VIGO Photonics: od pionierów do przyszłości fotonicznych układów scalonych

W jakim czasie można w firmie zbudować tak zaawansowane kompetencje? Czy proces ten przypomina to ‘eksperymentowanie’ i ‘prace badawcze’ o niepewnym wyniku? Pod jakimi warunkami kompetencje techniczne polskich firm mogłyby być rozwijane szybciej? 

Zaczątki naszej technologii sięgają lat 70., kiedy to swoje prace nad nią prowadzili Antoni Rogacki oraz Józef Piotrowski. Obecnie firmą kieruje syn profesora Piotrowskiego, Adam, który opracowywał swoją pracę doktorską na podstawie wdrożeń prowadzonych w naszym laboratorium na początku lat dwutysięcznych. Można powiedzieć, że doskonalimy naszą technologię już od 35 lat, a kolejne lata zostały poświęcone na doskonaleniu i rozwijaniu procesów fizycznych w naszych reaktorach, wdrożeniu nowych reaktorów, usprawnianiu procesingu wyhodowanych warstw epitaksjalnych (fotolitografia, trawienie, metalizacja, cięcie), doskonalenie procesów produkcyjnych takich jak montaż kompletnych detektorów czy integracja detektorów z elektroniką, oraz miniaturyzacja naszych produktów. 

Gdyby w Polsce istniał rozwinięty przemysł półprzewodnikowy, prace nad stosowaną przez nas technologią na pewno przebiegałyby szybciej. W pewnym sensie osoby, które odegrały kluczową rolę w doskonaleniu technologii, najczęściej pracownicy WAT oraz Politechniki Warszawskiej, są samoukami. Wiedzę teoretyczną rozwijają i wdrażają w praktyce. Bez ekosystemu podmiotów, skupionych wokół produkcji półprzewodników, ciężko jest o pracowników z praktycznymi umiejętnościami oraz o doskonalenie czy rozwój tych umiejętności w różnych firmach, a do opracowania tak wymagającej technologii, trzeba połączyć wiedzę z wielu dziedzin, takich jak fizyka, chemia czy sama optoelektronika. 

Z drugiej strony – być może częściowo właśnie dzięki swoistemu odizolowaniu – w VIGO Photonics powstały absolutnie unikalne technologie. Proces osadzania tellurku kadmowo-rtęciowego jest bardzo wymagający. Potrzebne jest doświadczenie i know-how, aby zachować powtarzalność wymaganą w przemyśle i mało firm podejmuje się jego przeprowadzenia. W efekcie nasze detektory wytwarzane przy udziale tego procesu są unikatowe na skalę światową. 

Co więcej, unikalna jest też opracowana przez nas technologia tworzenia detektorów immersyjnych. Większość producentów detektorów, aby powiększyć pole działania, stosuje soczewki, które integruje za pomocą kleju. W naszym przypadku jest to struktura monolityczna, sam półprzewodnik jest odpowiednio wyprofilowany przy użyciu precyzyjnej – znowu opracowanej samodzielnie przez naszą firmę – mechatroniki. I choć otwarcie publikujemy prace naukowe na ten temat, to do tej pory nikomu nie udało się odtworzyć tego procesu technologicznego. 

Dzięki projektowi HyperPIC Vigo Photonics ma stać się pierwszym na świecie producentem fotonicznych układów scalonych dla średniej podczerwieni (MIRPIC) i tym samym wejść na rynek elektroniki konsumenckiej. Czy w związku z tym projektem potrzebne będą nowe kompetencje techniczne? A z punktu widzenia przeciętnego użytkownika, np. smartfonu, na jakie nowe funkcje można liczyć?

Scalona fotonika bazująca na średniej podczerwieni to unikalna technologia i do tej pory nikt nie opracował zintegrowanych układów fotonicznych w tym zakresie podczerwieni. Niektóre światowe koncerny pracują nad integracją układów działających w bliskiej podczerwieni, jednak pasmo to nie pozwala na uzyskanie tak precyzyjnych informacji na temat badanego obiektu, jak średnia podczerwień, umożliwiająca znacznie dokładniejsze i szybsze pomiary temperatury czy analizowaniu składu substancji lotnych.  

Rzeczywiście, układy MIRPIC to duże wyzwanie technologiczne. Udało nam się pozyskać do współpracy światowy autorytet w tej dziedzinie, profesora Ryszarda Piramidowicza. Profesor Piramidowicz od lat współpracuje z wieloma firmami i ośrodkami na całym świecie i legitymuje się niekwestionowanymi osiągnięciami na polu integracji układów fotonicznych. Opracowywany wspólnie proces technologiczny jest już w pewnym stopniu opanowany, choć w przypadku akurat tych układów, dedykowanych na rynek masowy, przed nami jeszcze kolejny etap prac, a mianowicie wdrożenie produkcji wielkoskalowej. Obecnie jesteśmy firmą o wysokim stopniu integracji, co stanowi naszą przewagę i na stałe jest wpisane w naszą strategię, ale w przypadku produkcji wielko wolumenowej, poszczególne etapy być może powierzymy zewnętrznym wykonawcom. 

Natomiast jeśli chodzi o nowe funkcje elektroniki konsumenckiej umożliwiane przez czipy opracowane w ramach projektu HyperPIC, tak naprawdę ogranicza nas tylko wyobraźnia! Jako pierwsze wymieniłbym wszelkiego rodzaju pomiary stanu naszego zdrowia, takie jak  zakwaszenie organizmu czy parametry krwi, realizowane przez osobiste urządzenia przenośne. Układy oparte na bliskiej podczerwieni nie dają możliwości wiarygodnych pomiarów, niezbędne jest zastosowanie układów pracujących w średnim zakresie widma. Jednak to nie koniec. Obecnie precyzyjne spektrofotometry pracujące w zakresie MWIR to duże i drogie urządzenia, co sprawia, że integracja ich jest procesem kosztownym i trudnym do wdrożenia. Miniaturyzacja i wolumenowa produkcja znacząco obniży koszty i pozwoli na ich zastosowanie na przykład w układach klimatyzacji, które będą mogły pozyskać niezwykle dokładne dane np. o jakości powietrza. Takie informacje mogą mieć krytyczne znaczenie w szpitalach czy zaawansowanych procesach przemysłowych. Można sobie też wyobrazić lodówkę, która dzięki spektrofotometrii będzie wiedziała, który produkt w jej wnętrzu nie nadaje się już do spożycia, a dzięki połączeniu z AI sama ponownie go zamówi do naszej spiżarni. 

Załoga VIGO Photonics to obecnie ponad 200 osób. W jaki sposób, w warunkach Polski, tworzy się zespół zajmujący się rozwojem produkcji półprzewodników? Czy szkolnictwo wyższe dobrze ich przygotowuje do takiej pracy?

Mamy w Polsce pewne tradycje i doświadczenia – do lat 90. istniała przecież fabryka TEWA w Warszawie – jednak są one reprezentowane przez starsze pokolenie. Ponadto technologia produkcji urządzeń półprzewodnikowych jest specyficzna, a my jesteśmy rodzynkiem w tej części Europy. Biorąc pod uwagę te dwa czynniki, chcąc pozyskać nowych pracowników, musimy w dużej mierze wykształcić ich sami. 

Rekrutując nowego pracownika, wziętego z rynku z innych gałęzi przemysłu elektronicznego czy też studenta kończącego uczelnię, nie możemy liczyć na to, że będzie wiedział, co robić.  Sprawdzamy kandydatów w trakcie okresu próbnego, stażu czy praktyk, widzimy, do jakich funkcji predestynują ich zdolności i podejmujemy proces ich kształcenia. W pewnej części ich rozwój oparty jest o zewnętrzne szkolenia i konferencje, jednak większość wiedzy jest dostarczana przez naszych pracowników.  

Jeśli chodzi o współpracę z polskimi uczelniami wyższymi, to na pewno na pierwszym planie pozostają nasze kontakty z Wojskową Akademią Techniczną i Politechniką Warszawską. Jeśli zaś chodzi o stopień przygotowania studentów do pracy w przemyśle półprzewodnikowym, to na pewno mogłoby być lepiej pod pewnym warunkiem: jeśli uczelnie miałyby podjąć się szkolenia  ukierunkowanego na ten właśnie sektor, wymagałoby to stworzenia warunków do rozwoju całej branży. Na dziś VIGO Photonics jest nieomal samo, nie wchłoniemy wszystkich adeptów specjalizowanych kierunków. Sporą rolę do odegrania ma tutaj również strategia EU, ukierunkowana na produkcję półprzewodników w Europie, oraz ostatnie inwestycje prowadzone w Polsce przez, chociażby firmę Intel, co na pewno zachęca uczelnie do  kształcenia kadr w tej dziedzinie.