Richard Ižák: Mikroelektronika na Slovensku bola, no neprežila. Únia sa spolieha, že vytvoríme čip, ktorý bude svetovo výnimočný

Vaša firma Continium Technologies nedávno v Bratislave otvorila nové vývojové centrum. S akým cieľom do toho idete? 

Richard Ižák: Náš cieľ je vytvoriť na Slovensku dve kompetenčné centrá so zameraním na dizajn čipov. V januári sme otvorili nové vývojové centrum na Fakulte elektrotechniky a informatiky STU v Bratislave. Druhé pôsobisko plánujeme v Košiciach, kde je naše hlavné sídlo. Keďže je medzi nami viac rodákov z východného Slovenska, chceme rozvíjať firemné aktivity aj v metropole východu. Záleží nám na transfere poznatkov a skúseností smerom na Slovensko a chceme tu vyvíjať prelomové technológie.

Zameriavate sa na vývoj takzvaného analógovo-digitálneho (AD) prevodníka. Môžete nám priblížiť, čo to je? 

Mikroelektroniku by sa dalo rozdeliť na dva veľké obory. Jeden je digitálny dizajn a druhý je analógový. Náš svet je analógový, teda my prichádzame do styku s analógovými signálmi. To, čo vidíme, počujeme a cítime, je analógové, teda napríklad zvuk alebo teplota. Senzory snímajú analógové hodnoty, pričom na druhej strane je počítač, ktorý pracuje s procesormi, ktoré sú digitálne. No a my musíme prechádzať medzi analógovým a digitálnym svetom. Potrebujeme teda AD prevodníky a toto je veľmi špecifická oblasť. Povedal by som, že najťažšia. 

Kedy ste sa AD prevodníkom začali venovať? 

Prvý AD prevodník som navrhol už v rámci mojej diplomovej práce. Bolo to na Univerzite v Ilmenau medzi rokmi 1994 až 1996. Neskôr som striedal niekoľkých zamestnávateľov, až som sa dostal do americkej firmy National Semiconductors, jedného z top päť analógových výrobcov čipov. Tam sme s tímom ľudí vyvíjali čip pre bezdrôtové bázové stanice.

S akým cieľom? 

Kolega mal vtedy dobrý nápad a urobil prvú generáciu špeciálnych sigma delta analógovo digitálnych prevodníkov a ukázal to pri diskusii Nokii a Ericssonu. Tento systém dokázal digitalizovať signál na vysokej frekvencii, teda podstatne jednoduchšie. 

Pri vysokofrekvenčnej technike, napríklad GSM až 4G, totiž signál z antény redukujeme na nižšiu frekvenciu, lebo pri vysokých frekvenciách sme ho nedokázali digitalizovať. Bolo to veľmi energeticky a technologicky náročné. 

Vyvinuli sme v tom období vynikajúci produkt pre National Semiconductors, ktorý mal slúžiť Ericssonu a Nokii pre ich 3G a 4G bázové stanice. Avšak podnik kúpila spoločnosť Texas Instruments a oni vývoj zastavili a pochovali. 

Prečo? Nemali záujem do neho investovať? 

Konkurencia sa kupuje nielen pre prevzatie produktov, ale aj s cieľom eliminovať ich. 

Čo bolo ďalej? 

My sme tomuto produktu verili a od roku 2010, keď nás vyhodili, sme hľadali kapitálové investície. Boli sme v Amerike, no nedarilo sa nám presvedčiť investorov. 

Ako to? 

Pretože ten rozdiel medzi softvérom a hardvérom je ten, že keď sa softvér naprogramuje, hneď sa môže testovať a prípadne preprogramovať. Ale hardvér sa musí najprv nechať vyrobiť. Kým doska príde z Číny, to trvá dva týždne. Potom ju treba osadiť čipmi a merať. 

Čip trvá ešte dlhšie. Výroba toho obrovského waferu [tenký plátok polovodiča, používa sa napríklad na výrobu integrovaných obvodov, pozn. red.], do ktorého sa ožarujú atómy a nanášajú kovové vrstvy, trvá tri mesiace. Teraz, keď bola elektronika preťažená, až šesť. Následne treba wafer rozrezať na čipy a každý zapuzdriť.

Viem si predstaviť, že to je poriadne drahé. Koľko približne stojí výroba prototypu? 

Výrobca čipov TSMC v Taiwane vyrába čipy s rozmerom od 2 až 130 nanometrov. Tie sa dodávajú na waferi, ktorý má priemer 200 až 300 milimetrov a zmestí sa naň okolo dvetisíc čipov.

Výroba čipu s rozmerom dvoch nanometrov je však náročnejšia, preto potrebujeme novšie litografické stroje, ktoré presnejšie ožarujú atómami. Preto wafer starej technológie s 22 až 40 nanometrami stojí približne dvetisíc dolárov. Pri novej je to desaťtisíc dolárov, teda päťnásobok. Ale v tom ešte nie sú započítané litografické masky. 

Masky? 

Tak ako pri analógovej fotografii, obrázok z filmu sa prenáša projekciou na fotografický papier. Podobne sa nanášajú materiálové vrstvy pri každom výrobnom kroku na wafer. Na výrobu čipu je potrebných okolo 40 takýchto masiek. Ožarovanie bórom je jedna maska, fosforom ďalšia a ďalších desať metalizačných vrstiev. Súbor 40 masiek stojí pre staré technológie 500-tisíc dolárov a pre novú 10 až 20 miliónov dolárov. 

To je poriadne vysoká suma. Vy ste sa teda rozhodli, že miliónovú technológiu prenesiete z rúk veľkej americkej korporácie do mesta na východe Slovenska. Bude to fungovať? 

Peter Hospodár: Výroba ostáva na Taiwane alebo v Drážďanoch, no my budujeme dizajnérske centrum, kde sa táto návrhárska kompetencia môže kultivovať aj v spolupráci s lokálnym akademickým a priemyselným ekosystémom. 

Vy máte na starosti otázku stratégie podniku. Akým spôsobom získavate finančné prostriedky na taký drahý vývoj? 

Za posledných 15 rokov sa výrazne zlepšili podmienky aj popularita financovania cez takzvaný venture, čiže rizikový kapitál v skorej fáze vývoja, čo hodnotím veľmi pozitívne. Väčšinou však ide o investície menšieho rozsahu, ktoré sú viac napasované potrebám skôr digitálnych produktov a softvérových riešení.  Keď však hovoríme o financovaní vývoja hardvéru, tak tam je v našom regióne oveľa menej možností, a tým nemyslím len Slovensko. Preto treba hľadať financovanie aj v iných častiach sveta. 

Prečo je to tak? 

Ak chcete vyvíjať softvér, ako napríklad novú mobilnú aplikáciu alebo nejakú platformu či databázu, prototyp sa dá vyvinúť obrazne povedané v garáži za pomerne krátky čas a málo peňazí. Rád používam príklad komunikačnej aplikácie WhatsApp. Jej počiatočný vývoj až po uvedenie na trh trval približne šesť mesiacov a úvodná investícia bola vo výške 250-tisíc dolárov. To je v oblasti hardvéru nemysliteľné. 

Richard Ižák: Vidíte ten kontrast? Už len prototyp s maskami nás stojí 500-tisíc až jeden milión eur. Teda proti softvéru nemáme šancu. Ale bude bežať softvér bez fundamentálnej technológie 5G? 

Prečo je váš projekt dôležitým práve pre 5G? 

Hlavne kvôli tomu, aby sme pomohli širšiemu uplatneniu technológií. Napríklad dnešná 5G sieť je taká energeticky náročná, že sa v niektorých krajinách bázové stanice počas noci vypínajú a ostáva už len 4G sieť. Pri prechode zo 4G na 5G a čoskoro na 6G rýchlosť prenosu dát rastie a vstupuje do nových frekvenčných pásiem, a preto dosah vysielačov v bázových staniciach klesá. To znamená, že bázových staníc, ktoré šíria signál, sa musí inštalovať viac.

Novou vlastnosťou siete je elektronické smerovanie lúčov pre cielenú výmenu dát. Teda prechod na vyšší stupeň technológie rastie násobne. Ak vyrobený čip je funkčne výkonnejší a súčasne menší a energeticky menej náročnejší, tak jeho výrobné a prevádzkové náklady sú nižšie. To umožní rýchlejšie preniknutie 5G a 6G technológie na trh a zlepší cenovú dostupnosť aplikácií napríklad v oblasti priemyslu 4.0, smart miest, tovární, ale aj individuálnej komunikácie.

Vaša spoločnosť sa úspešne uchádzala o financovanie cez program Európskej komisie pre podporu technológií so strategickým významom, takzvaný IPCEI. Pokryje to aspoň sčasti potrebné náklady? 

Peter Hospodár: Európska komisia nás vybrala zo stoviek firiem a spolieha sa na to, že vytvoríme čip, ktorý bude svetovo výnimočný a posilní postavenie a nezávislosť Európskej únie v oblasti polovodičov a mikroelektroniky. Výberový proces trval viac ako dva roky a dnes máme s ministerstvom hospodárstva podpísanú zmluvu na čerpanie financovania vo výške päť miliónov eur, ktoré sa podľa schváleného rozpočtu má ešte zvyšovať. Vývoj hardvéru je totiž nesmierne nákladný. V rámci vývojových aktivít treba zafinancovať aj výrobu a testovanie prototypov, ktoré sú nesmierne nákladné a ich cena sa pohybuje rádovo v miliónoch eur. 

[link url = https://standard.sk/509220/aj-na-slovensku-su-vyznamne-technologicke-firmy-ktore-su-v-hladaciku-unie-vlada-im-poskytla-milionove-financne-prostriedky]

Sú už na Slovensku nejaké skúsenosti s mikroelektronikou? Alebo staviate na zelenej lúke? 

Richard Ižák: Mikroelektronika bola aj na Slovensku, vtedy ešte v Československu, Tesla Piešťany. Ale neprežila. Piešťany boli zavreté niekedy v roku 2009. Dnes tu už fabriky ale nepostavíme, to už nedobehneme. 

Prečo? 

Pretože fabriky dnes stoja miliardy eur. Taiwan je ten, ktorý dostaval prvú fabriku v 80. či 90. rokoch. Ich firma TSMC sa stala najväčšou a najmodernejšou fabrikou na výrobu čipov na svete. Ona je prvá, ktorá uviedla päť a neskôr dva nanometre. 

Peter Hospodár: To sú najmenšie a najvyspelejšie čipy na svete. Cutting-edge technológia [využíva najaktuálnejší a najvyšší vývoj v technologickej oblasti, pozn. red.]. Nové smartfóny, ktoré ako spotrebitelia nakupujeme, obsahujú tieto čipy, teda polovodičové komponenty. 

Richard Ižák: Túto technológiu má Samsung, TSMC a usilujú sa o ňu ešte Číňania. 

O fabriku na výrobu čipov sa snaží aj EÚ. V Chips Act, súbore opatrení Európskej komisie, ktorých cieľom je posilniť postavenie Európy v oblasti čipov, má na to vyhradené miliardy eur. Je to teda nezmysel? 

Európa do Chips Act nasype približne 60 až 80 miliárd eur. Amerika má tiež Chips Act, kde investuje okolo stovky miliárd dolárov a Číňania až okolo 200 miliárd dolárov. 

Kontinentálni Číňania odkúpili manažérov z TSMC, ktorí hovoria jednou rečou, a chceli postaviť fabriku na zelenej lúke, ktorá by bola schopná urobiť 10 a 5 nanometrov. Dali do toho 19,8 miliárd dolárov a tie peniaze spálili.

Takže to vlastne potopili. 

Áno. Dostali inžinierov, preniesli nejaké výrobné procesy, ale nebolo to zohraté. Pretože ak sa niečo frézuje a nesedia tam dva či tri milimetre, tak sa s tým môže človek ešte hrať. Ale tu hovoríme o dvoch nanometroch. Ak masky nie sú presné a posúvajú sa alebo ožarovanie nie je pod určitým uhlom, tak tá technológia zlyhá. 

Peter Hospodár: Samotné kapitálové náklady sú jedna vec. Čítal som analýzu, ktorá predpokladá, že nová fabrika by stála okolo 100 miliárd eur, čo je obrovská suma. Keby sa ale aj našli také prostriedky a niekto v Európe by sa rozhodol postaviť podobnú výrobnú fabriku, komplexita výrobných procesov je taká vysoká, že je veľmi ťažké konkurovať personálnej a technologickej kompetencii, ktorá sa napríklad na Taiwane kumuluje už desaťročia. Je to takmer nemožné.

V celom produktovom reťazci, myslím tým fázy od vývoja prototypu až po používateľský servis, existujú aj iné oblasti s extrémne vysokou pridanou hodnotou, na ktoré sa môžeme zamerať a nepotrebujeme stavať megalomanské výrobné haly.

V čom teda môžeme v Európe preraziť? 

Taiwanci v Európe už boli a chcú sem priniesť pár fabrík, avšak len s určitými technológiami – s výrobou 40 možno 22 nanometrových čipov. Novú fabriku postaví Intel v Nemecku niekde v Brandembursku a hovorí sa tiež o prevádzkach Infineonu, Boschu a Global Foundries v Drážďanoch, na ktoré EÚ cez program IPCEI prispeje jednu až dve miliardy eur. 

Čo môžeme urobiť my, je naučiť študentov, ako sa navrhujú elektronické obvody. My dizajn robíme na počítačoch, teda nepotrebujeme fabriku. Keď je celý čip nakreslený v maskách, tak posielame čipy do výroby. Buď do Erfurtu, Malajzie, alebo na Taiwan. V dizajne je totiž 57 percent pridanej hodnoty, vo výrobe len 23 percent.