polovodiče

Americký polovodičový průmysl očekává do roku 2030 poptávku po 189 tisících nových pracovníků, zatímco dostupných lidí má být zhruba 62 tisíc. Komunitní vysoké školy proto rozšiřují krátké kurzy, certifikace a učňovské programy pro techniky, kteří obsluhují zařízení, zajišťují kontrolu kvality či provoz továren. Školy spolupracují s firmami jako TSMC a Intel na obsahu výuky a snaží se oslovit i středoškoláky nebo pracovníky ze služeb. Arizonský program Quick Start nabízí desetidenní přípravu a absolvovalo jej už 1 500 lidí. Instituce zároveň využívají exkurze do čistých prostor a virtuální realitu, aby uchazeči poznali náročnost práce ve výrobě čipů.

Soukromé firmy výrazně navyšují investice do amerického výzkumu polovodičů, přičemž hlavním motorem je prudká poptávka po čipech pro umělou inteligenci. Applied Materials zvýší investici do nového centra EPIC v Kalifornii z původně plánovaných 4 na zhruba 5 miliard dolarů; další velké projekty chystají Micron a SK hynix. Deset největších polovodičových společností letos podle firmy investuje do výzkumu celkem 67 miliard dolarů, což převyšuje federální podporu z programu CHIPS. AI zároveň slouží jako nástroj pro rychlejší hledání materiálů, simulace i návrh výrobních zařízení. Nová centra spojují dodavatele technologií přímo se zákazníky, aby zkrátila cestu od objevu ke komerčnímu čipu, avšak menší firmy mohou mít k těmto kapacitám omezenější přístup.

Evropské start-upy rozvíjejí ultrarychlé femtosekundové lasery, které mají využití při výrobě pokročilých čipů, telekomunikační infrastruktuře i datových centrech. Litlitu v Litvě plánuje otevřít továrnu s kapacitou až 3 000 laserů ročně, zatímco německý RayVen vyvíjí dvoumikronové lasery pro přesnější zpracování křemíku s menší spotřebou chemikálií a vody. Švýcarský Menhir Photonics automatizuje výrobu miniaturních laserů pro synchronizaci sítí, včetně budoucích systémů 6G. Růst podporuje evropská snaha posílit polovodičový řetězec, odborníci však upozorňují, že hlavním motorem zůstává tržní poptávka, nikoli technologická suverenita.

Evropská unie rozšiřuje AI továrny, gigatovárny a datová centra, čímž prudce zvyšuje poptávku po nejvýkonnějších čipech. Ty však Evropa z velké části nevyrábí a u pokročilých procesorů závisí na amerických návrhářích, zejména Nvidii, a asijských výrobcích. Připravovaný Chips Act 2.0 má vedle podpory výroby posílit domácí poptávku a propojit producenty čipů s průmyslem. Původní cíl dosáhnout do roku 2030 pětiny světové výroby čipů je přitom podle auditorů nepravděpodobný. Odborníci doporučují neusilovat o úplnou soběstačnost, ale diverzifikovat dodavatele, rozvíjet strategické kapacity a omezovat zranitelnost vůči jednotlivým zemím či firmám.

Americký kontrolní úřad GAO upozornil, že zákon CHIPS and Science Act přináší pokrok hlavně ve výstavbě výrobních kapacit, zatímco podpora výzkumu a vývoje výrazně zaostává. Ministerstvo obchodu dosud vyplatilo přibližně 507 milionů z 11 miliard dolarů určených na výzkum a podle GAO nezveřejnilo dostatečný plán pro naplnění zákonných cílů. Nová administrativa zároveň zrušila většinu prostředků plánovaných pro konsorcium Natcast a Národní centrum polovodičových technologií. Výrobní projekty naproti tomu čerpají peníze podle splněných milníků a většina z nich má být dokončena do roku 2028. Odborníci varují, že dlouhé odklady mohou oslabit americké technologické vedení ve prospěch Asie a Evropy.

Projekt Common Earth, na němž spolupracují Michiganská univerzita a Imec, hledá náhrady za kritické suroviny i za fluorované látky PFAS používané při výrobě polovodičů. Výzkumníci se zaměřují mimo jiné na hafnium, jehož dostupnost závisí na vedlejší produkci zirkoniového a jaderného průmyslu, a na vzácné zeminy využívané v ochranných povlacích výrobních zařízení. Zvažují dusíkaté prekurzory bez fluoru, alternativy k hafniu a filtrační technologie pro zachytávání PFAS z odpadních vod. Odlišné materiály mohou zhoršit některé parametry tranzistorů, proto mají pomoci úpravy obvodů, architektur a řízení spotřeby. Součástí snahy je také modulární návrh čipů s využitím čipletů, který by mohl omezit závislost na jediných dodavatelích a zvýšit dostupnost výroby.

Vědci zkoumají topologické Weylovy polokovy jako možnou náhradu měděných propojení v stále menších čipech. Měď pod šířkou zhruba 40 nanometrů ztrácí vodivost kvůli častějším srážkám elektronů. Nanodrátky z arsenidu niobu naopak při zmenšování průměru vykázaly nižší elektrický odpor, protože se více uplatňuje chráněné vedení po povrchu materiálu. Drátek široký 40 nanometrů měl při pokojové teplotě asi o 70 procent nižší rezistivitu než objemový monokrystal. Materiál zatím nepřekonal nejlepší desetinanometrové měděné spoje, ale podle odhadů by je mohl předčit kolem průměru 12 nanometrů. Praktické využití komplikuje toxicita arsenu i výrobní postup neslučitelný se současným zpracováním čipů.