 2006 ועד היום עומד הנתון הזה על כשלושה וחצי מיליארד דולר.