skip to main content
Technologie

Postavit novou továrnu na čipy není jednoduché. Stačí zrnko prachu a je konec, říká vědec z CIIRC

Nejsou a ještě nějakou dobu nebudou. Nedostatek čipů, které výrobci kvůli výpadkům během pandemie a zároveň obrovské poptávce nestíhají dodávat na trh, dopadá na všechny segmenty, ve kterých hraje roli elektronika. Automobilky zastavují výrobu, výrobci mobilních telefonů zase prodlužují dodací lhůty o několik týdnů.

Výroba čipů, tedy polovodičových součástek, na které ekonomika tolik spoléhá, je přitom poměrně složitý proces. „Při výrobě těch polovodičů se z hlediska fyzikálního dělají téměř zázraky,“ říká Michal Sojka z Českého institutu informatiky, robotiky a kybernetiky na ČVUT.

Tranzistory, ze kterých se ty nejsložitější čipy skládají, totiž mají často velikost jen deseti nebo dvacetinásobku atomu. „A celý výrobní proces má stovky, možná i tisíce různých kroků,“ dodává vědec.

Reklama

O čipech se teď mluví v souvislosti s nedostatkem automobilů, omezení výroby mobilních telefonů, počítačů nebo herních konzolí, ale třeba i nedostupností myček na nádobí. O jakých součástkách se vlastně bavíme?

Obecně jde o polovodičové součástky. Pod pojmem čip se rozumí jak hodně jednoduchá součástka, která funguje třeba jako spínač na rozsvěcení světel v autě, tak i hodně hodně složitá součástka, která pohání mobil, notebook nebo složitější server. Základní jednotkou toho čipu jsou tranzistory. Jednodušší spínač má tranzistorů třeba deset. Mobily a procesory jich mají miliony a dnes už možná i miliardy.

Je problém v nedostatku na trhu hlavně u těch složitějších čipů, nebo je zasaženo celé odvětví?

Ekonomickou stránku a nedostatky na trhu tak detailně nesleduji. Vím o tom, že problémy mají mobilní telefony. Grafické karty také nejsou, což souvisí nejen s nedostatkem polovodičů, ale i s těžbou bitcoinů. Ale jak jste zmiňoval, chybí i procesory do automobilů. Ty se nacházejí někde mezi těmi jednoduššími spínači a složitými polovodiči do mobilů. Vyrábějí se sice jednoduššími technologiemi, ale také hodně chybějí. A používají se i ve spotřební elektronice.

Problém je, že výrobci se při počátku těch problémů orientovali hlavně na součástky, kde je větší marže, tedy především na ty složitější čipy. Na automobilovém průmyslu moc nevydělávali, tak výrobu trochu trochu omezili.

Kolik výrobců čipů na světě je? Kde jsou ty největší továrny?

Největší výrobce těch nejsložitějších čipů je na Tchaj-wanu. Tam je firma Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), která je asi nejvýznamnější. Potom je hodně velký korejský Samsung a pak je poměrně velký počet menších výrobců. Hodně se to rozděluje podle segmentu trhu a technologií. Ale těch high-end továren je opravdu jen pár.

Reklama

Pokud je vysoká poptávka, které nestačí nabídka, tak mě na první dobrou napadá, proč se nepostaví víc továren, které mohou začít chrlit na trh větší množství čipů. Předpokládám ale, že tak jednoduché to asi není…

Ono by to tak teoreticky i šlo. Akorát že postavit tu továrnu trvá dlouho. A i k tomu, abyste v nové továrně mohl vyrábět čipy, potřebujete opět velké množství polovodičů, protože to vše řídí počítače. Technologie výroby polovodičů je vlastně ta nejsložitější věc, kterou člověk umí udělat. Postavit továrnu a všechno rozběhat a zajistit, aby nebyla vysoká chybovost výroby, je hodně těžké a trvá to skutečně dlouho.

Co je na té výrobě vlastně nejsložitější? Vím, že je náročná například na vodu, což ostatně byl jeden z problémů výrobce TSMC, když na počátku roku nedoplnil vodní zásoby na Tchaj-wanu každoroční tajfun…

Při výrobě polovodičů se z hlediska fyzikálního dělají téměř zázraky. A aby se ty zázraky mohly udělat, tak to není jen tak, že se vezme nějaký stroj, hodí se do něj křemík a na konci vypadne čip. Výrobní proces má stovky, možná i tisíce různých kroků.

A v každém tom kroku se dělá poměrně složitá operace. Některé jsou náročné na vodu, jiné jsou náročné na to, že se to nesmí ani minimálně zatřást, musí být absolutně čistý vzduch bez prachu a tak dále. Celkově je to opravdu hodně náročná věc.

Co se stane, pokud do prostředí, ve kterém se čipy vyrábějí, dostane prach?

Prachová částice má velikost tisíce tranzistorů. Takže když vám dopadne zrnko prachu při výrobě na čip, tak ho můžete celý zahodit. Takhle náročné to je.

Dokud se tedy výroba čipů nevzpamatuje, bude na trhu automobilů i elektroniky nedostatek…

Rozhodně. Třeba v tom mobilním telefonu máte čipů desítky. A v autě jsou jich stovky. Každá věc na elektřinu má v sobě nějaký řídicí procesor.

Do automobilek dodávají čipy subdodavatelé jako komponentu, ve které je procesor už zabudovaný. Každý dodá mechanickou část i řídicí procesor a pak se to všechno pospojuje dohromady. Procesory si spolu povídají a vzájemně se domlouvají. A stačí, aby chyběla jen jedna součástka tomu jednomu subdodavateli a auto se nemůže dokončit.

Reklama
Reklama