Rozstřel
Sledovat další díly na iDNES.tvMalý křemíkový zázrak se stal nedílnou součástí našich životů. O to více pociťujeme současnou nedostatečnou výrobní kapacitu čipů. Není se čemu divit, že se mu věnuje taková pozornost. Co by se vlastně stalo s naší civilizací, pokud bychom byli ve světě bez čipů?
„Vrátili bychom se někam do roku 1950, nemohli bychom si například telefonovat mobilními telefony,“ připomíná proděkan Fakulty elektrotechnické ČVUT Jiří Jakovenko. Čipy nás prostě obklopují na každém kroku i v takových oblastech, jako je ústní hygiena nebo vaření, ale především nám pomáhají v lidské a datové komunikaci.
12. srpna 2021 |
„Mnoho lidí si neuvědomuje, že je to technologické zlato, které je skryto v mnoha zařízeních,“ doplňuje odborník z ČVUT. Lidé si tak jejich potřebu možná uvědomili až nyní kvůli jejich nedostatku.
Poptávka po čipech je nyní obrovská. „Bylo to dáno trochu i pandemií, protože lidé zůstali doma a byla potřeba různých zařízení, aby lidé mohli lépe komunikovat a pracovat,“ naznačuje jeden z důvodů vyšší poptávky po těchto zařízeních Jakovenko.
Výrobní linky prostě měly určitou kapacitu, která se zahltila. Postavit novou výrobní linku přitom není snadné ani levné. „Postavit takovou technologickou linku trvá asi dva roky. Moderní technologická linka na výrobu pokročilých čipů přitom stojí desítky miliard dolarů,“ vypočítává expert z ČVUT.
Investice do výrobních linek přesto neustále rostou a podle Jakovenka tak například tchajwanský TSMC chystá v následujících třech letech investice 100 miliard dolarů a pozadu nechtějí zůstat ani Samsung či Intel.
Co je čip?
„Čip je lidový výraz pro integrovaný obvod. A to znamená, že jsme schopni na jeden křemíkový plátek integrovat neuvěřitelné množství elektronických součástek,“ vysvětluje odborník podstatu tohoto zařízení, přičemž v současné době jsme jich schopni na jeden čip umístit až několik desítek miliard.
Každý čip je uložen v pouzdru, které může být vyrobeno z plastu nebo nějakých jiných materiálů. Samotný čip je pak tenký křemíkový plátek, který je tenký necelý milimetr, popsal Jakovenko v Rozstřelu základ této součástky. Na čipu je integrováno a propojeno mnoho elektronických součástek, převážně tranzistorů zpracovávajících signál.
Tyto součástky jsou vyrobeny z různých materiálů, jako bor, fosfor nebo arsen, které pomáhají správné funkci a také je třeba tyto součástky propojit pomocí kovových materiálů jako měď nebo hliník a také se využívají různé izolační materiály. Čip se vedle křemíkové základu skládá z dalších funkčních vrstev, které jsou propojeny do jednoho celku.
„Základ čipu může být vyrobený z mnoha materiálů. Ale základem asi 99 procent dnešních čipů je křemík, což je dáno i historicky, protože jsme se je na něm naučili vyrábět,“ odpovídá odborník na další otázku Vladimíra Vokála týkající se výroby. Křemík jen polovodičový materiál, který je snadno dostupný, protože ho můžeme získat z písku a je i relativně levný. Ale i jiné materiály mohou mít své výhody. Například čip s organickým základem má podle experta výhodu, že je ohebný. Perspektivní jsou také materiály pro výrobu čipů založené na galliu.
„Gallium arsenid(GaAs) a gallium nitrid (GaN) jsou perspektivní materiály, které se hodí pro vysokorychlostní komunikaci nebo výkonové součástky, ale jejich výroba je dražší,“ popisuje další možnosti čipů proděkan Fakulty elektrotechnické ČVUT.
Výroba čipů v Česku?
V Asii se vyrábí více než 70 procent všech čipů, ale v Evropě i Česku máme odborníky, kteří dokážou tak složité zařízení jako je čip navrhnout.
„V Česku se čipy skutečně vyvíjejí, je zde mnoho návrhářských center. Naši studenti, kteří vystudují elektrotechnickou fakultu tak mohou okamžitě jít pracovat do tohoto oboru, protože takových lidí nedostatek,“ popisuje situaci odborník.
Pro stavbu továrny na výrobu čipů je však podle něj potřeba společenský konsensus.
Jak je velký tranzistor a kde jsou hranice jeho zmenšování. Může ho nahradit kvantová součástka? Jaké možnosti má ČVUT při návrhu a zkoušení čipů? A proč se nevyplatí To ještě další informace o čipech zjistíte ve vysílání Rozstřelu.
