על מסלול המאגדים

מסלול מאגדי מחקר יישומי של רשות החדשנות, המופעל על ידי חטיבת תשתיות וחדשנות, נועד לעודד מחקר ופיתוח של טכנולוגיות חדשניות בחזית הידע ולהקנות יתרון יחסי לתעשייה הישראלית בשווקים בינלאומיים.

מאגד במסלול זה הוא התאגדות של תאגידים תעשייתיים ומוסדות מחקר אקדמיים לביצוע מו"פ גנרי וטרום מוצרי על בסיס שיתופי פעולה מהותיים בין חבריו, מתוך מטרה להשיג יחד יכולות ותוצרים שאינם ניתנים להשגה ביעילות על ידי כל שותף בנפרד.

חזון המאגד

קריוגניקה היא תחום המדע וההנדסה העוסק ביצירה, שמירה וניצול של טמפרטורות נמוכות מאוד, החל מעשרות ומאות קלווין ועד לטמפרטורות של קלווין בודדים ומילי-קלווין, בהתאם ליישום.

בטמפרטורות נמוכות פוחת הרעש התרמי, מצטמצמים תהליכי איבוד אנרגיה, וחומרים מסוימים מגיעים למצב של מוליכות-על. תכונות אלו מאפשרות שיפור משמעותי ברגישות, ביציבות, ביעילות וביכולת הscale-up- של מערכות עתירות ביצועים. חזון Kelvin-IL הוא לקדם את הקריוגניקה כטכנולוגיית פלטפורמה רוחבית עבור HPC ומרכזי נתונים, מערכות מחשוב קוונטי, גלאים וחיישנים מתקדמים ומערכות הדמאה.

המאגד יתמקד בפיתוח יכולות תשתיתיות משותפות שיתמודדו עם המגבלות התרמיות, ההספק והscaling של מערכות הדור הבא, ויאפשרו פיתוח מוצרים וטכנולוגיות מתקדמות בישראל.

תיאור הצורך

מימוש מערכות מתקדמות המבוססות על סביבות קריוגניות מחייב פריצת מספר מחסומים טכנולוגיים מרכזיים:

• יעילות הקירור וניהול תקציב החום: מערכות מחשוב על (HPC), מחשוב קוונטי וגלאים פועלות בטווחי טמפרטורה שונים, מעשרות ומאות קלווין ועד למילי-קלווין ודורשות פתרונות קירור קומפקטיים, יעילים, יציבים ואמינים לצד ניהול מדויק של עומסי החום.
• צוואר הבקבוק של החיווט הקריוגני: כל חיבור חשמלי או מכני בין הסביבה הקריוגנית לטמפרטורת החדר מהווה נתיב להולכת חום ומגביל את מספר ערוצי השליטה, הקריאה והתקשורת שניתן לשלב במערכת.
• אלקטרוניקת שליטה וקריאה בטמפרטורות נמוכות: נדרשות טכנולוגיות Cryo-CMOS עבור מגברי רעש נמוך ADC/DAC, PLL ורכיבי שליטה נוספים המותאמים לפעולה קריוגנית ומאפשרים להצמיד את האלקטרוניקה למעבדים, לקיוביטים ולגלאים.
• Interconnect, אריזה ואינטגרציה צפופה: קיים צורך בקישוריות אופטית וחשמלית בעלת עומס תרמי נמוך, בפתרונות אריזה תלת-ממדיים, בחיווט ומחברים צפופים ובתכנון מכני וחומרי העומד במחזורי טמפרטורה קיצוניים.
• מערכות גלאים והדמאה בעלות SWaP נמוכה: במערכות מקוררות, בעיקר בטווח 70–200 קלווין, נדרש לשלב רגישות וביצועים גבוהים עם נפח קטן, צריכת הספק נמוכה, זמני קירור קצרים וממשקי וידאו וקריאה בקצב גבוה.

יישומים אפשריים לטכנולוגיות שיפותחו

• מחשוב עתיר ביצועים ומרכזי נתונים

פיתוח תשתיות Cryogenic Optical Interconnects עתירת קצב, המיועדות לתמוך בדורות הבאים של HPC ומרכזי נתונים תוך התמודדות עם מגבלות הספק, רוחב פס וצפיפות חיבורים.

• מחשוב קוונטי עמיד-שגיאות ובעל רלוונטיות מסחרית

פיתוח תשתיות קירור, חיווט, אלקטרוניקת שליטה, אריזה וגילוי פוטונים שיאפשרו להגדיל את מספר הקיוביטים והערוצים, להפחית עומסי חום ורעש, ולקרב מערכות קוונטיות לסקייל תעשייתי.

• גלאים מתקדמים ומערכות הדמאה

פיתוח משפחות גלאים מקוררים ודיוארים (Dewars) לדור הבא עבור SWIR/MWIR/LWIR לצד מקררים קומפקטיים,  ממשקי וידאו אופטיים ופתרונות חיווט שיאפשרו מערכות הדמאה בעלות SWaP  נמוך וביצועים גבוהים.

• חישה קוונטית ומכשור מדעי

שילוב רכיבים וגלאים הפועלים בטמפרטורות קריוגניות, לצורך פיתוח מערכות מדידה וחישה המסוגלות לזהות אותות פיזיקליים חלשים במיוחד ברמת דיוק ורגישות גבוהה במיוחד.

קבוצות מחקר באקדמיה

• אלקטרוניקה והתקנים בטמפרטורות נמוכות: מחקר תיאורטי וניסויי בCryo CMOS, התקנים אלקטרוניים, מגברים ומעגליreadout , לרבות אפיון חשמלי בתדרים גבוהים ובטמפרטורות קריוגניות.
• פוטוניקה ואלקטרואופטיקה קריוגנית: תכן, ייצור ואפיון של לייזרים, VCSELs, גלאים, אפננים ורכיבים פוטוניים הפועלים עד 4 קלווין ובקצבי תקשורת גבוהים.
• מוליכות-על, SQUID/Josephson ומיקרוגל/THz: פיתוח מודלים, תכן ואפיון של התקנים על-מוליכיים, רכיבי RF/microwave/THz, חישה וקריאת אותות בסביבה קריוגנית.
• תרמיקה, חומרים ומערכות קריוגניות: מחקר בהולכת חום, עומסי חום, ממשקי חומרים, אמינות תרמו-מכנית, ואקום ובידוד, ופיתוח מודלים לתכנון ואופטימיזציה של מערכות קריוגניות.
• אינטגרציה, מידול וSystem-Level Co-design: יכולת לגזור דרישות מערכתיות, לבנות מודלים אנליטיים ונומריים, להגדיר מדדי ביצוע ולתמוך בתכנון ניסויים והוכחות היתכנות משותפות עם התעשייה.
• הכשרת כוח אדם והעברת ידע: הובלת סטודנטים לתארים מתקדמים ופוסט-דוקטורנטים בתחומי הליבה, יצירת רצף ידע והעברה שיטתית של תובנות וכלים לשותפים התעשייתיים.

להצעת הצטרפות ויצירת קשר

חברות וקבוצות מחקר המבקשות להצטרף למאגד מתבקשות להעביר בקשת הצטרפות עד למועד שיפורסם על ידי צוות המאגד. טופס הצטרפות.

אנשי קשר:

אלעד מנטוביץ' [email protected] – NVIDIA

נדב קרפט [email protected] – NVIDIA

לקבלת פרטים נוספים על מסלול המאגדים ניתן לפנות למשה אברהמי מרשות החדשנות, בדוא”ל:
[email protected]