Półprzewodniki, czyli niekończąca się opowieść. O co w ogóle chodzi?

Problem związany z półprzewodnikami dosłownie wywrócił świat motoryzacji do góry nogami. Choć mogłoby się wydawać, że ten problem powinien być rozwiązany już dawno, to jest on bardziej skomplikowany niż mogłoby się wydawać.

W pierwszej kolejności warto zacząć od tego, że półprzewodniki, popularnie nazywane chipami, wytwarza się przeważnie przy użyciu krzemu lub niekiedy germanu. Ich zadaniem jest półprzewodnictwo, co odbywa się poprzez poruszanie ładunków swobodnych w materii pod wpływem przyłożonego napięcia. O aktualnej sytuacji gospodarczej piszemy więcej na stronie głównej gazety.pl.

Zobacz wideo Przepłynęliśmy Odrą ze Strażą Rybacką. "Ryby zdychały na rękach"

Wielkość przewodzenia prądu jest zależna nie tylko od temperatury, ale i od domieszkowania oryginalnego półprzewodnika inną substancją. Ponadto stosuje się również tak zwane domieszkowanie, polegające na zmianie atomu półprzewodnika na odpowiedni atom domieszki, co powoduje pojawienie się nadmiaru bądź niedoboru elektronów, co w konsekwencji prowadzi do wzrostu liczby nośników prądu elektrycznego (elektronów lub dziur) i tym samym spadku oporu właściwego półprzewodnika w danej temperaturze.

 Obecnie największymi producentami półprzewodników są Chiny, Tajwan, Japonia i Korea Południowa. Ich wytwarzanie uruchomiono również w Dreźnie (2021). Ten sukces zawdzięczamy firmie Bosch, która podjęła decyzję o budowie fabryki jeszcze w 2017 roku. Jak podkreślał prezes zarządu Bosch GmBH, obecnie półprzewodniki stanowią przyszłość, ponieważ stosowane są w większości, jak nie każdym elektronicznym urządzeniu codziennego użytku.

Od samochodów i rowerów z napędem elektrycznym (eBike), po sprzęty gospodarstwa domowego i tzw. elektronikę do noszenia (ang. wearables).

Mikroelektronika to przyszłość i kluczowa technologia dla sukcesu wszystkich obszarów działalności Bosch. Otwiera nam drogę do mobilności przyszłości, Internetu rzeczy oraz do tego, co w firmie Bosch nazywamy technologią Invented for life

– powiedział dr. Stefana Hartunga, prezes zarządu Robert Bosch GmBH. Firma widzi w tym potencjał, ponieważ mimo już działającej fabryki chce zainwestować w nią do 2026 roku 3 miliardy euro.

Ten plan ma też przełożenie na światową sytuację. Kryzys, który powstał w przypadku półprzewodników stał się nad wyraz problematyczny. Zerwane łańcuchy dostaw, pożar, pandemia oraz wiele innych czynników sprawiły, że obecne niedobory będziemy jeszcze długo odczuwać. Co gorsza cały czas rosnący popyt na elektronikę nie pozwala na przekierowanie produkcji w inne sektory (np. z elektroniki do motoryzacji). W efekcie Unia Europejska chce stworzyć silny ekosystem dla europejskiego przemysłu mikroelektronicznego. Celem tego działania jest podwojenie udziału Europy w światowej produkcji półprzewodników, z 10 do 20 procent do końca dekady.

Europa może i musi wykorzystać swoją siłę w przemyśle półprzewodników. Dziś, bardziej niż kiedykolwiek, celem musi być produkcja układów scalonych na konkretne potrzeby europejskiego przemysłu, a to oznacza nie tylko chipy na najniższym poziomie nanoskali

– dodał Hartung. To jednak wymaga czasu oraz nieustannej pracy nad rozwojem sektora półprzewodników. Inżynierowie na całym świecie próbują rozwinąć technologię ukierunkowaną na sektor elektromobliności i stworzenie komponentów elektronicznych o wymiarach od 40 do 200 nanometrów. Dodatkowo próbuje się stworzyć czujniki na 300 milimetrowych układach scalonych. Nie jest to proste, ponieważ potrzeba do tego nowych materiałów, które spowodują, że przewodnictwo będzie miało odpowiednią częstotliwość przy zachowaniu odpowiedniej sztywności.

Kolejnym problemem jest zachowanie małego odrzutu produkowanych elementów, gdyż mimo że są one mikroskopijnych wymiarów to koszt ich produkcji do małych nie należy. Dodatkowo – co jest warte podkreślenia – nie produkuje się jednego typu półprzewodników. Jest ich kilka i nie można ich zamieniać między sobą, gdyż mają inne zastosowanie. Ponadto na domiar złego cały proces zajmuje czas. Szacuje się, że zajmuje on od 12 do 15 tygodni.

W efekcie problem półprzewodników jest i jeszcze długo będzie nam towarzyszył. Mimo że zwiększane są nakłady produkcyjne to nadal jest to kropla w morzu potrzeb. Co więcej eksperci rynkowi przewidują, że wraz z rozwojem technologii, w tym m.in. elektromobilności, potrzeby półprzewodnikowe będą coraz większe. Jest jednak szansa, że za rok lub dwa na nowo zostaną określone łańcuchy dostaw oraz wyciągnięte zostaną wnioski z tego co przeżywaliśmy podczas pandemii, a raczej po niej i tym razem nie dojdzie do sytuacji, kiedy magazyny z niezbędnymi elementami produkcyjnymi będą puste.

Więcej o:
Copyright © Gazeta.pl sp. z o.o.