Utan halvledare stannar världen
Utan halvledare stannar världen, i alla fall som vi är vana att se och röra oss i den. Det lilla chippet finns i stort sett i all elektronik som vi har omkring oss till vardags – de finns till exempel i strålkastare, mobiler, LED-lampor och olika typer av maskiner. Nu är KTH med och bygger en pilotlina i Europa för just halvledare.
– All teknik i framkant och för framtiden baseras egentligen på halvledare, säger Mikael Östling, professor i mikroelektronik och tidigare prorektor vid KTH. Han var också strategisk rådgivare i den stora EU-satsningen för pilotlinan för krafthalvledare .
Mikael Östling tar emot i Electrum i Kista som hyser Electrumlaboratoriet där halvledare framställs. Han var med och planerade KTH:s verksamhet när labbet startade för snart 40 år sedan och han har sett hur utveckling, efterfrågan och tillverkning av halvledare gått i cykler genom decennierna.
Under pandemin uppstod en skriande brist på halvledare och Europas sårbarhet och beroende av asiatiska tillverkare, främst Taiwan, blottades.
Startar i vår
För ett år sedan beslutades att KTH, som ett av fyra svenska universitet, skulle vara med och bygga en fjärde pilotlina, testlina för produktion i mindre skala, inom EU-programmet Chips JU. Tanken är att tillverkningen ska starta under våren och projektet ska pågå i fem år.
– Det handlar om krafthalvledare av kiselkarbid som vi här kan bidra med. Allting görs i Electrumlaboratoriet där vi har en väletablerad maskinpark som vi kommer uppgradera till viss del för att skala upp tillverkningen, säger Mikael Östling och tillägger att professor Per-Erik Hellström är den som leder den teknologiska utvecklingen av pilotlinan.
Elmotorer, laddstolpar, spårbunden trafik, elbilar är några av användningsområdena där den här typen av halvledare efterfrågas i allt högre grad.
– Vi jobbar också med halvledarteknologi för AI som helhet. Det kan sitta 10-tals miljarder transistorer i ett chipp vars utveckling vi på KTH kan bidra med – det är ju fantastiskt och ett bra läge just nu. Med drömmen om att göra ”semiconductors great again” hoppas han att man förstår vidden av de möjligheter som ligger i den här tillverkningen och är redo att satsa. EU och Sverige har ett mycket stort behov av utbildade personer inom halvledarområdet.
Det är ju det här världen skriker efter, säger han och påtalar vikten av att samtidigt inte konsumera för mycket av jordens resurser.
Krafthalvledare med de nya materialen kiselkarbid eller galliumnitrid är mycket energieffektiva och en ökad global användning innebär att varje procent skulle ge en energieffektivitetsvinst motsvarande på 100 medelstora fossileldade kraftverk, enligt Mikael Östling.
– Vi jobbar också tillsammans med respektive ledning för Chalmers och Lunds universitet för att etablera en svensk halvledarstrategi, något som de flesta andra EU länder redan har.
Cirkeln är sluten
Längre bort i korridoren sitter Carina Zaring. Hon är sedan den första september i fjol föreståndare för Electrumlaboratoriet. Hon har genom åren som forskare och i en rad olika roller använt sig av Electrumlaboratoriets forskningsinfrastruktur och möjligheter. Redan som doktorand på KTH, efter att ha läst teknisk fysik i Uppsala, flyttade hon med till det nystartade labbet 1987.
– Cirkeln är sluten känns det som när jag började jobba här igen. Electrumlaboratoriet är fantastiskt och i min roll som föreståndare ingår att göra det ännu starkare.
Idag används laboratoriet av en rad forskare, företag, innovatörer och uppfinnare.
– Det är väl ungefär häften från näringslivet och hälften från akademin.
Carina Zaring utvecklar en affärsmodell för Electrumlaboratoriet så att fler ska lockas att använda det för sin forskning med en rad såväl teknologier som tillämpningar. Man hoppas på fler forskare inifrån KTH och i samarbete med andra laboratorier. – Det är givetvis en balansgång eftersom vi inte är vinstdrivande. Men man önskar ju verkligen att fler kan få nytta av den maskinpark vi har. Jag försöker se till helheten.
För att förstå varför föreslår jag en hisspitch.
– Det är en fullt utrustad halvledarinfrastruktur både för industri och akademi. Labbet är unikt eftersom det är öppet för alla. Stora projekt såväl som små är välkomna.
Vi går en liten rundtur och tittar igenom fönstret där forskare iklädda renrumskläder från topp till tå rör sig mellan olika maskiner.
Carina Zaring berättar att i renrummet, som just är vad det låter som – ett mycket rent rum rör sig kanske mellan 1000 och 10 000 partiklar per kubikfot, beroende på krav, medan utanför laboratoriets glasväggar är det 300 000 partiklar.
Där halvledarna tillverkas är det tyst och maskinerna surrar. Och Carina Zaring konstaterar:
– They make the world go round.
Text: Jill Klackenberg (jillk@kth.se)
Foto: Christer Gummeson