Sciencemag.cz
Doporučujeme
Slovo polovodič se v poslední době stále častěji skloňuje v médiích. Jen v Čechách za měsíc září vyšlo téměř 500 článků s tímto tématem, přičemž více než 50 z nich se týkalo české firmy onsemi nebo amerického polovodičového gigantu stejného jména. Mateřská společnost totiž zvažuje do vývoje této technologie na Moravě investovat v přepočtu neuvěřitelných 44 miliard korun, což by znamenalo jednu z nejvýznamnějších investic v České republice. Výzkumné aktivity a spolupráci v Rožnově přitom pomohla v počátcích nastartovat svou podporou Technologická agentura ČR (TA ČR).
onsemi je světovým lídrem v polovodičích na bázi karbidu křemíku (SiC) a český výzkum a vývoj v tom hraje významnou úlohu. Přitom začátky onsemi v Česku mohly působit tak, že se bude jednat především o výrobní podnik. K zásadní změně v přístupu přispělo získání podpory Technologické agentury ČR (TA ČR) v Programu ALFA. onsemi rozšířila svůj záběr i do výzkumných a vývojových aktivit a díky tomu se jim stále daří vytvářet vyšší přidanou hodnotu. Pokud by se navíc její americká mateřská společnost rozhodla v Rožnově dále investovat, stala by se onsemi také podle české vlády jedním z pilířů restartu Česka. „Investice do výroby čipů je něco, co potřebuje Česká republika, co potřebuje Evropa a co by zvýšilo naši konkurenceschopnost,“ řekl předseda vlády Petr Fiala po říjnové návštěvě společnosti.
„Aktuálně zvažovaná investice dvou miliard dolarů do rožnovské polovodičové výroby je opravdu historický úspěch, za kterým je řada let našeho vlastního výzkumu a vývoje, a považujeme za důležité, že jeho neodmyslitelnou součástí byla a je podpora TA ČR,“ sdělil na začátku rozhovoru Michal Lorenc, vedoucí projektů výzkumu a vývoje onsemi – v ČR reprezentované společností ON SEMICONDUCTOR CZECH REPUBLIC, s.r.o.
ON SEMICONDUCTOR CZECH REPUBLIC, s.r.o. (dále též onsemi) je následovníkem firmy TESLA Rožnov, která vyráběla elektronické součástky od šedesátých let dvacátého století. Název firmy rezonuje poslední rok ve společnosti právě díky výši zvažované investice. Do hledáčku TA ČR se ale dostala mnohem dříve díky mapování inovačních kapacit (INKA). INKA jako nástroj pro analýzu oblasti výzkumu a inovací v Česku už v roce 2014 zjistila potenciál onsemi a upozornila na možný úspěšný vývoj celé firmy, jak z ekonomického, tak i VaV hlediska. Potvrzení přinesla opětovná návštěva společnosti v roce 2018, kdy firma pokračovala v zavádění nových (moderních) výrobních technologií pro polovodičové součástky. To vedlo ke zvýšení kapacity výroby, snížení nákladů na vyrobenou součástku, zvýšení produktivity a posílení dlouhodobé konkurenceschopnosti.
Unikátní technologie vznikla s podporou TA ČR
Před téměř třinácti lety byl prvním programem čerstvě vzniklé Technologické agentury ČR pro podporu aplikovaného výzkumu Program ALFA a shodou okolností právě ON SEMICONDUCTOR CZECH REPUBLIC získala pro svoji výzkumně vývojovou spolupráci s Masarykovou univerzitou podporu a uzavřená smlouva měla číslo 1, tedy přesněji 20110001. Projekt začal v roce 2011, trval tři roky a podpora ze státního rozpočtu byla ve výši 21 mil. Kč. Hlavním výsledkem projektu s názvem „Struktury SOI pro pokročilé polovodičové aplikace“ byla nová technologie výroby struktur nazývaných Silicon-On-Insulator (SOI), česky křemík na izolantu, zahrnující unikátní procesy spojování (bondingu) povrchů křemíkových desek s vytvářením funkčních struktur vrstev izolantu utopených v monokrystalickém materiálu. „Náklady na výrobu naší SOI desky jsou významně nižší než konkurenční nabídka za desku se shodnou specifikací. Využití SOI technologie dává stále perspektivu využití křemíku pro výkonová polovodičová řešení a my tím konkurujeme těm nejvyspělejším světovým technologiím,“ říká Michal Lorenc.
Technologie SOI se v Rožnově stále využívá a představuje základ pro rozvoj výroby čipů na bázi křemíku – umožňuje totiž vytvořit souvislou izolační vrstvu ve zvolené hloubce pod povrchem desky. Tato izolační vrstva pak nachází uplatnění zejména v pokročilých integrovaných polovodičových technologiích, kde umožňuje významně zmenšit rozměry součástek, zlepšit jejich parametry, robustnost, odolnost a spolehlivost. Čipy využívající touto technologii jsou vhodné pro prostředí s vysokou provozní teplotou a jsou velmi odolné vůči radiaci. Polovodiče typu SOI tak nacházejí své uplatnění v různých odvětvích jako je astronautika, letecký průmysl, automobilový průmysl a v řadě dalších.
I po letech je technologie stále aktuální
I přesto, že od ukončení projektu podpořeného TA ČR uplynulo více než 10 let, jedná se stále o přelomový projekt s velkým dopadem a perspektivou pro růst výroby. O tom ostatně svědčí to, že i přes nesmírně dynamický vývoj polovodičové techniky jsou jeho výsledky stále živé a aktuální – do roku 2020 byly již zmíněné SOI desky hlavním produktem s největší přidanou hodnotou rožnovského onsemi.
„V roce 2016 onsemi realizovalo úspěšnou akvizici americké firmy Fairchild Semiconductor, což byl mimochodem následovník původního Fairchildu, který v roce 1959 uvedl na trh první komerčně využitelný integrovaný obvod. Získali jsme tak základní know-how pro výrobu součástek na bázi karbidu křemíku. Naším úkolem v Rožnově bylo vyvinout substrát pro výrobu těchto součástek, protože tehdejší ceny na trhu byly velmi vysoké. Navíc se jednalo o materiál s velmi omezenou dostupností a spojený s důslednou ochranou IP, takže jsme se sami vyhýbali publicitě o „karbidu křemíku“, a proto je název jednoho z dalších klíčových projektů podpořených TA ČR tak kostrbatý a jen odborník pochopí, že za slovy „Výzkum a vývoj objemových polovodičových materiálů s velkou šířkou zakázaného pásu,“ se skrývá právě vývoj technologie výroby leštěných desek karbidu křemíku,“ vysvětluje s úsměvem Michal Lorenc.
Projekt skončil velmi úspěšně, k implementací výsledků došlo bezprostředně po jejich dosažení. Od roku 2021 zahájilo rožnovské onsemi výrobu těchto desek a výrobní kapacity od té doby meziročně podstatně navyšuje s celkovými investicemi přes 7 miliard korun.
Technologické světové prvenství
„Aktuálně zvažované miliardové investice korporace onsemi v Rožnově jsou zaměřeny na tento program výroby karbidu křemíku. Samozřejmě, podpora výzkumu a vývoje od TA ČR byla velmi významná a napomohla rozsáhlým investicím onsemi do výzkumně-vývojové linky pro SiC krystaly a desky, které v celkovém objemu přesáhly 300 mil. Kč. Nově vyvíjené procesy jsou samozřejmě spojeny s potřebou zcela nových špičkových zařízení. Například jsme jako první na světě realizovali průmyslovou aplikaci procesu štípání SiC desek pomocí laseru, což byl vývoj, který proběhl také v rámci projektu podpořeného TA ČR, tentokrát v roce 2018. Tento unikátní proces je základem naší světové konkurenceschopnosti. Součástí úspěchu pak bylo promyšlené převedení jedinečného výzkumně-vývojového poloprovozu do velkoobjemové výroby s následnými obrovskými investicemi na rozšíření výroby, co se týče její způsobilosti i kapacit.“ podotýká Michal Lorenc.
Předpoklady hovoří o tom, že rožnovská firma onsemi by v roce 2023 mohla dosáhnout obratu přes 8 miliard korun. A za tímto téměř padesátiprocentním meziročním růstem je konkrétně využití vyvinutých technologií pro výrobu polovodičových desek karbidu křemíku. Současný vývoj se ale v žádném případě nezastavil a mimo jiného pokračuje i v podobě výzkumu a vývoje technologií pro růst epitaxních vrstev SiC a technologií na SiC deskách průměru 200 mm.
Podpora TA ČR přináší přidanou hodnotu
Podpora TA ČR v případě společnosti onsemi znamenala nejen získání finančních prostředků potřebných na výzkum a vývoj nových technologií, ale měla také motivační efekt pro zapojení dalších výzkumných organizací do VaV aktivit. Dále společnost také díky kvalitním a atraktivním výstupům projektu podpořeném v Programu ALFA přesvědčila mateřskou firmu o nutnosti investovat významné prostředky (celkově 10 mld. Kč) do dalšího rozvoje firmy. Lze tedy říci, že původní dotační prostředky ve výši 21 mil. Kč na výzkum a vývoj nových technologií měly značný pákový efekt, neboť přinesly mnohonásobně vyšší investici ze strany zahraniční matky firmy, už v počáteční fázi ve výši cca 300 mil. Kč. To znamená výchozí pákový efekt min. 10:1, který byl ale v následujících letech ještě řádově vyšší, pokud započítáme i následující investice do rozšiřování výroby.
Společnost je stále inovativní, dokáže ve svém oboru držet krok s celosvětovou konkurencí a její příběh ukazuje, že zahraničně vlastněné společnosti, které se původně zaměřovaly na výrobu, mají stále větší ambice rozšiřovat svůj záběr i do výzkumných a vývojových aktivit. Díky tomu se jim daří vytvářet vyšší přidanou hodnotu a stávají se tahouny firemních investic do VaV. Tento trend na celonárodní úrovni potvrzuje i mapování inovačních kapacit INKA 3, jehož výsledky TA ČR nedávno zveřejnila.
Pěkné, potěší. Jen jsem si musel dohledat, že VaV je R&D. Přiznávám, že českou zkratku VaV jsem ještě nikdy nikde neviděl.