„Półprzewodniki to znacznie więcej niż procesory” – Politechnika Wrocławska rozwija program mimo rezygnacji Intela

W styczniu 2024 niedługo po ogłoszeniu decyzji Intel o budowie zakładu back-end pod Wrocławiem Politechnika Wrocławska podpisała umowę obejmującą między innymi wspólne prowadzenie projektów badawczo-rozwojowych oraz opracowanie i adaptację programu kształcenia, aby dopasować go do konkretnych potrzeb firmy. Co w obecnej sytuacji stanie się z tym programem?

Program, którego flagowym partnerem stał się Intel, z perspektywy uczelni oznacza chęć ukierunkowanej współpracy z przemysłem półprzewodnikowym. Nieobecność amerykańskiego koncernu na Dolnym Śląsku wcale nie zamyka tego programu, wręcz przeciwnie, w dalszym ciągu utrzymujemy kontakt związany z dydaktyką i bazujemy na materiałach dostarczanych przez Intel. Na pewno część związana z końcowymi etapami produkcji półprzewodników jest i będzie obecna w ramach naszego programu nauczania. Technologie wytwarzania półprzewodników to znacznie więcej niż jedna firma, a samo pojęcie półprzewodników to pojęcie znacznie szersze niż procesory.

Jakie elementy, związane z procesem produkcji półprzewodników, wchodzą w skład programu nauczania, realizowanego przez Politechnikę Wrocławską? Czy na uczelni istnieją odpowiednie warunki do kształcenia większej ilości kadr, zasilających przemysł półprzewodnikowy?  

Nasz wydział obejmuje trzy katedry silnie powiązane z zagadnieniami wytwarzania przyrządów półprzewodnikowych. Katedra Nanometrologii opracowuje instrumenty, które pozwalają obejrzeć wyniki procesu produkcyjnego i dokładnie zrozumieć zawiłości nanoświata. Katedra Mikroelektorniki i Nanotechnologii wytwarza na bazie posiadanych urządzeń struktury półprzewodników. Natomiast Katedra Mikrosystemów zajmuje się między innymi packagingiem, diagnostyką i badaniem niezawodności.

Intel ostatecznie zrezygnował z inwestycji, ale jak już wspomniałem współpraca z firmą, jest kontynuowana, a dedykowane kursy związane z wytwarzaniem przyrządów i packagingiem są włączone w ramach różnych kierunków studiów. Kursy obejmują praktycznie cały cykl produkcyjny produkcji półprzewodników: projektowanie, modelowanie, wytwarzanie, pakowanie i testowanie. Co więcej, tematy te były elementem naszego nauczania od bardzo wielu lat. Ten kierunek nauczania jest w pełni gotowy do współpracy z firmami półprzewodnikowymi i jest tylko kwestią ewentualnego ukierunkowania pod kątem współpracy z konkretną firmą, pewnego dopasowania czy nacisku na jakieś elementy.

Z jednej strony, wytwarzanie półprzewodników to trudny kierunek studiów, z drugiej, przemysł półprzewodnikowy jest w Polsce stosunkowo skromnie reprezentowany. Na początku młodzi ludzie muszą poznać podstawy fizyki i chemii i dla większości są to trudne kursy. Od razu rodzi się też pytanie, gdzie my po tych studiach znajdziemy pracę? Dużo zmieniłaby obecność dużego inwestora, pokroju Intel, co dałoby naszym studentom wizję przyszłej pracy. Staże przy produkcji półprzewodników oferują inne firmy, na przykład tajwańskie, ale wizja pracy za granicą nie porywa studentów, którzy woleliby pracę na miejscu. 

Jakie doświadczenia we współpracy z przemysłem półprzewodnikowym posiada Politechnika Wrocławska? 

Półprzewodniki to nie tylko procesory, ale również elementy, które nazywamy mikrosystemami, łączące ze sobą ruchomą mikromechanikę i elektronikę opartą na krzemie, a ich najlepszym przykładem są czujniki. Rozwój dronów czy motoryzacji jest na nich oparty właśnie na nich.  Naturalnie jako jednostka dydaktyczna nie będziemy konkurować z czołowymi producentami, jednak szukamy dla nich niszowych zastosowań.

Są to nasze konstrukcje dedykowane do wykrywania określonego materiału biologicznego, stosowane w przemyśle kosmicznym czy czujniki kwantowe.  Pracujemy nad ich opracowywaniem zarówno na etapie badań podstawowych, materiałowych – czym zajmuje się np. Wydział Podstawowych Problemów Techniki – jak i mamy laboratoria, w których można wytwarzać przyrządy półprzewodnikowe i mikrosystemy, od podłoża do gotowego elementu. Nie jest to oczywiście produkcja masowa, jednak nasze laboratorium na ulicy Długiej we Wrocławiu dysponuje linią produkcyjną, którą można wykorzystywać do badania prototypów oraz podciągnięcia projektu do poziomu TRL4 do TRL6.

Wrocław jest czołowym centrum elektroniki, z licznymi firmami zajmującymi się projektowaniem i produkcją elektroniki. Czy jest to ważny argument w procesie przyciągania inwestorów z przemysłu półprzewodnikowego?

Absolutnie tak: kultura techniczna istnieje na Dolnym Śląsku od wielu lat. To głównie efekt tego, iż na Politechnice Wrocławskiej zawsze pracowały osoby mocno zorientowane na współpracę z przemysłem.  Sposób myślenia tych ludzi od zawsze ukierunkowany był na opracowanie działającego produktu, co wcale nie jest takie oczywiste, często projekty opracowywane przez naukę kończyły na etapie artykułu czy uzyskania kolejnego awansu. Na PWr kończyło się to produktami i ten element jeszcze istnieje.  Nanores i XTPL zostały stworzone przez absolwentów naszego kierunku studiów, którzy wyrośli w tej kulturze i którzy jednocześnie dobrze rozumieją, co się dzieje tam na dole, na poziomie nanoświata.

W porównaniu do na przykład montażu BGA montaż chipletu jest o wiele bardziej skomplikowany i wyrafinowany. Montaż PCAB to montaż w dwu wymiarach, a advanced pakaging wprowadza trzeci wymiar – kości układane są w stos. Wciąż też trzeba zadbać o wszystkie aspekty związane z kontaktami elektrycznymi i uwzględnić, że cała struktura pracuje pod wpływem zmian temperatury czy pod wpływem zmian pola elektromagnetycznego. Przyrządy półprzewodnikowe muszą przez lata pracować niezawodnie, a różna rozszerzalność termiczna wszystkich stosowanych w nich materiałów to duże wyzwanie. Pamiętam dyskusję, rozpoczętą przy okazji zainteresowania Intela, że będziemy kolejną montownią. To nic bardziej mylnego: packaging to bardzo skomplikowany i  wyrafinowany proces, byłaby to wręcz strategiczna umiejętność dla Polski.

Zapraszamy na TEK.day Gdańsk, 11 września 2025. Zapisz się tutaj!