Zástupci přední světové polovodičové firmy onsemi navštívili 12. 12. 2024 Laboratoř polovodičů – čisté prostory na Ústavu fyziky kondenzovaných látek na Přírodovědecké fakultě MUNI. Zde se setkali s rektorem MUNI, Martinem Barešem, děkanem SCI MUNI, Tomášem Kašparovským a zástupci Ústavu fyziky kondenzovaných látek. Hovořili o spolupráci ve výzkumu a vývoji postupů důležitých pro výrobu čipů.
Éra polovodičů začala na Vánoce v roce 1947 v Bellových laboratořích prohnáním elektronu kouskem germania. A odstartovala také výzkum křemíku jako polovodičového materiálu. Již v roce 1949 byl první germaniový tranzistor sestaven v Praze, ve výzkumné skupině profesora Jana Tauce na Ústavu technické fyziky ČSAV, a jednalo se o první, nebo jednu z prvních demonstrací tranzistoru mimo USA.
A v roce 1955 zahájila výrobu germaniových tranzistorů Tesla Rožnov. V těsném závěsu za celosvětovým vývojem přešla z germania na křemík jako hlavní polovodičový materiál, který si navíc začala sama vyrábět. Křemíkové čipy (integrované obvody) se pak na Valašsku vyrábějí již od roku 1968.
Co spojuje SCI MUNI a nadnárodní skupinu firem onsemi? Je to hned několik silných vazeb v oblasti vzdělávání, výzkumu, vývoje a výroby. Jak uvedl viceprezident onsemi, Aleš Cáb: „Naše podnikání je postavené na inovacích, které přinášíme do současné elektroniky i do technologií budoucnosti. Zabýváme se jak vývojem polovodičových materiálů na bázi křemíku a karbidu křemíku, tak technologií výroby čipů. Obojí je založeno na poznatcích z fyziky polovodičů. Proto spolupracujeme s Ústavem fyziky kondenzovaných látek SCI MUNI, a to jak v oblasti vědecké (projekt Laboratoř diagnostiky defektů a analýzy povrchů křemíku), tak pedagogické (kurzy vyučované našimi odborníky). V onsemi pak nachází uplatnění řada absolventek a absolventů studia fyziky na SCI MUNI,“ uzavřel Cáb.
Součástí skupiny onsemi jsou i tři společnosti se sídlem v České republice. Ty se zabývají návrhem integrovaných obvodů, výrobou desek z křemíku a karbidu křemíku a výrobou polovodičových čipů. Jde o dvě návrhová střediska integrovaných obvodů (SCG Czech Design Center, ON Design Czech) a výrobní společnost ON Semiconductor Czech Republic. Ta vznikla v roce 2003 fúzí společností TESLA SEZAM (výroba polovodičových čipů) a TEROSIL (výroba křemíku). Obě společnosti byly nástupnickými organizacemi bývalého státního podniku TESLA, na jehož tradici současná polovodičová výroba, a také spolupráce s fyziky naší fakulty, navazuje. V archívu ÚFKL dodnes uchováváme výzkumné zprávy vypracované pro n.p. Tesla Rožnov z počátku 70. let.
V rámci spolupráce s ON Semiconductor Czech Republic byla na Ústavu fyziky kondenzovaných látek SCI MUNI (ÚFKL) vybudována a v roce 2006 uvedena do provozu jedinečná laboratoř s čistými bezprašnými prostorami třídy čistoty 100 (ISO 5), která slouží pro praktickou výuku přípravy mikroelektronických součástek na křemíkových deskách. Laboratoř je využívána v rámci studijních programů fakulty, ale také pro výuku studentů a studentek z dalších českých vysokých škol (např. VUT, Univerzita Pardubice, MFF UK, Univerzita Palackého, ČVUT, VŠB-TUO). V současnosti je díky spolupráci s onsemi připravována významná modernizace laboratoře.
Za dlouhodobou spolupráci byla společnost onsemi večer 12. 12. 2024 oceněna Cenou Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity, jak jsme psali i zde.
V odpoledne před udělením této ceny navštívila naši fakultu delegace z onsemi: Aleš Cáb, viceprezident společnosti onsemi, ředitel a jednatel ON Semiconductor Czech Republic; Michal Lorenc, vedoucí projektů výzkumu a vývoje onsemi a viceprezident národního polovodičového klastru; Petr Pánek, koordinátor projektů a průběžného zlepšování v ON Semiconductor Czech Republic, který má na starosti i rozvoj spolupráce s naší fakultou. Ti se setkali v Laboratoři polovodičů – čisté prostory, s rektorem MUNI, Martinem Barešem; děkanem SCI MUNI, Tomášem Kašparovským; a zástupci Ústavu kondenzovaných látek: ředitelem Ústavu fyziky kondenzovaných látek, Dominikem Munzarem; Josefem Humlíčkem, bývalým ředitelem ÚFKL, Petrem Mikulíkem, vedoucím laboratoře čistých prostor, a Ondřejem Cahou, vedoucím rentgenové skupiny. Společně hovořili nejen o budoucnosti výchovy odborníků pro výzkum a vývoj postupů výroby čipů na křemíkových deskách a na deskách karbidu křemíku, ale také o potenciálu budoucí spolupráce.
Jak uvedl Petr Mikulík z ÚFKL SCI MUNI: „Laboratoř je určena především pro vzdělávání studentek a studentů fyziky a (mikro)elektroniky ve specifických čistých prostorách, které se dnes jsou dnes již standardem v high-tech firmách v oboru elektroniky, optiky, přesné mechaniky či farmacie. Je to jediná takováto laboratoř v ČR umožňující výuku. Slouží i pro základní výzkum a vývoj, a může též nabídnout příležitosti pro potřeby průmyslu využívajícího vyspělé technologie. Rozvoj laboratoře podporuje svým know-how a technologickým vybavením skupina onsemi a její výrobní společnost ON Semiconductor. Každý student či studentka, kteří přijdou do pokročilého praktika, dostane křemíkovou desku. Poté jedním litografickým krokem s leptáním deponované vrstvy vytvoří struktury a součástky, které následně opticky charakterizuje a elektricky proměří a nakonec si ji odnese domů. V naší servisní části navíc kolegové z Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky provádějí integraci a testování nanosatelitů v rámci astrofyzikálního výzkumu skupiny Norberta Wernera,“ uzavřel Mikulík.
Josef Humlíček, profesor a bývalý ředitel ÚFKL, pak představil další oblast spolupráce obou subjektů, a to na vzdělávání: „Odborníci z onsemi na fakultě přednáší semestrální přednášku Fyzikální principy technologie výroby polovodičů, ke které pod vedením Petra Pánka vytvořili stejnojmenné, úžasné výukové materiály (Autoři: Petr Pánek, Lukáš Válek, Michal Lorenc, Jan Šik). Na tuto přednášku navazuje praktikum v laboratoři, kde si studentky a studenti ověří, co se naučili, a je to pro ně i zajímavý zážitek,“ uzavřel Humlíček.
Jak uvedl Michal Lorenc z onsemi: „Další důležitou součástí spolupráce onsemi a fakulty jsou společné výzkumně vývojové projekty, kterých bylo od roku 2002 přes padesát. Vytvořili jsme unikátní formát společné Laboratoře pro diagnostiku defektů a analýzu povrchů (LDDA) s ÚFKL SCI MUNI a Fakultou strojní VUT s podporou zapojení studentů a studentek do řešených projektů. V posledních dvou letech jsme společná témata rozšířili o specifické projekty podpory studentských záměrů, které vznikají bez našeho zadání. Projekty LDDA se pak staly zárodkem rozsáhlejších grantových záměrů. S TAČR spolupracujeme posledních 15 let, měli jsme dokonce s MUNI zcela první grant 001 udělený TAČR v rámci první soutěže programu Alfa. Projekt byl zaměřen na struktury Silicon-On-Insulator (SOI), což stále patří mezi nejperspektivnější technologie na křemíku. Nyní se věnujeme také technologii karbidu křemíku. Jsem moc rád, že jsme stále u všeho, co se v oblasti polovodičů v ČR děje,“ uzavřel Lorenc.
Rektora MUNI, Martina Bareše, zajímalo, co vnímají zástupci onsemi jako přidanou hodnotu pracoviště SCI MUNI oproti ostatním univerzitám nebo vstupům amerických a tchajwanských firem.
Michal Lorenc z onsemi uvedl: „Jednoznačně zástupce z Tchaj-wanu zaujali vědeckou kompetencí. Pokud chcete jít do hloubky, nejde to bez znalosti fyziky kondenzovaných látek. onsemi vzniklo z americké Motoroly, a tak spolupráce s Rožnovem jde až do roku 1993. Začala i díky silné podpoře tamního výzkumu a vývoje právě kolegy z ÚFKL. V oblasti měření a vědecké interpretace dat jsou světoví. Rožnovská výroba má skupinu výzkumu a vývoje o velikosti pouze 20 lidí, a tak nám vědecká erudice kolegů z ÚFKL významně pomáhá ve vývoji nových výrobních technologií,“ uzavřel Lorenc.
Aleš Cáb z onsemi dodal, že Tchajwanci, kteří s polovodiči začali až v osmdesátých letech, zjistili, že historie výroby polovodičů je u nás dlouhá 70 let a že onsemi využívá symbiózy se vzdělávacími institucemi, jako je ÚFKL SCI MUNI: „Kvalita vzdělávání na ústavu je vysoká. A výroba v Rožnově se rychle vyvíjí, vyrábíme materiály i čipy, naše oddělení VaV spolupracuje s ÚFKL, ten nám rozšiřuje klíčovou znalost v oboru analýzy materiálů, odbornou expertízu, analytické metody i vývoje metod, které sami nemáme,“ uzavřel Cáb.
Rektora MUNI, Martina Bareše, zajímal i potenciál spolupráce SCI MUNI a onsemi ve vesmírném programu. Michal Lorenc z onsemi, jakožto viceprezident národního polovodičového klastru, zmínil hned několik příležitostí, které polovodiče nabízí: „Český polovodičový klastr se snaží vnímat celou šíři příležitostí. Mluví se o prioritách budoucnosti, a těmi jsou: polovodiče, AI, kvantové technologie a jaderná energetika. Naší rolí je toto vše interpretovat na polovodiče: AI stojí na hardwarových řešeních, aby byly dost rychlé, energeticky úsporné, a tato řešení mají linku na polovodiče. A pokud se chceme věnovat výzkumu a vývoji kvantové technologie, polovodiče reprezentují jednu z cest. Radiačně odolná mikroelektronika, senzory pro CERN , a krom jaderných i vesmírné a medicínské aplikace. Z hlediska hardware i cesta k Nobelově ceně za Higgsův boson vedla přes polovodiče. Je třeba být sebevědomý. Věda musí být základem růstu společnosti. Česko, pokud se naplní naše plány, má šanci být v polovodičích světovou špičkou a mít podíl na trhu 10 až 20 %. Pro motivaci studentek a studentů, věnovat se studiu fyziky, je to důležité. A my je můžeme nadchnout, aby je to bavilo,“ uvedl Lorenc.
Setkání uzavřel děkan SCI MUNI, Tomáš Kašparovský. Uvedl, že uplatnění našich absolventek a absolventů v polovodičovém odvětví a spolupráce s onsemi je důkazem, že studium fyziky nabízí dobré uplatnění v průmyslové praxi: „Přírodovědecké fakultě roste zájem uchazečů právě proto, že se ukazuje i jako prakticky zaměřená fakulta. Rozvíjíme rovněž aplikované vědy, které se dělají jako nadstavba základního výzkumu, který je na SCI MUNI na vysoké úrovni. Jak ukazuje i spolupráce s onsemi,“ uvedl Kašparovský.
Mezinárodní konsorcium bioinformatiků, vedené prof. Nadine Ziemert a hlavním vývojářem Dr. Canerem Bagcim, vyvinulo nový bioinformatický nástroj BGC Atlas. Nástroj umožňuje detekci a analýzu shluku genů v genomických datech z prostředí, takzvaných metagenomech. Tyto shluky genů jsou označované jako „Biosynthetic...
Vědci objevili unikátní dvojhvězdu D9 v těsné blízkosti supermasivní černé díry Sagittarius A* v centru Mléčné dráhy, což přináší nový pohled na vznik hvězd a jejich přežití v extrémních podmínkách. Na významném objevu, zveřejněném v prestižním časopise Nature Communications, se podílel i Michal Zajaček...
