Znajdź zawartość

Amerykańska ustawa CHIPS and Science Act, która wywołała spory między USA a Unią Europejską, przynosi pierwsze efekty. Jej celem jest m.in. zachęcenie do budowy w USA nowych fabryk półprzewodników. Firmy mogą liczyć na ulgi podatkowe czy dopłaty. Przeznaczono na ten cel 39 miliardów USD i najwyraźniej zachęciło to gigantów. Micron zapowiedział, że zainwestuje do 100 miliardów dolarów w nową fabrykę w stanie Nowy Jork, TMSC – który buduje wartą 12 miliardów USD fabrykę w Arizonie – wybuduje drugi zakład, zwiększając wartość inwestycji do 40 miliardów, Samsung chce za 17 miliardów wybudować fabrykę w Teksasie, a Intel rozpoczął wartą 20 miliardów USD inwestycję w dwie fabryki w Ohio. Każda z tych fabryk będzie potrzebowała setek inżynierów i techników. Tymczasem obecnie USA wytwarzają 12% światowych półprzewodników, podczas gdy w roku 1990 było to 37%. Nic więc dziwnego, że w ostatnich dekadach zapotrzebowanie na odpowiednio wykształconą kadrę zmniejszało się, co spowodowało stagnację na rynku edukacyjnym. Wraz z CHIPS Act zaczęło się to zmieniać. Za zainteresowaniem przemysłu idzie oferta edukacji. Bo zapotrzebowanie będzie olbrzymie. Pod koniec ubiegłego roku amerykański przemysł półprzewodnikowy poszukiwał około 20 000 pracowników. Profesor Peter Bermel z Purdue University szacuje, że nawet jeśli skutkiem CHIPS Act będzie umiarkowany wzrost na amerykańskim rynku półprzewodników, to w ciągu najbliższych 5 lat potrzebnych będzie co najmniej 50 000 dodatkowych pracowników. Dlatego też koledże i uczelnie wyższe zwiększają swoją ofertę dla studentów, a przemył półprzewodnikowy próbuje im w tym pomóc. Intel, który chce w Ohio stworzyć „Silicon Heartland” przeznaczył 50 milionów dolarów dla 80 szkół wyższych w tym stanie. Za te pieniądze szkoły chcą doposażyć swoje pracownie, wynająć specjalistów i poszerzyć ofertę dla studentów. Intel zaś wspomoże je swoimi radami, doświadczeniem, stypendiami oraz dostępem do własnych centrów badawczych. Będzie to o tyle łatwiejsze, że już w 2011 roku władze stanowe przyjęły inicjatywę, w ramach której wspomagają uczelnie w zwiększeniu liczby studentów kierunków inżynieryjnych, technologicznych i medycznych. Dzięki niej na przykład, od 2021 roku studenci Ohio State University mogą uczyć się procesów wytwarzania układów scalonych w uniwersyteckim laboratorium, bez potrzeby korzystania z bardzo drogiego specjalistycznego clean-roomu. Uczelnia pracuje też nad narzędziami rzeczywistości wirtualnej i rzeczywistości rozszerzonej, dzięki którym studenci poczują się tak, jakby pracowali w prawdziwej fabryce półprzewodników. Kilkaset kilometrów dalej firma SkyWater Technology buduje wartą 1,8 miliarda dolarów fabrykę, a sąsiadujący z niż Purdu University uruchomił interdyscyplinarny Semiconductor Degrees Program, dzięki któremu studenci różnych wydziałów mogą nabyć umiejętności potrzebnych podczas pracy w przemyśle półprzewodnikowym. Uniwersytet rozpoczął też program edukacji pracowników na potrzeby SkyWater. Nie wszystkie stanowiska w przemyśle półprzewodnikowym wymagają ukończenia wyspecjalizowanych studiów. Zdaniem Intela, kluczem do sukcesu są pracownicy po lokalnych szkołach średnich. Intel rozbudowuje swoje fabryki w Arizonie, Nowym Meksyku i Oregonie. Będzie potrzebował dodatkowych 7000 pracowników. Około 40% tych stanowisk czeka na ludzi po dwuletnich szkołach, a tylko na 20% stanowisk wymagany jest tytuł licencjata, magistra lub doktora. Inne firmy również inwestują w swoich przyszłych pracowników. Samsung i Silicon Labs wspomagają lokalne koledże i szkoły techniczne oferując szkolenia, stypendia czy letnie staże. Samsung na przykład dołączył do lokalnej inicjatywy Austin Community College, w ramach której uczniowie, którzy chcą dodatkowo zdobyć zawód technika przemysłu półprzewodnikowego, szkolą się przez 2 dni w tygodniu. Piątkowym uczniom firma pokrywa całość kosztów nauki. Problemy z kadrą techniczną są widoczne na całym świecie. W dużej mierze są one spowodowane popularnością studiów informatycznych. Bardzo wiele osób o zainteresowaniach technicznych wybiera karierę programisty. Jednak, jako że programiści również są potrzebni, przemysł półprzewodnikowy nie próbuje zachęcać ich do zmiany zawodu, a stara się, by więcej osób decydowało się na pracę na rynku nowoczesnych technologii. CHIPS and Science Act został podpisany przez prezydenta Bidena w sierpniu 2022 roku. Spotkał się z ostrą krytyką ze strony Unii Europejskiej, która oskarżyła USA o protekcjonizm. Ustawa przewiduje dofinansowanie rozwoju amerykańskiego przemysłu półprzewodnikowego łączną kwotą w wysokości 280 miliardów dolarów. « powrót do artykułu

Intel potwierdził, że kosztem ponad 20 miliardów dolarów wybuduje nowy kampus w stanie Ohio. W skład kampusu wejdą dwie supernowoczesne fabryki półprzewodników, gotowe do produkcji w technologii 18A. To przyszły, zapowiadany na rok 2025 proces technologiczny Intela, w ramach którego będą powstawały procesory w technologii 1,8 nm. Budowa kampusu rozpocznie się jeszcze w bieżącym roku, a produkcja ma ruszyć w 2025 roku. Intel podpisał też umowy partnerskie z instytucjami edukacyjnymi w Ohio. W ich ramach firma przeznaczy dodatkowo 100 milionów dolarów na programy edukacyjne i badawcze w regionie. "To niezwykle ważna wiadomość dla stanu Ohio. Nowe fabryki Intela zmienią nasz stan, stworzą tysiące wysoko płatnych miejsc pracy w przemyśle półprzewodnikowym", stwierdził gubernator Ohio, Mike DeWine. To największa w historii Ohio inwestycja dokonana przez pojedyncze prywatne przedsiębiorstwo. Przy budowie kampusu zostanie zatrudnionych 7000 osób, a po powstaniu pracowało w nim będzie 3000osób. Ponadto szacuje się, że inwestycja długoterminowo stworzy dziesiątki tysięcy miejsc pracy w lokalnych firmach dostawców i partnerów. Kampus o powierzchni około 4 km2 powstanie w hrabstwie Licking na przedmieściach Columbus. Będzie on w stanie pomieścić do 8 fabryk. Intel nie wyklucza, że w sumie w ciągu dekady zainwestuje tam 100 miliardów dolarów, tworząc jeden z największych na świecie hubów produkcji półprzewodników. Tak olbrzymia inwestycja przyciągnie do Ohio licznych dostawców produktów i usług dla Intela. Będzie ona miała daleko idące konsekwencje. Fabryka półprzewodników różni się od innych fabryk. Stworzenie tak wielkiego miejsca produkcji półprzewodników jest jak budowa małego miasta, pociąga za sobą powstanie tętniącej życiem społeczności wspierających dostawców usług i produktów. [...] Jednak rozmiar ekspansji Intela w Ohio będzie w dużej mierze zależał od funduszy w ramach CHIPS Act, stwierdził wiceprezes Intela ds. produkcji, dostaw i operacji, Keyvan Esfarjani. Nowe fabryki mają w 100% korzystać z energii odnawialnej, dostarczać do systemu więcej wody niż pobiera oraz nie generować żadnych odpadów stałych. « powrót do artykułu

Firma Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC), największy na świecie producent układów scalonych na zlecenie, poinformowała, że wybuduje fabrykę półprzewodników w Japonii. To już druga tego typu zapowiedź w ostatnim czasie. Przed kilkoma miesiącami TSMC ogłosiła, że zainwestuje 12 miliardów dolarów w budowę nowej fabryki w Arizonie. Prace budowlane w Japonii rozpoczną się  przyszłym roku, a masowa produkcja chipów ma rozpocząć się w roku 2024. Japoński zakład będzie wyposażony w linie do produkcji w technologii 22 i 28 nanometrów. Będzie więc mniej zaawansowany technologicznie niż fabryka w Arizonie, gdzie powstanie 7-nanometrowa linia technologiczna. W Kraju Kwitnącej Wiśni z taśm produkcyjnych TSMC będą zjeżdżały podzespoły dla produktów konsumenckich, przemysłu samochodowego oraz Internet of Things. Dyrektor wykonawczy TSMC, C.C. Wei, poinformował, że firma otrzymała pomoc od japońskiego rządu i swoich japońskich klientów. Nie ujawnił wartości inwestycji, ale zrobił to premier Japonii Fumi Kishida, który poinformował parlament, że budowa pochłonie 8,8 miliarda USD, a część kosztów weźmie na siebie rząd. Japońska prasa dowiedziała się, że fabryka powstanie w prefekturze Kumamoto na zachodzie kraju, na ternie należącym do Sony i w pobliżu fabryki Sony, w której powstają matryce światłoczułe. Taka lokalizacja ma spory sens, gdyż Sony jest największym japońskim klientem TSMC. Światowy przemysł wciąż ma poważny problem z dostępnością półprzewodników. Niedawno Apple poinformował że najprawdopodobniej będzie zmuszony zmniejszyć tegoroczną produkcję iPhone'ów 13 nawet o 10 milionów sztuk. Do zmniejszenia produkcji została zmuszona też Toyota. Pandemia z pełną mocą ujawniła, jak bardzo producenci elektroniki z Europy, USA i Japonii są uzależnieni od chińskich, tajwańskich i południowokoreańskich producentów półprzewodników. Rozpoczęto więc działania, które mają zapobiegać tego typu sytuacjom w przyszłości. Sekretarz Handlu USA zaproponowała przeznaczenie 52 miliardów dolarów na badania nad półprzewodnikami i ich produkcję, Europa chce zwiększyć swoje możliwości produkcyjne, podobnie robi też Japonia. Na Uniwersytecie Tokijskim powołano dwie specjalne organizacje – Research Association for Advanced Systems (RAAS) oraz d.lab – których celem będzie ułatwienie wymiany technologicznej. W ramach RAAS, do której wstęp jest ograniczony, firmy takie jak TSMC, Hitachi czy Toppan mogą wymieniać się swoim know-how oraz korzystać z wyników zaawansowanych badań materiałowych, fizycznych i chemicznych prowadzonych na Uniwersytecie Tokijskim. « powrót do artykułu

Systemy bezprzewodowego ładowania uwalniają nas od kabli i konieczności pamiętania, gdzie zostawiliśmy ładowarkę. Wciąż jednak musimy mieć dostęp do maty czy stacji ładującej, a komercyjnie dostępne systemy zwykle ograniczają się do możliwości bezprzewodowego ładowania smartfonów czy szczoteczek elektrycznych. Jednak na Uniwersytecie Tokijskim powstał system, który pozwala na bezpieczne ładowanie urządzeń w dowolnym miejscu pomieszczenia. Co więcej, system jest skalowany do tego stopnia, że w wielkie stacje ładowania można zamieniać np. całe fabryki czy magazyny. Wczesne próby bezprzewodowego przesyłania energii polegały na wykorzystaniu promieniowania elektromagnetycznego np. w formie mikrofal.Jednak ich wykorzystanie jest niebezpieczne. Współcześnie technologie takie znacznie udoskonalono i to do tego stopnia, że trwają prace nad bezprzewodowym przesyłaniem energii pozyskiwanej z przestrzeni kosmicznej. Jednak tego typu systemy wymagają stosowania zespołów anten oraz złożonych urządzeń do śledzenia pozycji odbiornika. Znacznie bezpieczniejszym sposobem przesyłania energii jest wykorzystanie magnetycznego sprzężenia indukcyjnego. Tutaj jednak pojawia się problem gwałtownego spadku natężenia pola magnetycznego wraz z odległością. Dlatego też ładowany smartfon musi leżeć na macie ładującej lub zaraz obok niej. Główny autor wspomnianych badań badań, doktor Takuya Sasatani z Wydziału Inżynierii Elektrycznej i Systemów Informacyjnych oraz jego koledzy – Yoshihiro Kawahara z Uniwersytetu Tokijskiego i Alanson P. Sample z University of Michigan – opracowali technikę nazwaną kwazistatycznym rezonansem wnękowym (QSCR – uasistatic cavity  resonance). Korzysta ona z przewodzących powierzchni wbudowanych w ściany pomieszczenia oraz przewodzącym słupem na jego środku. Razem tworzą one trójwymiarowe pole magnetyczne, które ładuje urządzenia dzięki dołączonym do nich niewielkim odbiornikom. Te będzie można, oczywiście, wbudować w same urządzenia. Naukowcy wybudowali na potrzeby badań niewielki aluminiowy pokój testowy o wymiarach 3x3x2 metry i wykazali, że są w stanie zasilać w dowolnym jego miejscu smartfony, żarówki czy wentylatory. Niezależnie od tego, jak są ustawione meble czy gdzie znajdują się ludzie. Nasze rozwiązanie pozwala na dostarczenie dziesiątków watów mocy w dowolnym miejscu pomieszczenia. Inne technologie nie dają takich możliwości. W porównaniu z obecnie stosowanymi matami czy stacjami ładującymi, mamy tutaj pełną swobodę jeśli chodzi o pozycję ładowanego urządzenia, mówi Sasatani. Jednym z problemów, które musieli pokonać była likwidacja szkodliwego pola elektrycznego. Poradzili sobie z tym problemem umieszczając we wnękach w ścianach rodzaj kondensatorów, dzięki którym ich urządzenie generowało pole magnetyczne „wydobywające się” ze ścian, a pole elektryczne zostało uwięzione w kondensatorach. Kolejnym wyzwaniem było zapewnienie obecności pola magnetycznego w każdym miejscu pokoju. Badacze uzyskali to tworząc liczne pola 3D. Jedno z nich było generowane z kolumny w centrum pokoju, inne znajdowały się w rogach. Efektywność energetyczna takiego rozwiązania przekracza 37% w dowolnym miejscu pomieszczenia. Testy bezpieczeństwa pokazały, że system może dostarczyć do dowolnego punktu pokoju co najmniej 50 watów, bez przekraczania zaleceń dotyczących natężenia pola elektromagnetycznego. Jednak Sasatani przyznaje, że przeprowadzono bardzo wstępne badania i konieczne są bardziej szczegółowe eksperymenty, by sprawdzić, czy system jest bezpieczny. Mimo, że QSCR znajduje się dopiero na wstępnych etapach rozwoju, niewykluczone że w przyszłości ta lub podobne technologie zrewolucjonizują nasze życie. Dzięki nim bowiem możliwe byłoby umieszczenie komputerów, inteligentnych urządzeń czy robotów w dowolnym punkcie pomieszczenia, bez potrzeby pamiętania o ich ładowaniu. Jednym z poważnych wyzwań, przed którymi może stanąć nowa technologia jest konieczność dostosowania już istniejących pomieszczeń. O ile nowe budynki można by projektować i wznosić z myślą o użyciu ich jako wielkich bezprzewodowych ładowarek, to istniejące wymagałyby poważnych przeróbek. Sasatani jest jednak optymistą. Być może w przyszłości powstaną odpowiednie przewodzące farby i wystarczy pomalować już istniejące pomieszczenie, stwierdza. Szczegółowy opis technologii znajdziemy na łamach Nature Electronics.   « powrót do artykułu

W Sandia National Laboratories powstało urządzenie, które generuje użyteczne ilości energii elektrycznej ze źródeł ciepła o umiarkowanej temperaturze. Może ono znaleźć zastosowanie w elektrowniach atomowych, sondach kosmicznych czy fabrykach chemicznych, gdzie pozwoli na odzyskanie sporej części marnowanej dotychczas energii. Nowe urządzenie generuje 27–67 µW/cm2 ze źródeł ciepła o temperaturze 250–400 stopni Celsjusza. Standardowe urządzenia fotowoltaiczne dobrze działają we współpracy ze światłem w zakresie widzialnym. Takim, jak wytwarzane przez Słońce, którego temperatura efektywna (temperatura ciała doskonale czarnego) wynosi ok. 5500 stopni Celsjusza. Tymczasem obiekty o temperaturze 100–400 stopni Celsjusza emitują głównie promieniowanie podczerwone w zakresie 7–12 µm. W temperaturze tej przebiega wiele procesów przemysłowych i promieniowanie to jest marnowane. Wykorzystanie nawet niewielkiej jego części przyniosłoby olbrzymie korzyści. Problem w tym, że gdy energia fotonów spada i zbliża się do energii termicznej konwertera, standardowa fotowoltaika staje się coraz bardziej nieefektywna. Dlatego Paul Davids, który stał na czele grupy badawczej z Sandia Labs, postanowił poszukać alternatywnej metody wykorzystania energii z chłodniejszych źródeł. W naszym urządzeniu fotoprąd wytwarzany przez parę elektron-dziura pochodzi nie z absorpcji fotonu – jak ma to miejsce w standardowej fotowoltaice – ale z tunelowania, wyjaśnia uczony. Tunelowanie odbywa się w specjalnej barierze zbudowanej z warstwy dwutlenku krzemu o grubości 3–4 nm. To rodzaj jednokierunkowej autostrady oddzielającej elektrony od dziur, umożliwiającej efektywną konwersję promieniowania podczerwonego w prąd elektryczny. Urządzenie opracowane przez zespół Davidsa może być produkowane w standardowej technologii CMOS, co oznacza, że już teraz można je masowo wytwarzać w fabrykach. Jego twórcy mówią, że w najbliższym czasie chcieliby wykorzystać je sondach pracujących w odległych miejscach Układu Słonecznego, gdzie do zasilania nie można użyć energii Słońca, gdyż pojazd znajduje się zbyt daleko od niego. Nowe urządzenie może być też podstawowym lub uzupełniającym źródeł energii w standardowych systemach termoelektrycznych. Inny obszar zastosowania to chmury obliczeniowe, które emitują olbrzymie ilości ciepła. Jeśli będziemy w stanie odzyskać część energii z tego ciepła, to poprawimy efektywność energetyczną tego szybko rosnącego rynku konsumpcji energii, mówi Davids. W tej chwili naukowcy pracują nad zwiększeniem efektywności swojego urządzenia i uproszczeniem procesu jego produkcji. Dzięki temu możliwe będzie zastosowanie go na wielu innych obszarach. Ponadto ostatnie dokonania naukowe na polu pasywnego chłodzenia fotonicznego i źródeł światła w połączeniu z naszą technologią może otworzyć całkowicie nowe obszary zastosowań dla produkcji i odzyskiwania energii, cieszy się Davids. Szczegółowy opis urządzenia znajdziemy w piśmie Science. « powrót do artykułu