Szwecja musi przekuć kompetencje w półprzewodnikach w przemysł

Artykuł został pierwotnie opublikowany przez RISE – niezależny szwedzki instytut badawczy finansowany przez państwo – i został przedrukowany za zgodą autora.

Artykuł gościnny: Björn Samel, wiceprezes ds. rozwijających się technologii sprzętowych w RISE

Eksportujemy wiedzę, ale zbyt często importujemy tworzoną dzięki niej wartość. W czasach napięć geopolitycznych i podatnych na zakłócenia łańcuchów dostaw chodzi o autonomię i suwerenność technologiczną – o zdolność zapewnienia dostępu do krytycznych komponentów, od których zależą nasze społeczeństwo, konkurencyjność i bezpieczeństwo.

W RISE działamy w obszarze półprzewodników od ponad 35 lat. Rozwijając energoelektronikę opartą na węgliku krzemu (SiC) i tworząc otwarte środowiska innowacji, pełnimy rolę pomostu między nauką a przemysłem. To właśnie na etapie przejścia od laboratorium do skalowalnej produkcji kryje się największe wyzwanie i jednocześnie największa szansa dla Szwecji.

Znaczna część naszej misji polega na podnoszeniu poziomu gotowości technologicznej w warunkach odpowiadających wymaganiom przemysłu. Bez takich możliwości nawet najbardziej obiecujące innowacje często zatrzymują się przed etapem produkcji na dużą skalę i tworzenia miejsc pracy w Szwecji.

Skalowanie produkcji kluczem do przyszłych systemów energetycznych

Potrzeba przemysłowego skalowania jest duża w wielu sektorach, ale szczególnie interesujący jest obszar półprzewodników dla energetyki i energoelektroniki. To jedna z nielicznych dziedzin, w których Europa nadal zajmuje silną pozycję na dużej części łańcucha wartości.

Dzięki kompetencjom w zakresie materiałów, energoelektroniki i zastosowań przemysłowych istnieje szansa na budowę kompletnych europejskich łańcuchów wartości i nowych przedsięwzięć przemysłowych.

Krytyczne funkcje nie są dziś ukryte wyłącznie w systemach energetycznych, pojazdach czy centrach danych. Są zapisane w półprzewodnikach. Dlatego inwestycje w moce produkcyjne półprzewodników są inwestycjami w przyszłą konkurencyjność i odporność Europy.

Zaawansowana energoelektronika wykorzystująca materiały szerokoprzerwowe pozwala ograniczyć straty energii i łączyć kilka etapów konwersji w bardziej wydajne systemy. Podniesienie sprawności światowej konwersji energii zaledwie o jeden punkt procentowy przyniosłoby ogromne korzyści środowiskowe i znacząco ograniczyło straty w postaci ciepła.

Szwecja dysponuje w tej dziedzinie wieloletnimi kompetencjami światowej klasy, ale większa część produkcji powinna odbywać się na miejscu, aby zapewnić:

• bardziej niezawodną dystrybucję energii elektrycznej poprzez ograniczenie strat przy integracji odnawialnych źródeł energii i przesyle HVDC,
• rozwój szwedzkiej elektromobilności dzięki szybszemu ładowaniu, niższej masie pojazdów i większemu zasięgowi,
• wyższą efektywność przemysłu procesowego poprzez redukcję ukrytych strat energii w systemach napędowych.

Bez krajowej produkcji grozi nam powstanie nowych, niepewnych zależności importowych, które mogą spowolnić proces elektryfikacji.

Strategia dla strategicznych nisz

Niedawno opublikowany raport IVA, do którego przygotowania przyczynił się RISE, wskazuje, że Szwecja ma mocne strony w badaniach i innowacjach, ale jednocześnie cierpi na strukturalne słabości w doprowadzaniu technologii do skali przemysłowej.

Takie stanowisko podziela także organizacja Semiconductor Sweden, w której przedstawiciele przemysłu, środowiska akademickiego i sektora publicznego wspólnie opracowali kierunek wzmacniania pozycji kraju w sektorze półprzewodników.

Jednym z najważniejszych wniosków jest to, że przewaga we wczesnych etapach badań nie wystarczy. O sukcesie zadecyduje zdolność do skalowania technologii.

Dlatego potrzebne są inicjatywy takie jak Lab2Fab. W przypadku technologii takich jak energoelektronika SiC największym wyzwaniem nie jest już wynalezienie rozwiązania, lecz jego uprzemysłowienie. Tworzenie silniejszych środowisk skalowania i pilotażowej produkcji może przyspieszyć drogę od badań do rynku oraz wzmocnić europejski łańcuch wartości półprzewodników.

Koncentracja na obszarach przewagi

W globalnym wyścigu napędzanym miliardowymi subsydiami Szwecja powinna zabezpieczać własne łańcuchy dostaw. Zamiast konkurować o budowę uniwersalnych megafabryk, powinna wykorzystać przewagę w wyspecjalizowanych segmentach, takich jak:

• energoelektronika,
• fotonika,
• zaawansowane czujniki,
• technologie wysokich częstotliwości,
• systemy mikroelektromechaniczne (MEMS).

Szwecja skutecznie tworzy nowe firmy, ale warunki utrzymania produkcji sprzętowej wymagają poprawy. Kapitał i działalność produkcyjna przenoszą się tam, gdzie warunki prowadzenia biznesu są korzystniejsze. Bez odpowiedniego otoczenia przedsiębiorstwa będą przenosić produkcję do innych krajów Europy i poza nią.

Najważniejszym wyzwaniem pozostaje zdolność do skalowania technologii i zatrzymania tworzonej wartości w kraju.

Co jest potrzebne, aby odwrócić trend?

Autor wskazuje trzy kluczowe działania:

• Rozwój przemysłowy i infrastruktura – potrzebne są środowiska rozwojowe skoncentrowane na powtarzalności procesów i kontroli jakości, obejmujące cały łańcuch od materiałów po demonstratory i kwalifikację produktów.
• Długoterminowe inwestycje – sektor półprzewodników jest kapitałochłonny, dlatego infrastruktura powinna być traktowana jako strategiczna inwestycja państwa.
• Szybsze przechodzenie do skali przemysłowej – problemem nie jest brak badań, lecz niedostateczna zdolność do przekładania ich na produkcję i utrzymania tworzonej wartości w Szwecji.

Wymaga to silniejszej warstwy instytutów badawczych dysponujących odpowiednim mandatem, zasobami i stabilnym finansowaniem, które pozwolą przeprowadzać technologie od laboratorium aż do produkcji przemysłowej.

Szwecja potrzebuje zintegrowanych środowisk rozwoju, testowania i skalowania, które ograniczą ryzyko inwestycji, zwiększą gotowość technologiczną i zachęcą przemysł do inwestowania.

Czas na decyzje

Półprzewodniki należą do najbardziej kapitałochłonnych sektorów technologicznych świata. Dlatego infrastruktura badawcza i innowacyjna powinna być postrzegana jako długoterminowa inwestycja strategiczna, a nie koszt krótkoterminowego projektu.

Szwecja dysponuje silnym zapleczem badawczym, konkurencyjną bazą przemysłową i dobrymi warunkami do objęcia pozycji lidera w sektorze półprzewodników. Same warunki jednak nie wystarczą. Potrzebna jest nowoczesna polityka przemysłowa, długofalowe inwestycje oraz system innowacji zdolny przeprowadzić technologię od badań do konkurencyjnej produkcji.

Zdaniem Björna Samela właśnie teraz rozstrzyga się, czy przyszła wartość dodana w sektorze półprzewodników pozostanie w Szwecji, czy zostanie wytworzona gdzie indziej.

Björn Samel 

Wiceprezes ds. rozwijających się technologii sprzętowych, RISE