Poznati profesor u intervjuu istakao važnost čipova: ‘Okosnica su moderne civilizacije’

Tehnologija je danas neizostavan dio naše svakodnevnice – ne možemo zamisliti život bez mobitela, automobila, kućanskih uređaja. Sve oko nas pokreće tehnologija, a tehnologiju pokreću – čipovi. I dok čitamo o umjetnoj inteligenciji ili autonomnim vozilima kao posljednjim primjerima tehnoloških inovacija, puno se manje govori o čipovima, bar dok ne dođe do nestašice poput one prije tri godine, a onda stane i svijet. Čipovi se nalaze u najnaprednijim sustavima, ali i običnim svakodnevnim uređajima,  mozak su svakog elektroničkog sustava i nerijetko ih zovu naftom modernog doba.

Foto: Adi Goldstein, Unsplash

O svemu tome razgovarali smo s prof. dr. sc. Adrijanom Barićem, redovitim profesorom na FER-u i legendom ovog Fakulteta. Na FER-u radi od 1984., a osim u Hrvatskoj, znanja je stjecao u Irskoj i Belgiji. Zaslužan je za pokretanje suradnje s industrijom i realizaciju mnogih inovativnih istraživačkih projekata. S profesorom Barićem razgovarali smo o današnjoj industriji čipova, o tome kako izgleda proces proizvodnje jednog čipa, kako Europa stoji u odnosu na SAD i Aziju i gdje je prilika za Hrvatsku, kako izgledaju istraživački projekti na FER-u i zašto studenti FER-a naprave svoj prvi čip na 3. godini studija.

prof. dr. sc. Adrijan Barić, Fakultet elektrotehnike i računarstva | Foto: FER

Bavite se područjem mikroelektronike i dizajna čipova. Što Vas je privuklo tom području?

– To je vrlo složeno područje i zato mi se činilo interesantnim ulagati vrijeme u to. Zašto ulagati svoje vrijeme u nešto što je lagano? Čipovi su okosnica moderne civilizacije. U proteklih 50 godina tehnologija je enormno napredovala i pitanje je možemo li napraviti manji tranzistor jer smo praktički došli do nivoa atoma. Danas ni pegle ne rade bez čipova, i to je nevjerojatno jer bez elektronike ne bi postojala društvo kakvo poznajemo. U najboljim čipovima koji se sada proizvode imate stotine milijuna tranzistora pa čak i preko milijardu. Fascinantno je da je čovjek uspio stvoriti takvu tehnologiju gdje se na tako malom mjestu, 10×10 mm, može nalaziti milijardu tranzistora koji funkcioniraju skupa. Nažalost, društvo nije pratilo taj napredak, mi i dalje ratujemo kao prije 50 godina što je dosta tužno. Da smo kao ljudi napredovali kao tehnologija mogli bismo reći da živimo u raju.

Milijarde tranzistora na površini manjoj od nokta – kako izgleda proces izrade čipa?

– Ciklus proizvodnje čipova ima nekoliko faza: dizajn, procesiranje i mjerenje (testiranje). Sam dizajn čipa traje minimalno 3 mjeseca ako je to već nešto što radite i ako se radi o jednostavnijem čipu. Kada radite posve novi ili napredniji dizajn to je bar 6 mjeseci do godinu dana i više, ovisno o složenosti. Nakon toga se čip procesira oko 3-4 mjeseca i tada mjeri za što je potrebna napredna i specifična, obično skupa oprema. Tek tada dobijete prvu informaciju što ste napravili, radi li čip dobro ili ne. Za novi čip potrebna su najmanje 3 takva ciklusa prije nego čip dođe na tržište. Osim vremena i znanja, ovaj proces zahtijeva puno ulaganja. ​​

Nedavno smo na svjetskoj razini doživjeli veliku nestašicu čipova koja je negativno utjecala na niz industrija, posebno automobilsku. U svijetu je i dalje mali broj proizvođača čipova, a samo tri svjetske kompanije stoje iza proizvodnje najnaprednijih čipove. Zašto? 

– Jako je teško i skupo napraviti tvornicu koja proizvodi čipove. Ulaganje u kvalitetnu tvornicu za proizvodnju čipova u rangu je 20 milijardi dolara. Radi se o izrazito skupim i naprednim strojevima, ali i znanjima, cijelom ekosustavu. Takva tvornica radi 24/7, svaki dan u godini. Za Hrvatsku primjerice nema smisla graditi takvu tvornicu, ali ono što ima smisla je fokusirati se na prvi korak u ciklusu proizvodnje čipova, a to je dizajn čipova.

Proizvodnja čipova u SAD-u pala je s 37% u 1990. na samo 12% udjela u svjetskoj proizvodnji u 2020. Kako Europa stoji u odnosu na ostale ekonomije u proizvodnji čipova? 

– Europa, kao i SAD, dugo je bila orijentirana na profit i prebacivala je proizvodnju u Aziju. Nije se o toj temi razmišljalo dugoročno i strateški. Danas zato azijske zemlje imaju ekspertizu, dobru edukaciju, znanje i predvode proizvodnju čipova. Tajvan proizvodi preko 60% svjetskih čipova, pri čemu preko 90% najnaprednijih čipova kakvi se koriste primjerice u autonomnim vozilima. Europa konzumira 20% svjetske proizvodnje čipova, velik dio toga vezan je za automobilsku industriju, a proizvodi samo 10% potrebne količine čipova i tu dolazi do izraženog deficita. Ipak, stvari se mijenjaju. EU se sprema donijeti europski akt o čipovima kako bi se prevladala nestašica poluvodiča, ali i ojačalo tehnološko vodstvo i razina proizvodnje čipova u EU.

Kroz europski akt o čipovima osigurat će preko 43 milijarde eura ulaganja s ciljem osiguravanja bolje pozicije EU u svjetskoj proizvodnji čipova. Jedan od strateških ciljeva Akta je i otvaranje Centra kompetencija. Upravo radite na otvaranju Centra u Hrvatskoj – recite nam više o tome?

– Europski akt o čipovima odlična je stvar i za Hrvatsku kao članicu EU. U skladu s tim aktom, jedan od ciljeva je u svakoj zemlji članici EU otvoriti Centar kompetencije za poluvodiče, mikroelektroniku i dizajn elektroničkih sustava.  Pokretanjem takvog Centra stvorila bi se osnova za dizajn čipova u Hrvatskoj. Centar bi pružao usluge gospodarstvu, omogućio pristup alatima, ali i znanjima za dizajn i testiranje čipova da prve firme mogu dizajnirati svoje čipove. FER sada radi na poslovnom planu rada Centra kompetencija budući da u tim područjima ima daleko najviše iskustva u Hrvatskoj.

Tko će imati prednosti od Centra kompetencija u Hrvatskoj?

– U Hrvatskoj postoje mnoge firme koje bi imale direktnu korist od Centra kompetencija. To su firme koje se bave dizajnom elektroničkih sklopova i sustava, njih 50-ak, neke su veće poput Rimca sa svojim sustavima baterijskih napajanja, Ericssona Nikole Tesle koji se bavi RF dizajnom vezanim za mobilne sustave i 5G mreže, Končar, ali i mnoge druge poput Orqe, ByteLab-a. Svima, pogotovo manjim firmama, dobro će doći podrška Centra kompetencija u infrastrukturi i znanju. Bit će im omogućeno provoditi inovacije tamo gdje im je dosad zbog financijske barijere bilo nemoguće – na razini čipa. Samo licenca za softver za dizajn čipova okvirno košta oko 100 tisuća dolara na godinu, i to nije jedini trošak, morate imati opremu, server, inženjere. Male firme si to ne mogu priuštiti. Kroz Centar troškovi bi bili podijeljeni, ali i subvencionirani od strane EU i Hrvatske.  Vjerujem da postoji velik interes u Hrvatskoj. Centar kompetenicija bi također nudio uslugu naprednog karakteriziranja elektroničkih sklopova i sustava.

Gdje vidite priliku za Hrvatsku na europskoj i svjetskoj mapi proizvodnje čipova?

– S jedne strane imamo snažan strateški fokus i ulaganja EU-a za bolje pozicioniranje u svjetskoj ekonomiji čipova, s druge strane Hrvatska je članica EU, imamo tradicionalno vrhunsko obrazovanje u području dizajna čipova i općenito u području elektrotehnike, računarstva te informacijskih i komunikacijskih tehnologija, ali i razvijenu ICT industriju. Sada je prilika spojiti te faktore, osobito kroz Centar kompetencija, fokusirati se na dizajn čipova. Hrvatska tu može biti pri vrhu EU, ali važna je podrška države. Sigurno bi se i mnogi naši inženjeri koji rade u svijetu i u EU vratili raditi u Hrvatsku.

Radi sveprisutnosti čipova u tehnologiji u gotovo svim industrijama, danas su stručnjaci koji znaju dizajnirati čipove iznimno traženi. Kako FER odgovara na potrebe tržišta rada?

– Dat ću vam prvo primjer iz Belgije. Sveučilište u Levenu generira na godinu 20 – 40 inženjera koji znaju nešto o čip dizajnu, a jedna belgijska tvrtka trenutno ima 80 otvorenih pozicija za dizajnere čipova. Toliko nedostaje ljudi u cijelom svijetu! Jedno od najboljih europskih sveučilišta ne može zadovoljiti potrebe čak ni samo jedne tvrtke.  U Hrvatskoj godišnje 20 studenata upisuje smjer Elektronike na diplomskog studija na kojem se uče predmeti iz dizajna čipova, a za dizajn čipova ih se specijalizira 5-7. Dizajneri čipova su traženi i dobro plaćeni, bez obzira radi li se o analognom, digitalnom ili dizajnu sklopova s mješovitim signalom.

FER je jedan od rijetkih fakulteta u svijetu koji ima sveobuhvatne studijske programe za one koje zanima razvoj čipova. Što smatrate prednošću FER-ovih studijskih programa?

– Na FER-u imamo edukaciju ne samo na europskom nego na svjetskom nivou. Naši studenti uče o dizajnu čipova već od 3. godine preddiplomskog studija i kroz 2 godine diplomskog studija. Drugim riječima, naši studenti dobivaju 3 godine praktičnog iskustva u dizajnu čipova. Kada naprave svoj dizajn, FER u suradnji s jednom austrijskom firmom taj dizajn procesira. Studenti dobiju svoj prvi čip već na trećoj godini ako se dovoljno potrude. Nema puno sveučilišta koja to omogućavaju svojim studentima, a na FER-u to radimo redovito u zadnjih nekoliko godina. 

Zašto su vani toliko oduševljeni našim studentima?

– Nekoliko puta godišnje dobivam upit od stranih sveučilišta da preporučim naše studente da dođu kod njih na doktorat ili projekt vani. Naši su studenti redovito među najboljim studentima vani jer imaju izvrsna temeljna znanja. Mogu razmišljati o problemu i zadatku koji je postavljen pred njih. Svi naši studenti su nadareni, pametni, sposobni, ali područje dizajna čipova osobito je složeno, interdisciplinarno i zahtjeva veliku upornost i koncentraciju. Nema puno ljudi koji mogu zadržati koncentraciju i žar dovoljno dugo da to nauče. Tijekom studija studenti dobivaju probleme za koje postoji rješenje, a u industriji i na doktoratu dobivaju probleme za koje ne postoji jednostavno rješenje i to može biti stresno jer moraju se truditi riješiti problem, ali razumno dugo, jer možda taj problem nema rješenje ili zahtijeva drugi pristup. Moraju pokazati pamet, upornost, ali i fleksibilnost. Diploma doktora znanosti nije diploma pameti nego diploma za upornost, ne odustajanje, sposobnost korištenja pameti na učinkovit način.

Uspostavili ste niz suradnji FER-a s prestižnim istraživačkim centrima i vodećim firmama u području dizajna čipova. Na taj način studenti i doktorandi direktno uče na stvarnim industrijskim situacijama. Kako izgleda jedan istraživački projekt na FER-u?

– Na trenutnom projektu s austrijskom firmom ams-OSRAM rade dva doktoranda. ams-osram lider je u proizvodnji čipova i optičkih rješenja, a globalno ima preko 20 tisuća zaposlenika. Za svoja rješenja rade precizne čipove i prilikom mjerenja dobivaju jako dobre rezultate. Međutim, primijetili su da se javlja problem kada proizvedene čipove zapakiraju. Čip se prilikom pakiranja zalije smolom te dolazi do promjene karakteristika tog čipa zbog dodatnih mehaničkih naprezanja nakon hlađenja smole. Kroz projekt ćemo savijanjem čipa namjerno izazvati mehanički stres, zatim izmjeriti koliko se pri pojedinom stresu mijenjaju pojedine karakteristike čipa, i tada kalibrirati cijeli sustav, dizajnirati elektroniku koja će biti u stanju poništiti utjecaj stresa prilikom pakiranja.

Kako komentirate danas sveprisutnu temu umjetne inteligencije?

– Dopalo mi se što je jedan čovjek rekao “Umjetna inteligencija niti je umjetna, niti je inteligencija”. To jesu napredni programski sustavi koji daju rješenja koja su dosad bila nezamisliva zato jer sada odgovori koje nudi umjetna inteligencija jako podsjećaju na odgovore ljudi. Mnogi se plaše da bi umjetna inteligencija mogla preuzeti i oponašati najgore karakteristike ljudske rase. Ono što je dvojbeno je istinitost rješenja koju umjetna inteligencija nudi. Ljudi se plaše umjetne inteligencije, ali ne mislim da je sama po sebi umjetna inteligencija štetna.

Koja je budućnost u dizajnu čipova?

– Stalno se razvijaju nove tehnologije, čipovi postaju sve manji, a sve precizniji i imaju sve više funkcija, ali i dalje razumnu cijenu. Ogromna su ulaganja u ovu industriju i tek treba vidjeti što će biti iduće. Primjerice, SAD je kroz različite mjere osigurala državne poticaje od čak 200 milijardi dolara za izgradnju proizvodnih pogona čipova na svom teritoriju te dodatne 52 milijarde dolara kroz svoj Zakon o čipovima. Taj silni novac nije samo za proizvodne pogone nego i za istraživanje i razvoj tehnologije poluvodiča.

Uskoro odlazite u zasluženu mirovinu. Veselite li se?

– Veselim se. Volim raditi u drvu, imam svoj alat i u zadnje vrijeme radim igračke za unuka. Za mene je rad s rukama ispunjavajući.

Za kraj, što bi poručili studenticama i studentima?

– Rekao bih ovo. Svi su ljudi različiti i ne postoji jedan, isključivi put za sve. I na neki način svi moramo naći svoj put. Ponekad se u tom traženju čovjek može malo izgubiti, nije to tragedija. Mladi ljui misle da ne smiju pogriješiti, stariji ljudi kažu da su puno puta u životu pogriješili. Kojim god putem da idu, taj put treba imati srce. Trebaju biti sretni što idu tim putem. Ako se ide samo putem zarade ili slave, to sigurno nije pravi put. Ono što radite, radite sa srcem.