Europa şi-a pus la punct prima producţie suverană cap-coadă de semiconductoare şi cipuri de importanţă critică

În ultimul an, a devenit mai clar ca oricând cât de importantă e producţia de semiconductoare şi cipuri şi cât de mult depindem de acest domeniu. Criza semiconductoarelor Nexperia, încă nerezolvată, a arătat elocvent ce s-a întâmplat în cazul acestei companii olandeze, vândută acum mai mult timp chinezilor. Acum, însă, Europa şi-a pus la punct prima producţie suverană cap-coadă de semiconductoare şi cipuri de importanţă critică, pentru a rezolva o mare vulnerabilitate, care a ieşit la iveală pe parcursul ultimelor perioade.

Conform informaţiilor din dosarul Nexperia, validate de o instanţă de judecată, proprietarul chinez ar fi pregătit mutarea producţiei de plachete de semiconductoare în China, încălcând acordul de investiţie şi „scurgând” astfel informaţia în afara Europei, motiv din care autorităţile olandeze au suspendat şeful chinez al Nexperia şi au preluat controlul companiei. Toată această reticenţă faţă de scurgerea de know how în China vine din faptul că Europa e singurul producător al celor mai avansate utilaje de producţie a semiconductorilor, care stau la baza cipurilor, prin compania olandeză ASML. Aceste utilaje ultra sofisticate, de sute de milioane de euro fiecare, sunt vândute doar cu aprobări prealabile şi doar în regiuni agreate, iar China n-a primit niciunul, nici măcar în timpurile cu geopolitică mai amicală la nivel mondial. Asta i-a făcut pe chinezi să tot caute căi de a avea cât mai mult acces la tehnologie. China are acum un întreg „proiect Manhattan” propriu la nivel de ţară, prin care încearcă să creeze pe intern întreg ecosistemul necesar de a avea utilaje proprii de producţie a celor mai avansate semiconductoare şi cipuri, iar între timp companii precum Huawei anunţă şi elaborări de alternative, cu cipuri concepute diferit, pentru a ajunge la putere de procesare similară prin utilaje mai simple. Cu toate astea, de curând şeful ASML anunţa public că el nu e în îngrijorat de evoluţia chinezilor, întrucât tehnologia e mult mai complexă şi necesită zeci de ani pentru a fi perfecţionată la nivelul celei deţinută de compania sa.

Companiile europene şi americane, însă, au fost suficient de lejere în abordarea lor de până acum încât să mute procesele mai puţin hi-tech de producţie în China, pentru a economisi costuri. Producţia de plachete de siliciu, cu semiconductoare — partea ce necesită cea mai mare precizie — a rămas controlată şi localizată în Europa, SUA, dar mai ales în Taiwan, la TSMC, cu ajutorul utilajelor de la ASML. Însă împachetarea ulterioară a acestor semiconductoare în cipurile finale a migrat preponderent în afara Europei, inclusiv în China. Astfel, Europa s-a pomenit în situaţia în care şi-a pierdut aproape complet capacitatea de a produce cipuri cap-coadă în interiorul continentului, deşi e inventatoarea şi pionierul acestor tehnologii. Chiar dacă Europa produce în continuare utilajele ultrasofisticate ASML, ea e dependentă de alte regiuni pentru ca aceste semiconductoare pe plachete să ajungă a fi produse în cipuri finale utilizabile.

Doar Nexperia mai avea o capacitate mică, limitată, de producţie a acestor cipuri în etapa finală în Europa. Iar în informaţiile din dosarul Nexperia autorităţile olandeze menţionau că intenţiile proprietarilor chinezi ar fi dus la situaţia în care Europa şi-ar fi pierdut şi ultimele capacităţi de producţie proprie completă a cipurilor. Tocmai de asta s-a şi intervenit cu o asemenea fermitate.

Dar e la fel de paradoxal şi faptul că situaţia cu Nexperia a relevat faptul că Europa mai are capacitatea de a produce în etapa finală doar cipuri simple, or Nexperia e o companie specializată în principal pe cele mai simple cipuri, integrate pe automobile şi produse electronice, care au roluri elementare de conectare şi deconectare digitală a unor dispozitive şi de procesări minimaliste. De asta în cazul Nexperia industria auto ar fi suferit cel mai mult, poate, pentru că acolo se folosesc multe asemenea cipuri simple pe modulele maşinilor.

Toată situaţia a arătat, însă, că Europa are o mare vulnerabilitate în a-şi produce cipurile mai avansate, inclusiv cele necesare în infrastructura critică a unei ţări, precum telecomunicaţiile şi energetica, sau cele necesare industriei apărării. Situaţia e de un paradox şi o vulnerabilitate majoră — singurul continent, care produce cele mai sofisticate utilaje de producţie a semiconductoarelor, are zero capacitate de a-şi produce cipuri de importanţă critică până la final. Ei bine, tocmai această vulnerabilitate şi-a rezolvat-o acum Europa.

Un întreg grup de companii sunt implicate în acest proces, într-o abordare de ecosistem ce implică multiple ţări din Europa, iar rezultatul e crearea unui cip nou destinat domeniilor de importanţă critică, ce poate fi produs cap-coadă în Europa, în ceea ce e numită „producţie suverană”.

Compania olandeză Qualinx, spre exemplu, e cea care a dezvoltat arhitectura noului cip, ea fiind un startup fondat în 2015 de 3 foşti studenţi şi doctoranzi la Universitatea Delft din Olanda — Massoud Tohidian, Iman Madadi, Amir Reza Ahmadi Mehr. Ceea ce e curios e că toţi trei fondatori sunt iranieni, şi toţi trei au colaborat împreună încă din anii universităţii, avândul drept mentor pe Robert Bogdan Staszewski, unul din cei mai renumiţi experţi în semiconductoare din Europa, tot el fiind şi profesor la Universitatea Delft atunci. Ei bine, se pare că atât fondatorii, cât şi compania lor, au câştigat încrederea Europei pentru a participa cu un rol crucial în crearea noului ecosistem.

Foto. De la stânga la dreapta: Iman Madadi, Tom Trill (CEO al Qualinx), Massoud Tohidian şi Amir Reza Ahmadi Mehr

Producătorul substratului de siliciu, pentru plachetele brute, e compania franceză Soitec, o companie cu experienţă uriaşă şi o poziţionare globală puternică.

Foto: Producţia substratului de siliciu

Iar tehnologia procesului de fabricare a fost pusă la punct de compania germană GlobalFoundries, care deţine o fabrică hi-tech în Dresa, Germania. Dezvoltarea tehnologică făcută de ei se bazează şi pe experienţa proprie, şi pe cea de la Soitec, ASML şi STMicroelectronics. La fabrica din Germania va avea producţia completă a semiconductoarelor iniţiale pe plachete de siliciu până a etapa lor finală în care trebuie tăiate şi „împachetate” în cipurile finale. Chiar şi materialele consumabile necesare în acest proces vor veni de la furnizori europeni.

Mai rămâne şi partea de împachetare finală, care va avea loc tot în Europa, dar deocamdată locaţia exactă nu e anunţată. Cel mai probabil, vor exista cel puţin 2-3 locaţii în Europa care vor face acest proces de împachetare finală, pentru asigurarea redundanţei, iar unul din ele ar putea fi aceeaşi fabrică din Dresda, plus alta din Portugalia, şi alte câteva din Olanda şi Franţa, care sunt candidate puternice.

Odată cu asta, se asigură producţia completă a noului cip în interiorul Europei şi, aşa cum anunţă cei de la GlobalFoundries nici la o etapă niciun componente nu pleacă din Europa până la produsul final, totul fiind creat în interiorul Europei, de la design şi R&D, până la producţia finală. Fireşte, şi utilajele care vor fabrica aceste produse sunt produse în Europa, iar companii precum Siemens vor avea grijă de programările liniilor de fabricare şi asamblare.

O parte la fel de curioasă e şi designul şi arhitectura noului cip. Acesta nu e unul din cele de 7 nm, 3nm, sau 2 nm, considerate acum printre cele mai puternice din lume, capabile de procesări grafice ultra avansate, ci unul de tocmai 22 nm, ceea ce înseamnă un nivel mai mic de precizie, cu tranzistori ceva mai mari. Noul cip va folosi utilaje ASML, însă nu va fi produs pe bază de litografiere rare ultraviolete extreme, numite şi EUV, ci cu litografie DUV (ultraviolet profund). Prin urmare, noul cip nu va fi cel mai sofisticat în dimensiunea infimă a tranzistorilor săi şi în puterea de procesare, dar va fi oricum un cip foarte avansat în capacităţile de procesare.

Dar mărimea de 22 nm a tranzistorilor n-a fost aleasă pentru că nu s-ar fi putut produce cipuri mai avansaţi. Tipul şi metoda de fabricare derivă din scopul acestui cip şi domeniul lui de aplicare. Noul cip, numit QLX3xx, are integrată pe aceeaşi pastilă de siliciu şi blocuri analogice RF, de frecvenţă radio, cu convertoare din analog spre digital, având circuite de recepţie a semnalelor GNSS, adică a semnalelor radio extrem de slabe, transmise de sateliţii de navigaţie. Aceste convertoare şi receptoare sunt calibrate să fie compatibile şi cu renumitul sistem GPS, şi cu sistemul european alternativ Galileo, dar şi alte sisteme.

Blocurile digitale ale cipului au procesor şi memorie SRAM şi NVM integrată, adică memorie operativă şi permanentă, nevolatilă. De asemenea, există zone de responsabile de poziţionare şi sincronizare. Astfel cipul are capacitatea de a capta semnalele analogice de la sateliţi, convertindu-le în cele digitale. Dar procesorul de mai sus, memoria operativă şi cea nevolatilă, au, împreună cu eventuale informaţii venite de giroscoape şi senzori, şi rolul de navigaţie inerţială, realizată de fără a se miza pe datele de la sateliţi. Practic, cipul şi blocurile lui digitale sunt prevăzute să poată calcula şi actualiza propria poziţie din datele existente şi chiar să distingă interferenţele de bruiaj din datele pe care le recepţionează, iar graţie designului său excepţional, cipul are şi un consum infim de energie.

Iar aici se conturează adevărata valoare imensă a noii realizări — când noul cip devine o bază pentru modulele electronice pentru toată infrastructura critică — de la turnuri de telefonie mobilă şi orice alte combinaţii până la centrale electrice, de distribuţie şi transformare, convertoare ale liniilor de transmisie, dar şi un modul critic pentru rachete, drone, avioane şi orice alte vehicule sau dispozitive din domeniul militar. E un cip conceput tocmai pentru a rămâne viabil în orice interferenţe externe, fie că vorbim de bruiaj electronic, fie că vorbim de eventualitatea în care semnalul de la sateliţi dispare total. Exact la fel centralele electrice sau nodurile de telecomunicaţii vor putea rămâne mai rezistente în situaţii critice, nefiind atât de vulnerabile la bruiaj. E absolut clar, deci, de ce Europa a ţinut să aibă producţia suverană completă a acestui cip nou.