כוחה של החדשנות הישראלית מוערך וידוע בכל רחבי העולם. אחד התחומים החזקים בישראל המתפתחים בקצב מהיר הוא תחום הפוטוניקה - מדע ויישומים העוסקים בשימוש במאפייני האור ורתימתו להיבטים טכנולוגיים ותעשייתיים.
פוטוניקה הינה המדע של רתימת תכונות האור לטובת האנושות. תחום הפוטוניקה כולל מדעים וטכנולוגיות לצורך יצירה, פליטה, גילוי, איסוף, העברה, אפנון והגברת אלומות של פוטונים. בתחום אורכי הגל מ- THz ועד קרני גמא וקרני X. השליטה בקרינה מתבצעת בעזרת רכיבים פוטוניים פאסיביים כגון אלמנטים אופטיים וסיבים אופטיים ורכיבים אקטיביים כגון לייזרים, גלאים, מודולטורים ועוד.
תחום הפוטוניקה הוא מהתחומים הטכנולוגיים הצומחים ביותר בעולם בשנים האחרונות. קצב ההתפתחויות הטכנולוגיות בו גבוה מאוד והוא נחשב כמוביל החדשנות בכל תחומי החיים. התחום מהווה יכולת ליבה ביישומים רבים כגון: רפואה, חקלאות מדייקת, ביטחון, חקר החלל והיקום, אבטחת גבולות, תקשורת, רכבים אוטונומיים, אנרגיה, ניטור תזוזות הפלטות היבשתיות, ניטור הרכב האטמוספירה, טכנולוגיות קוונטיות ועוד.
איגוד פוטוניקס ישראל פועל בשת"פ עם ISORAD המרכז הישראלי לפוטוניקה מתקדמת-נחל שורק. בחזון האיגוד: העצמה ושילוב גורמי הפוטוניקה בישראל ביחד עם קידום שותפויות אסטרטגיות בינ"ל, לקידום צמיחה משמעותית של תעשיות הפוטוניקה ושל הכלכלה הישראלית. יו"ר משותפים של האיגוד הם היזם דן וילנסקי שהקים בישראל וניהל את אפלייד מטריאלס, KLA ועוד, וחיים רוסו, לשעבר מנכ"ל אלאופ וסגן נשיא בכיר של אלביט מערכות.
פריצות דרך משמעותיותבשנת 2022
* פותחו לייזרים רבי עוצמה עבור כורי היתוך גרעיני. כורים אלה יאפשרו ייצור לא מזהם, של אנרגיה ובהיקף גדול.
* הועמק חקר היקום באמצעות טלסקופ החלל JWST, בעל יכולת לחישה בתחום רחב של קרינת התת-אדום ועד 28µm. יכולת זו כבר הביאה לחשיפת גלקסיות קדומות, תצפית של תהליך מיזוג גלקסיות, העמקת הידיעה על מהות החורים השחורים ולתיקוף נוסף של תורת היחסות.
* מזעור באמצעות רכיבים פוטוניים משולבים, מוביל עתה לשילוב במכוניות אוטונומיות, של מערכות צילום באורכי גל שונים ביחד עם אמצעי Radar ו-LiDAR וכל אלה בנפח ומשקל קטנים.
* מחקר משותף של האוניברסיטה העברית בירושלים ואוניברסיטת וינה לטכנולוגיה, הוליד שיטה ללכידה כמעט מושלמת של אור, באמצעות שכבה דקה. לפיתוח זה צפויים יישומים במערכות להמרת אנרגיית השמש וברבים נוספים.
* בשנת 2023 טכנולוגית Metalenses צפוייה להיכנס לשוק הסמארטפונים. זו טכנולוגיה המאפשרת ליצור בליטוגרפיה, אלמנטים אופטיים דקים הבנויים ממרכיבים להם מקדמי שבירה שונים ובאמצעותם נשלטת חזית גל האור. השימוש בטכנולוגיה זו תאפשר הקטנת המערך האופטי ובנוסף ביצוע של מיקוד אוטומטי מהיר מאוד ואף בקצבי וידאו.
* סוכנות החלל הצרפתית שיגרה לוויין המונע באמצעות מפרש שמש. האנרגיה המניעה היא רוח השמש המכילה פוטונים אשר פוגעים במפרש ומפעילים עליו לחץ.
צמיחה שנתית של יותר מ-25%
מוסדות המחקר ותעשיות הפוטוניקה בישראל ובעולם, פועלים להביא לבגרות שתי טכנולוגיות אשר יעמיקו משמעותית את היקף השימוש במרכיבים פוטוניים: האחת, שימוש בטכנולוגיות קוונטיות לצורך מחשוב, תקשורת, מדי תאוצה, הצפנות וסימולציות, זאת בנוסף לשימושים בסנסורים פוטוניים קוונטים שכבר נמצאים בשימוש. השנייה היא פוטוניקה משולבת – Integrated Photonics. טכנולוגיות חדשות אלו מאפשרות מזעור רכיבים פוטוניים פסיביים ואקטיביים ברמת מעגלים משולבים. בחלק מהמקרים טכנולוגיה זו תשמש לצורך שדרוג היכולות של רכיבים אלקטרוניים (more Moore). הערכות לשוק זה בחומש הקרוב הן להגעה לכ-2.25 מיליארד אירו בשנת 2025, תוך צמיחה שנתית של מעל 25%. על פי הערכות שונות מזעור הפוטוניקה יאיץ את השימוש בפוטוניקה כפי שמזעור האלקטרוניקה השפיע על תעשיית האלקטרוניקה.
הפוטוניקה בעולם
מכירות הפוטוניקה בעולם בשנת 2020 עלו על 700 מיליארד דולר עם צפי של 900 מיליארד דולר לשנת 2025. קצב הצמיחה בחומש האחרון עמד על 7.5% והוא כפול מקצב הצמיחה הממוצע של כלכלות המערב. תעשיית הפוטוניקה העולמית מעסיקה 2.5 מיליון עובדים, כאשר באירופה מועסקים כ-390 אלף עובדים.
גישת האיחוד האירופאי רואה בפוטוניקה כמרכיב חיוני לקידום הכלכלה ואיכות החיים. באיחוד האירופאי מזהים אתגרי טכנולוגיות וחדשנות פוטוניות בתחומים הבאים: חומרי גלם לתעשיית הפוטוניקה, התקנים וטכניקות ייצור, טכנולוגיות ושיטות ייצור עבור רכיבי פוטוניקה משולבת, וכן גישות תכנון וטכנולוגיות שיאפשרו שימוש ברכיבים פוטוניים במספר רב של יישומים. אתגר נוסף הוא הכשרה למיומנות גבוהה של אנשי מקצוע, לעיסוק במחקר ובתעשייה הפוטונית. ראוי לציין כי אתגרים אילו הינם במידה רבה גם רלוונטיים למחקר ולתעשייה הפוטונית הישראלית.
פוטוניקה בישראל
בישראל יש כיום כ-450 חברות פוטוניקה פעילות, בהן 20 חברות המעסיקות מעל 500 עובדים, כ-50 חברות המעסיקות כ-100 עובדים ומעל 350 חברות קטנות (חלקן חברות הזנק). היקף המכירות שלהן מוערך בכ-6 מיליארד דולר. תחומי הפעילות העיקריים שלהן הם: רפואה (הקבוצה הגדולה ביותר), חקלאות מדייקת, מערכות אוטונומיות, ביטחון, מיקרו-אלקטרוניקה, מטרולוגיה, תקשורת, רכיבים, קיימות ועוד. לאקדמיה בישראל עוצמה חזקה מאוד ומוניטין בתחום. חלק נכבד מהמוצרים נשענים על מחקרים ופיתוחים שבוצעו בה.
בישראל פועל המרכז הישראלי לפוטוניקה מתקדמת ICAP כזרוע של איסורד (חברה ממשלתית שמטרתה לשווק טכנולוגיות שפותחו במרכז למחקר גרעיני שורק).ICAP משמש כמרכז לתכנון וכמעבדה לאומית המפתחת רכיבים פוטוניים ומוצרים פוטוניים כמו סיבים אופטיים, לייזרים מסוגים שונים.
כוח אדם בתעשיית הפוטוניקה בישראל
שוק העבודה הפוטוני בישראל מוערך בכ-20 אלף עובדים, מתוכם כ-5,000 בתחומי ההנדסה והפיתוח. יש מחסור ניכר בכוח עבודה מקצועי ולכך יש ביטוי בביקוש לעובדים המיומנים בנגזרות השונות של הפוטוניקה. הנחת צמיחה שמרנית (בדומה לאירופה) מראה על צורך שנתי בישראל של כ-650 מהנדסים חדשים בתעשייה. זאת אל מול רק כ-100 מהנדסים המסיימים עם בסיס כלשהו הנובע מלימוד במסלולי התמחות בפוטוניקה בשלבים המתקדמים של לימודי התואר.
המחסור החריף קיים גם ברובדי הטכנאים והמכשירנים. במסלולי הלימוד הטכנולוגיים של מערכת החינוך, אין לימודי פוטוניקה. גם במסלולי ההכשרה המקצועית למבוגרים של משרד העבודה, לא קיימים מסלולי פוטוניקה. ההתפתחויות המהירות בטכנולוגיות הפוטוניות והשימוש הנרחב בהן, מחריפות עוד יותר את הבעיה משום שבהיעדר תוכניות עדכון ורענון, המיומנויות שנרכשו מאבדות במהירות את הרלוונטיות שלהן. התעשיות מתמודדות עם אתגרים אילו באמצעות יצירת תוכניות הכשרה ורענון פנים ארגוניות. ואולם, הביקוש הרב לעובדים, גורם למעברים רבים ותכופים של בעלי המקצוע בין התעשיות ועקב כך התעשיות נהנות רק באופן חלקי מהשקעתן.
הפוטוניקה כקטר כלכלי
לפוטוניקה יש פוטנציאל עצום להוות קטר כלכלי עבור מדינת ישראל. למימוש הפוטנציאל יש צורך בהרחבה ניכרת של מאגר כוח האדם המקצועי ובעדכונו המתמיד (Life Long Learning) בהתפתחויות הטכנולוגיות הרבות והמהירות.
תוכנית הפעולה של Photonics Israel-PI
PI הגדירה את היעוד שלה בחיזוק תחום הפוטוניקה בישראל והפיכתו למנוע צמיחה למשק. במקביל לסיוע לתעשייה באיתור שותפויות אסטרטגיות, קיום וובינרים חודשיים וכנסים בינלאומיים, אנו פועלים לחיזוק והגדלת ההון האנושי שהם בהחלט מרכיבים מרכזיים להשגת המטרה. האיגוד פועל להקמת ביה"ס ללימודי המשך בפוטוניקה. אנו קוראים למהנדסים החדשים והוותיקים להשתלם ולהתעדכן בחידושי הפוטוניקה ולהשתתף בקורסים.
הכותב שלמה גלזר הוא מנהל איגוד הפוטוניקה הישראלי –Photonics Israel - PI
