Etikettarkiv: Halvledare

SSF satsar på centrum inom halvledardesign

Jonas Bjarne, forskningssekreterare på SSF. Foto: Gonzalo Irigoyen
Jonas Bjarne, forskningssekreterare på SSF. Foto: Gonzalo Irigoyen

Det råder skriande brist på halvledare, som är en kritisk komponent i snart sagt alla produkter. Eftersom produktionen är koncentrerad till ett fåtal länder är den mycket känslig för störningar. Den digitala infrastrukturen, där halvledare är en helt central del, är grundläggande både av säkerhets- och konkurrensskäl. SSF lanserar därför en ny utlysning för att skapa ett stort multidisciplinärt forskningscentrum för halvledardesign.

Stiftelsen för strategisk forskning, SSF, har i sin strategi fram till 2026 ett allt större fokus på forskningscentrum baserade på multidisciplinär forskning som har potential att skapa helt nya teknologier och lösningar inom naturvetenskap, medicin och teknik. Totalt avsätter stiftelsen flera hundra miljoner kronor för att bygga fem till tio multidisciplinära forskningscentrum, MRC, under de kommande åren.
Allra först ut är utlysningen SSF Halvledarsystemdesign eller SSF MRC Semiconductor System Design, SeSyDe. SSF satsar 60 miljoner kronor under sex år på att bygga upp ett multidisciplinärt centrum i världsklass, där akademi, forskningsinstitut, industri och samhälle samverkar.
– Tanken bakom MRC är att identifiera några av våra viktigaste utmaningar och samhällsproblem och försöka bidra till att lösa dessa genom bred samverkan mellan olika forskningsdiscipliner. På så sätt hoppas vi skapa synergier och hävstångseffekter, som flyttar kunskap mellan olika aktörer och lyfter forskningen till helt nya nivåer, berättar Jonas Bjarne, forskningssekreterare på SSF.

Design differentierar
Idag råder mycket stor brist på halvledare över hela världen, bland annat på grund av pandemin och geopolitiska händelser. Tillverkningen domineras nästan helt av Kina och Taiwan och politiska spänningar gör att leverantörskedjorna är mycket sårbara. Det får stora konsekvenser för svensk och europeisk industri, eftersom nästan all apparatur, även enkel sådan, innehåller halvledare. För att göra medlemsländerna mer oberoende har EU nyligen lanserat en stor satsning om cirka 40 miljarder euro, The European Chips Act. Den syftar till att stimulera forskning, utveckling och produktion av halvledare i Europa, och att skapa robusta leveranskedjor.
– Faktum är att EU-beslutet kom strax efter vårt och det är väldigt roligt att tajmingen blev så bra. Vår satsning gäller inte produktion eller grundläggande materialforskning, utan enbart designsteget, eftersom det är inom detta område som vi anser att Sverige har en stor strategisk fördel, säger Jonas Bjarne.
– Här finns redan en mycket hög kompetens inom forskning och utveckling samt bra labb och annan infrastruktur. Designen är helt avgörande för chippens kvalitet och funktion. Det är här kommande svenska produkter har möjlighet att differentiera sig mot konkurrerande lösningar som använder standardchip. Vi tror att vårt centrum kan bidra till att Sverige blir en väsentlig del av den europeiska satsningen, genom att vi bygger upp en bred bas av duktiga forskare som kan agera kraftfullt på EU-nivå och öka hävstångseffekten.

”Vi tror att vårt centrum kan bidra till att Sverige blir en väsentlig del av den europeiska satsningen.”

Framtida behov specificerar
Målet med halvledardesigncentrumet är att det ska vara av högsta strategiska relevans för svensk industri och Sverige samt att det ska bidra till att Sverige blir ett av de ledande länderna inom området. Forskningen ska präglas av helhetssyn och innefatta allt från chiplets till systemarkitektur, algoritmer och mjukvara, det vill säga en komplett systemansats för halvledardesign. Det gäller för forskarkonsortiet att kunna blicka in i framtiden och förutspå behov hos såväl konsumenter som industri samt inkludera all den kompetens som behövs.
– Exempelvis kan kognitions- och perceptionsforskning, när de tillämpas inom halvledardesign, möjligen vara centrala för att bidra med kunskap om människors sinnen och visa på behov av och krav på halvledarna som styr framtidens robotar, självstyrande bilar, mobilsystem och annat. När kunskap kommer från olika, och ibland oväntade, håll skapas riktigt mervärde, framhåller Jonas Bjarne.
Utlysningen är öppen fram till den första november och beslut om vilket konsortium som får bilda det nya MRC för halvledardesign kommer i april nästa år. Jonas Bjarne hoppas och tror att SSF får in ett fåtal men i stället riktigt starka ansökningar, med stor vetenskaplig bredd.
– Det kommer att bli en hård selektering, där vi väljer ut den allra bästa sökande. Inriktningen på detta, liksom kommande MRC, beslutas efter grundlig analys av vad som bedöms vara strategiskt viktigt för Sveriges konkurrenskraft. Vi ser att dessa centra har en stor och viktig funktion att fylla.

Sök till ”SSF Halvledarsystemdesign”!

Stiftelsen för Strategisk Forskning, SSF, avsätter 60 miljoner kronor för att etablera ett centrum för forskning inom halvledardesign. Syftet är att stimulera multidisciplinär forskning mellan akademi, forskningsinstitut, industri och samhälle. Forskningen ska innefatta en helhetssyn på halvledardesign, inkluderande flera designsteg där även anpassning av designen till de slutliga systemprodukterna bör ingå.

Centret är det första i SSF:s stora satsning på mångvetenskapliga forskningscenter (MRC – Multidisciplinary Research Centers) inom naturvetenskap, medicin och teknik.
Sista ansökningsdag är den 1 november 2022.

För mer information, se SSF:s hemsida: strategiska.se

www.strategiska.se

nCHREM:s nya supermikroskop redo att tas i bruk

De båda professorerna Reine Wallenberg och Kimberly Thelander ser fram emot att börja använda det nya supermikroskopet vid Kemicentrum i Lund. Foto: Jonas Andersson
De båda professorerna Reine Wallenberg och Kimberly Thelander ser fram emot att börja använda det nya supermikroskopet vid Kemicentrum i Lund. Foto: Jonas Andersson
Världens mest moderna och allsidiga in-situ-elektronmikroskop är redo att tas i bruk vid Kemi­centrum i Lund.
– Nu kan vi göra experiment inne i mikroskopet och på kort tid få information som tidigare tagit flera månader att få fram, säger Reine Wallenberg, centrumledare på nCHREM.

nCHREM, nationella centret för högupplösande elektronmikroskopi startade redan 1987 med hjälp av en donation från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse. Tio år senare kom forskning kring nanotrådar in i bilden och resten är vad man brukar kalla för historia. nCHREM utvecklades, tillsammans med Nano­Lund på fasta tillståndets fysik i Lund, på bara några år till ett av världens ledande forskningscentrum inom området, en tätplats som centret har behållit sedan dess.
Inom NanoLund har bland annat utvecklats en egen tillverkningsmetod där nanotrådar kan byggas medan de flyger i en gasström.
– Ett problem har varit att vi inte exakt vet hur trådarna byggs upp. Detta mikroskop kan ge oss den sista pusselbiten, säger Reine Wallenberg, professor i fasta tillståndets kemi.

Nätverk
Med hjälp av den nya maskinen kan forskarna följa hur atomer i olika material reagerar med gaser, och på så sätt se hur halvledarkristaller växer fram i realtid.
– Själva processen tar en sekund, under den tiden ska 47 miljoner atomer hitta sin exakta plats, det är hisnande. Genom att dra ner på gaserna kan vi sänka hastigheten och följa hela processen via våra skärmar.
I förlängningen kommer nanoforskningen vid det nya mikroskopet att kunna leda till en förbättrad typ av LED-lampor, elektroder som används vid hjärnkirurgiska ingrepp, solceller och transistorer för snabbare och energisnålare elektronik.
– Om fem år räknar jag med att vi vet exakt hur en nanotråd växer och hur olika parametrar påverkar processen, vilket direkt kan appliceras i avknoppningsföretag så att de kommer industrin till nytta.
Ett parallellt arbete handlar om att skapa en infrastruktur för att göra mikroskopet tillgängligt både nationellt och internationellt.
– Vi har bland annat skapat ARTEMI (Atomic Resolution TEM Infrastructure of Sweden), ett nätverk som syftar till att dels koordinera specialiserade mikroskopiplattformar på universiteten i Lund, Linköping, Uppsala, Stockholm och Göteborg, dels ge intressenter från industrin en gemensam ingång till dessa resurser, avslutar Reine Wallenberg.


Axel Persson, doktorand och Dr Crispin Hetherington är verksamma inom nCHREM.
Axel Persson, doktorand och Dr Crispin Hetherington är verksamma inom nCHREM.
nCHREM
Knut och Alice Wallenbergs stiftelse har donerat 31 miljoner kronor till Kemicentrums nya mikroskop som ger betraktaren inblick i hur atomer i olika material reagerar med exempelvis gaser i realtid – till gagn för bättre och mer precist utformade material. Mikroskopet är ett av de kraftfullaste i världen med en upplösning ner under en Ångström.

nCHREM
Kemicentrum
Box 124
221 00 Lund
Tel: 046-222 82 33
www.lu.se

www.lu.se

Nästa generations halvledarmaterial

Terahertz-ellipsometer. Foto: Thor Balkhed
Terahertz-ellipsometer. Foto: Thor Balkhed
Vanya Darakchieva, docent på halvledarmaterial vid Linköpings universitet, leder Centrum för terahertzmaterialsanalys (THeMAC) och leder Vinnovas kompetenscenter på grupp-III-nitridteknologi (C3NiT-Janzén).

Vanya Darakchieva, docent på halvledarmaterial vid Linköpings universitet.
Vanya Darakchieva, docent på halvledarmaterial vid Linköpings universitet.
Framsteg i materialpreparering och förståelse av materials fysiska egenskaper definierar idag elektroniska komponenters förmåga i exempelvis kraftgenerering, kraftelektronik, numerisk beräkning och processning eller i LED-belysning.
I THeMAC utvecklar Darakchieva och hennes team nya halvledarmaterial med hög genombrottsspänning, höga saturerade laddningsbärarhastigheter och termisk stabilitet nödvändig för framtidens elektroniska komponenter, som kan arbeta i THz-frekvens. För att nå målet har de utvecklat och byggt en revolutionerande ellipsometer för THz-frekvenser, som är det enda instrumentet av sitt slag i Europa.
THz-ellipsometri är en beröringsfri, icke-destruktiv metod att mäta elektriska transportegenskaper med substantiella fördelar över konventionella elektriska mätmetoder. Metoden tillåter särskiljning av elektroniska transportegenskaper från olika ledande kanaler i prover som är inhomogena eller har flera lager, utan fysisk kontakt som kan leda till ytskada eller provkontaminering.
Genom att utnyttja de unika egenskaper THeMAC erbjuder i samband med världsledande tillväxt av grupp-III-nitrider och grafen, har Darakchievas team demonstrerat rekordhög elektronmobilitet i enlagers epitaxiell grafen och i den tvådimensionella elektrongasen i AlGaN/GaN high electron mobility transistor (HEMT).
Spjutspetsteknologin och instrumenteringen som utvecklats i THeMAC gjorde det möjligt för teamet att hjälpa halvledarmaterialforskningen mot en industriellt relevant nivå. Darakchieva har därför, tillsammans med professor Herbert Ziraths team på Chalmers universitet och utvalda svenska och internationella industriella partner (ABB, Saab, Ericsson, SweGaN, Gotmic, On-Semiconductor, UMS, Epiluvac, FMV och Norstel) etablerat ett kompetenscenter C3NiT-Janzén. Centrets uppdrag är att utföra världsledande forskning på högfrekvens- och kraftelektronik i grupp-III-nitrid, och överföra forskningsresultaten som är direkt utvecklingsbara till de industriella deltagarna på olika nivåer i värdekedjan.
De förväntade genomslagen från THeMAC och C3NiT-Janzén är att möjliggöra snabbare trådlös kommunikation och datainsamling och att accelerera övergången till en effektiv omvandling, transport och användning av elkraft.

Linköpings universitet
Divisionen för Halvledarmaterial vid Linköpings universitet utvecklar och undersöker material för framtidens elektronik med huvudsaklig fokus på grupp-III-nitrider, THz-ellipsometri, kiselkarbid och grafen. Målet är att lösa fundamentala och applikations-motiverade problem av intresse för svensk och europeisk industri.
E-post: vanya.darakchieva@ifm.liu.se
www.liu.se

www.liu.se