Aby už auta na linkách nikdy nestála. ČVUT ukázalo laboratoř na výrobu čipů

Fakulta elektrotechnická ČVUT (FEL) otevřela nanoelektrickou laboratoř, která bude vychovávat experty pro špičkový polovodičový průmysl. Vykročila tak na cestu, jejímž smyslem je posílit domácí výrobu polovodičů včetně čipů. Absolventy si mezi sebou rozeberou malé i velké firmy zabývající se v Česku výrobou mikročipů, optických komponent a elektronických součástek, například společnosti ON Semiconductor, SQS Vláknová optika či Hitachi Energy Czech Republic.

„NANOLAB zvýší naše poznání o nových technologiích a výzvách, které má naše společnost před sebou. Připravujeme například spolupráci na vývoji antireflexních vrstev pro solární články, pomůže nám to i v projektech s diamantovou elektronikou, která vyniká vysokou odolností. Další oblastí uplatnění jsou kosmické technologie, ve kterých se angažuje veřejný i soukromý sektor,“ vysvětluje Pavel Hazdra, vedoucí katedry mikroelektroniky FEL ČVUT, potenciál výzkumu a šíři aplikací, na jejichž vývoji se budou budoucí odborníci podílet.

Fakulta začala na nové laboratoři pracovat v roce 2017 a loni ji měla v testovacím režimu. Speciální prostor je specifický například tím, že v něm musí panovat naprostá čistota, aby částečky prachu neovlivnily „výrobu“ jednotlivých vrstev, z nichž se skládá čip, a která probíhá na atomární úrovni. Vyučující i studenti tak chodí v pláštích a do samotné nanolaboratoře vcházejí přes „přechodovou komoru“. Laboratoř má také vlastní generátor a zásobník dusíku.

V místnosti jsou připraveny unikátní přístroje z oblasti bezmaskové optické litografie, depozice atomárních vrstev (ALD) a hlubokého leptání reaktivní plazmou. „Některé z přístrojů dosud v ČR nebyly, například nejnovější model optického litografu s přímým zápisem. Technologie ALD má výhodu velmi šetrného vkládání vzorků pomocí přechodové komory umístěné v dusíkové atmosféře a také v monitorování růstu jednotlivých vrstev s možností tento růst zastavit při dosažení určitého počtu atomárních monovrstev,“ přibližuje práci Hazdra.

Laboratoř, která stála 40 milionů korun, už také zahájila spolupráci s National Taiwan University of Science and Technology, která provádí nedestruktivní měření biologických látek pomocí takzvané Ramanovy spektroskopie.

„Tato technologie má schopnost zesílit signál s pomocí úpravy povrchu a my v rámci projektu vytváříme v laboratoři dielektrické vrstvy, které umožní lepší detekci biologických látek. Ačkoli se stále jedná o základní výzkum, je zde již přesah i ke konkrétní aplikaci v oblasti medicíny; s pomocí této spektroskopie je totiž možné detekovat i nádorové buňky,“ přibližuje vedoucí laboratoře Jan Voves již probíhající výzkum s tchajwanskou univerzitou.

Výhodou nové laboratoře je podle fakulty to, že ač byla její výstavba nákladná, v budoucnu si na sebe dokáže do značné míry vydělat sama. Ačkoliv v prvních pěti letech nemůže být kvůli využití grantů využívána na komerční provoz, výzkum pro různé vědecké instituce může FEL pomoci přinést úhradu nákladů na materiál a servis jednotlivých zařízení.

A po pěti letech bude moci fakulta využít laboratoř i komerčně, například pro firmy, které potřebují navrhnout uspořádání integrovaných systémů pro novou aplikaci v automobilovém či stavebním průmyslu tak, aby bylo nové uspořádání efektivní z hlediska nákladů i výkonu a množství potřebného napájení například právě v automobilové průmyslu.

„Taková aplikace dokáže například hlídat, zda řidič jede podél čáry na silnici nebo už z ní vybočuje, a upozornit ho na to či sama tuto výchylku zkorigovat. Umí také třeba rozpoznat, v které místnosti je příliš chladno, a spustit v ní kotel na ohřev vody,“ vysvětluje Voves.

V delším časovém horizontu může nanolaboratoř pomoci také v posílení vlastní výroby čipů. „Tím, že tuzemské firmy budou moci zaměstnat vysoce kvalifikované odborníky a díky nim třeba rychleji rozšířit výrobu, nebo tato technologická základna může pomoci přilákat novou firmu, aby v Česku rozjela novou výrobu. Je to však výhled na další tři až pět let,“ dodává Voves.

Právě kvůli nedostatku čipů totiž musely tuzemské automobilky v poslední době zvolnit výrobu a podle Sdružení automobilového průmyslu tím český autoland přišel o 300 tisíc nových vozů, o které byl na trhu zájem.

Tuzemské společnosti s tímto optimistickým pohledem souhlasí. „Vznik nové laboratoře je pro naši společnost rozhodně vítaný. Neustálý rozvoj firmy jak z hlediska navyšování výrobních kapacit, tak i z hlediska vývoje moderních technologií vyžaduje pracovníky vzdělané v souvisejících oborech. Takoví absolventi by nám výrazně pomohli při vývoji nových technologií pro výrobu moderních čipů i v rozšíření výroby,“ říká například Aleš Cáb, výrobní ředitel ON Semiconductor Rožnov, který vyrábí součástky pro automobilový průmysl, komunikační sítě i třeba inventory do solárních panelů, které mění při výrobě elektřiny stejnosměrný proud na střídavý.

Za dobrou investici pro českou ekonomiku považuje vznik laboratoře také Vítězslav Lukáš, generální ředitel technologické společnosti ABB. „Taková investice se Česku může mnohonásobně vrátit nejen v absolventech s unikátní zkušeností, ale i v možných výsledcích vývoje a výzkumu. My se věnujeme řadě průmyslových oblastí, a proto i absolventi se zkušeností s nanoelektrickými technologiemi mohou být zajímavými posilami do našich týmů,“ říká Lukáš.

Mít zkušené odborníky a vývoj se podle něj vždy vyplatí. „Protože ať dělají v jakékoli organizaci a oboru – a nemusí jít jen o výrobu mikročipů –, přináší jejich práce zpravidla vysokou přidanou hodnotu a tím prospívá i celé ekonomice,“ dodává.