Nyligen gick SweGan AB ut med att de bygger en ny facilitet i Linköping, där de framöver samlar hela sin verksamhet. Förutom huvudkontor blir det platsen för tillverkning av kiselskivor med galliumnitrid-på-kiselkarbid (GaN-on-SiC), som är särskilt väl lämpat tillverkning av kraftelektronik. Det är en form av halvledare som ofta hamnar i skymundan, men som finns överallt ibland oss och är avgörande för att vi ska klara den gröna omställningen.
För att reda i betydelsen av detta och Sveriges roll inom wide bandgap-material såsom galliumnitrid och kiselkarbid talar Semi14 med Mikael Östling, som vi senaste intervjuade dagarna efter vår lansering. Han är sedan 1999 professor i det fasta tillståndets elektronik (Solid State Electronics) och var 2017–2022 prorektor på Kungliga Tekniska Högskolan.
Jacob Hugosson: Vad har du gjort sen senast vi talades vid?
Mikael Östling: Jag har efter 6 spännande år precis avslutat mitt uppdrag som prorektor på Kungliga Tekniska Högskolan. Jag har fortfarande några uppdrag kvar, till exempel som styrelseordförande i Myfab som är vårt svenska fantastiska nätverk för mikrofabrikation. Vi har också precis lämnat in en kompetenscenteransökan till Vinnova med fokus på halvledarteknik, med Lunds universitet som koordinator. Med Lund jobbar vi också tillsammans för en svensk nationell strategi för halvledarteknik.
Jag har också ägnat en hel del tid i januari till att examinera masterstudenter i min kurs om tillverkningstekniker för halvledarkomponenter. Många duktiga studenter, men tyvärr inte så många svenska.
Jacob Hugosson: Kraftelektronik och wide bandgap – vad är det och varför är det viktigt?
Mikael Östling: Med wide bandgap menar vi oftast kiselkarbid (SiC) och galliumnitrid (GaN). Det är halvledarmaterial som har förmågan att tåla höga elektriska fält och är speciellt lämpade för användning vid höga spänningar och höga elektriska effekter. Man kan med dessa designa aktiva komponenter som transistorer för att vara väldigt energieffektivt, det vill säga leverera effekt utan så mycket förluster (värme) som konventionell kiselbaserad kraftelektronik. Dessa nya lösningar behövs för den hållbara omställningen av samhället och är en förutsättning för elektrifieringen som alla nu inser att vi behöver.
Jag har hållit på med forskning och företagande inom kiselkarbid i mer än tre decennier och sett en fantastisk utveckling över dessa år. Från små skivor på 30 mm i diameter till dagens 200 mm-skivor som precis börjat dyka upp på marknaden. Från mycket enkla diodstrukturer till dagens mycket avancerade transistorer som kan hantera många kilowatt. Från fordonsbranschens skepticism till den nya tekniken, till dagens omfamnande av SiC-transistorer i energieffektiva modullösningar.
Det har tagit många år att övertyga en konservativ industri om denna omställning, men nu har man passerat den mentala barriären eftersom energieffektivitet är ett så bra försäljningsargument. Det gäller ju både SiC och GaN, de har sina respektive användningsområden inom kraftelektronik men i god komplementär ordning. SiC för de lite mer robusta applikationerna och GaN i lite lägre effektklasser, som mycket kompakta nätaggregat för viss fordonselektronik till rena konsumtionsvaror som telefoner och laddare till bärbara datorer.
Jacob Hugosson: Vad betyder det för Sverige att SweGan AB ska inleda storskalig produktion av epitaxiskivor med wide bandgap-material i Linköping?
Mikael Östling: Det är mycket trevligt och inspirerande att SweGan nu tänker skala upp sin tillverkningsvolym till 40 000 skivor per år. Jag tror att SweGan har en riktigt bra materialkvalitet på sina GaN-skikt som man växer på SiC-substrat. Det ger goda förutsättningar för att producera RF-transistorer med egenskaper som passar telekom.
Det finns även andra lösningar där tillverkarna med några intressanta trick kan växa GaN på kisel (läs: hemliga mellanskiktsmaterial). Än så länge är dessa GaN-skikt inte lika bra som de man växer på SiC, men har ändå många lönsamma tillämpningsområden. Det krävs rejält med ny utrustning för att producera den volym som SweGan talar om. Det är som att gå från ”Lab to Fab”. Ur ett svenskt perspektiv är det ett betydande steg volymmässigt som jag välkomnar, men ur ett internationellt perspektiv är det fortfarande ganska liten volym.
Sverige behöver förstå att vi också kan leverera större volymer av halvledarmaterial. Stora volymer behövs om man ska kunna leverera till betydande tillverkare.
Jacob Hugosson: Vilken roll kan wide bandgap och kraftelektronik spela för Sverige i en större EU-kontext?
Mikael Östling: Jag tycker personligen att Sverige har ett mycket gediget ekosystem för wide bandgap-teknologi. Om vi positionerar oss smart inom EU:s Chips Act har vi nog möjligheter att få ta del av den satsningen. Det är ju extra intressant om Chips Act slutligen kunde undertecknas enligt planen som pekar på slutet av årets andra kvartal, det vill säga när Sverige fortfarande har ordförandeskapet. Då är ju de flesta beslutsfattarna mer uppsjungna på vad halvledare betyder för samhället.
Jacob Hugosson: Avslutande tankar? Ordet är fritt!
Mikael Östling: Efter att ha sett halvledarutvecklingen i världen under flera decennier är det mycket inspirerande att se det fokus som hela världen har på området. EU agerar, men tyvärr har det tagit mycket tid och det är ännu inte klart med satsningen ”Chips Act”. Vi släpar betydligt efter USA med dess Chips Act, som dessutom har en lite större finansiering. Inom EU har vi satt ett mål att återta chipproduktionen så att vi har cirka 20 procent av den globala produktionen. Chips Act är föreslagen att omfatta cirka 43 miljarder euro, men lyssnar man på företagsledare inom de stora halvledarföretagen i EU kommer det behövas omkring 500 miljarder euro i investeringar för att nå målet. EU:s Chips Act-finansiering utgör ett viktigt incitament för att få igång industrin.
En mycket viktig aspekt på hela utbyggnaden av halvledarindustrin är tillgång på utbildad arbetskraft. USA är även där steget före och har flaggat för att de framöver kommer behöva cirka 10 000 utbildade personer per år. Jag hoppas att EU så snart som möjligt också deklarerar sina behov. Även här behöver vi ju många tusen ingenjörer per år.
Vi får inte heller glömma bort den mycket viktiga vidareutbildningen och det livslånga lärandet. Våra tekniska universitet är absolut redo bara vi har en stabil finansiering. Inom Sverige hoppas jag att vi kan få till ett brett nationellt utbildningsprogram inom halvledarteknik med samarbete mellan våra ledande universitet. Jag hoppas också att vi i Sverige kan ta en bra position inom utbildning även inom EU, för det behövs verkligen.
Slutligen hoppas jag och tror att vi kan få se fler produktionsanläggningar för wide bandgap-teknologi i Sverige. Vi har redan sett etablering av storskalig batteriproduktion och vi har som sagt ett bra läge med kunskap och entreprenörer på området. Visst behövs mycket kapital för investeringar i fabrikationsanläggningar, men ändå inom rimlighetens gränser. Naturligtvis får man börja i en hållbar utvecklingstakt, men på några års sikt tror jag att 10 miljarder kronor ger en riktigt kompetent svensk tillverkningsindustri för SiC- eller GaN-komponenter.
Semi14 riktar ett stort tack till professor Mikael Östling och önskar honom varmt välkommen åter.
