Polska mikroelektronika. Od krzemowej historii do globalnych wyzwań
Jakub KACZMARSKI
Polska mikroelektronika musi stać się integralną częścią światowego ekosystemu półprzewodników, czerpiąc z niego to, co najlepsze, i dokładając własną cegiełkę innowacji. Tylko wtedy ambicje zapisane na papierze (nawet na tak dużym poziomie ogólności jak w najnowszej (pierwszej?) strategii rządowej) staną się rzeczywistością – pisze Jakub KACZMARSKI
.Półprzewodniki otaczają nas na każdym kroku – od smartfonów i komputerów, przez samochody, po sprzęt medyczny i urządzenia przemysłowe i rozwiązania militarne. Sercem tych technologii są układy scalone (ang. Integrated circuits, ICs, Chips) wytwarzane z materiałów półprzewodnikowych, takich jak krzem czy arsenek lub azotek galu, które dzięki unikalnym właściwościom fizycznym potrafią przetwarzać sygnały elektryczne.
W ostatnich latach znaczenie mikrochipów stało się jeszcze bardziej widoczne – globalne niedobory półprzewodników zachwiały łańcuchami dostaw i uświadomiły rządom strategiczną rolę mikroelektroniki w gospodarce i bezpieczeństwie. Historia polskich innowacji w tej dziedzinie sięga początków XX wieku – jednym z najważniejszych naukowców, którzy położyli podwaliny pod współczesną mikroelektronikę, był Jan Czochralski. W 1916 roku odkrył on metodę wzrostu monokryształów, dziś powszechnie stosowaną w produkcji krzemu dla układów scalonych. Choć przez wiele lat jego dorobek pozostawał niedoceniony w Polsce, obecnie jego nazwisko jest znane każdemu inżynierowi półprzewodników. Co ciekawe, po latach badań w Niemczech Czochralski wrócił do Polski i prowadził prace na Politechnice Warszawskiej, gdzie jego dokonania znalazły zastosowanie także w innych dziedzinach nauki i techniki.
Unia Europejska, która dziś odpowiada za zaledwie ok. 10 proc. światowej produkcji półprzewodników (głównie w starszych technologiach ≥22 nm), postanowiła to zmienić. Celem European Chips Act jest podwojenie tego udziału do 20 proc. w 2030 roku, co wymaga ogromnych inwestycji i współpracy międzynarodowej. Także Polska próbuje odbudować swój potencjał w branży. Aby osiągnąć sukces, musi działać w synchronizacji z globalnym otoczeniem.
Od legendarnej Tewy do nowoczesnych firm
.„Jak naprawdę jest, nikt nie wie, / Kornik ryje dziurę w drzewie, / Elektronik kradnie w Tewie” – śpiewał Perfect. Skoro popularne zespoły rockowe komponowały piosenki nawiązujące do Tewy, świadczy to o jej rozpoznawalności i znaczeniu w tamtych czasach. Tewa była legendarną fabryką, która symbolizowała nowoczesność i ambicje polskiej mikroelektroniki w drugiej połowie XX wieku.
Założona w 1958 roku warszawska Fabryka Półprzewodników Tewa szybko stała się głównym krajowym ośrodkiem produkcji tranzystorów i diod półprzewodnikowych. Już na początku lat 60. Tewa wytwarzała małoseryjnie tranzystory germanowe różnych typów, a w kolejnej dekadzie – dzięki zakupowi francuskiej linii technologicznej SESCOSEM – rozpoczęła produkcję krzemowych tranzystorów planarnych, a nawet pierwszych prostych układów scalonych. W 1970 r. Tewa weszła w skład utworzonego państwowego konsorcjum Unitra-CEMI (Centrum Półprzewodników), które integrowało krajowe zakłady półprzewodnikowe.
Polscy inżynierowie starali się dotrzymać kroku światowym trendom – w 1976 r. w TEWIE powstał prototyp pierwszego polskiego układu o dużej skali integracji (LSI), a w 1982 r. ruszyła produkcja krajowego klonu 8-bitowego mikroprocesora Intel 8080. Był to symboliczny sukces ówczesnej myśli technicznej – układ o nazwie MCY7880 znalazł zastosowanie w prostych komputerach i urządzeniach przemysłowych, dowodząc, że również za żelazną kurtyną można projektować własne chipy.
Niestety, ograniczenia technologiczne i kryzys lat 80. zahamowały dalszy rozwój. Po upadku komunizmu państwowy moloch Unitra-CEMI nie otrzymał takiego wsparcia od państwa, jakiego doświadczały wówczas podobne ośrodki na Zachodzie. W Niemczech kluczową rolę odegrała sieć instytutów Fraunhofera, które dzięki stabilnemu finansowaniu publicznemu oraz strategicznej współpracy z przemysłem stały się liderami europejskiej mikroelektroniki. Niemiecki rząd wspierał rozwój półprzewodników m.in. poprzez Fraunhofer IISB (Instytut Mikro- i Nanotechnologii), który od lat 80. zajmował się badaniami nad technologiami litograficznymi i tranzystorami mocy.
Podobne mechanizmy zastosowano we Francji, gdzie rząd konsekwentnie wspierał rozwój mikroelektroniki poprzez CEA-Leti, instytut badawczo-rozwojowy specjalizujący się w projektowaniu układów scalonych i technologii wytwarzania chipów. Współpracując z firmami takimi jak STMicroelectronics, instytut ten odegrał kluczową rolę w utrzymaniu konkurencyjności francuskiego sektora półprzewodników.
Z kolei w Japonii już od lat 70. rząd aktywnie dotował programy rozwoju mikroelektroniki, np. konsorcjum VLSI Research Project, które pozwoliło tamtejszym firmom, takim jak NEC, Toshiba i Hitachi, zdobyć pozycję globalnych liderów w produkcji układów scalonych. Również w Korei Południowej państwo odegrało kluczową rolę w sukcesie Samsunga i SK Hynix – poprzez długofalowe inwestycje, dotacje i kredyty preferencyjne koreański rząd umożliwił tym firmom rozwój nowoczesnych fabryk i ekspansję na rynki globalne.
Tymczasem w Polsce zabrakło strategicznego wsparcia dla sektora, co doprowadziło do upadku CEMI w 1994 roku, de facto kończąc epokę produkcji półprzewodników na skalę przemysłową. Fabryczne budynki w Warszawie przy ul. Wołoskiej zamieniono z czasem na biurowce i centrum handlowe, a większość doświadczonych kadr przekwalifikowała się lub wyemigrowała. Z dawnej infrastruktury ocalały jedynie nieliczne niszowe działalności – np. zakład w Łęcznej produkujący termistory NTC przetrwał jako prywatna firma Tewa Temperature Sensors. Przez większość lat 90. i na początku XXI w. polska mikroelektronika praktycznie nie istniała jako samodzielny przemysł – kraj stał się importerem układów scalonych, a rodzime prace ograniczały się do laboratoriów naukowych i montażu elektroniki.
Warto jednak zauważyć, że dziedzictwo tamtych czasów nie zanikło całkowicie. W latach 90. powstało kilka firm typu spin-off, tworzonych przez naukowców, które wykorzystały unikalne polskie know-how w wąskich dziedzinach.
Projekty unijne i krajowe – nowe nadzieje dla sektora
.Dopiero w drugiej dekadzie XXI wieku, w obliczu rosnącej strategicznej roli mikroelektroniki, podjęto w Polsce poważniejsze próby reanimacji tej branży. Skorzystano przy tym z dostępnych środków unijnych oraz wzorów zaczerpniętych z innych krajów. Już w 2013 r. dzięki funduszom UE zbudowano w Warszawie nowoczesne centrum badawcze CEZAMAT (Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii) – kompleks laboratoriów nanotechnologii i elektroniki, którego powstanie wsparła dotacja 76,6 mln euro z Unii Europejskiej (całkowity koszt ~90 mln euro).
CEZAMAT, będący częścią Politechniki Warszawskiej, we współpracy z instytutami PAN i innymi uczelniami, oddano do użytku ok. 2015 roku. Wyposażony w pomieszczenia czyste (ang. clean rooms) i nowoczesną aparaturę, stał się jednym z największych w regionie ośrodków badań nad materiałami i przyrządami półprzewodnikowymi, optoelektronicznymi i bioelektronicznymi. Choć CEZAMAT nie prowadzi produkcji komercyjnej, odgrywa ważną rolę jako zaplecze R&D – w jego murach rozwijane są m.in. technologie sensorów, fotoniki zintegrowanej (np. układy fotoniczne na bazie azotku krzemu czy fosforku indu) oraz nowe materiały (badania nad tranzystorami z GaN i SiC, nad pamięciami i nanostrukturami). To inwestycja w kapitał intelektualny, która ma kształcić kadry i generować innowacje mogące zasilić przemysł.
Równolegle rząd sięgnął po mechanizmy wsparcia inwestycji strategicznych. W 2023 roku, z inicjatywy ministra cyfryzacji Janusza Cieszyńskiego, opracowano i ogłoszono program Krajowe Ramy Wspierania Strategicznych Inwestycji Półprzewodnikowych. Program ten, z budżetem ok. 1,84 mld dolarów na lata 2024–2026, ma na celu zachęcenie dużych inwestorów do lokowania w Polsce fabryk i centrów badawczo-rozwojowych związanych z półprzewodnikami. Obejmuje on m.in. możliwość udzielania grantów rządowych inwestorom spełniającym kryteria unijnego aktu o chipach, na przykład budującym otwarte fabryki UE udostępniające moce produkcyjne podmiotom trzecim. Warunkiem uzyskania pomocy jest m.in. nakład inwestycyjny wynoszący co najmniej 850 mln zł oraz utworzenie minimum 100 nowych miejsc pracy w ciągu 20 lat. Środki te mają uzupełniać fundusze europejskie i przyciągać globalne koncerny.
Pierwsze efekty wydawały się widoczne już w 2023 roku, kiedy Intel Corporation ogłosił plan inwestycji w podwrocławskiej Miękini, gdzie zamierzał zbudować nowoczesny zakład testowania i montażu chipów o szacunkowej wartości 4,6 mld dolarów. Miała to być największa jak dotąd inwestycja półprzewodnikowa w Polsce, która ulokowałaby nasz kraj na mapie globalnego łańcucha dostaw. Co istotne, projekt Intela otrzymał status ważnej inwestycji dla Unii Europejskiej, co pokazywało, że integracja z europejską strategią, zamiast samodzielnych inicjatyw, jest kluczem do sukcesu.
Niestety, z powodów ekonomicznych i geopolitycznych Intel wstrzymał planowaną inwestycję w Europie, w tym w Polsce. Na tę decyzję wpłynęły także wewnętrzne problemy firmy. Intel od kilku lat zmaga się z trudnościami technologicznymi, zwłaszcza w procesach litograficznych, co opóźniało wdrażanie nowych technologii i wpływało na konkurencyjność na rynku półprzewodników. Dodatkowo firma borykała się z niestabilną sytuacją finansową – rosnące koszty badań i rozwoju, spadające marże oraz mniejszy popyt na komputery osobiste i serwery odbiły się na wynikach finansowych. W 2024 roku Intel odnotował znaczące straty finansowe, co doprowadziło do masowych zwolnień i zawieszenia wypłat dywidend. Presja ze strony inwestorów oraz konieczność restrukturyzacji sprawiły, że firma zaczęła szukać sposobów na ograniczenie wydatków, co przełożyło się na wstrzymanie kosztownych projektów, takich jak planowane inwestycje infrastrukturalne w Europie.
Mimo to na poziomie europejskim polskie podmioty zaczęły aktywniej uczestniczyć we wspólnych przedsięwzięciach formalnych, takich jak partnerstwa publiczno-prywatne. Przykładem jest dołączenie instytutów i firm z Polski do międzynarodowych konsorcjów badawczych finansowanych z programów takich jak Horyzont 2020 czy Wspólne Przedsięwzięcie na rzecz Kluczowych Technologii Cyfrowych (Key Digital Technologies Joint Undertaking – KDT JU). KDT JU to partnerstwo publiczno-prywatne mające na celu wspieranie badań i innowacji w dziedzinie kluczowych technologii cyfrowych, takich jak podzespoły i układy elektroniczne, fotonika oraz ich integracja w systemach. Partnerstwo to działa w modelu trójstronnym, obejmując Komisję Europejską, państwa członkowskie oraz przedstawicieli przemysłu.
W 2022 roku powołano Polsko-Tajwańską grupę roboczą ds. półprzewodników, mającą na celu ułatwienie współpracy z azjatyckimi liderami branży. W tym samym roku Sieć Badawcza Łukasiewicz, łącząca polskie instytuty badawcze, podpisała memorandum o porozumieniu z tajwańskim instytutem ITRI oraz organizacją TEEMA, dotyczące współpracy w dziedzinie mikroelektroniki. Efektem była m.in. wizyta delegacji Łukasiewicza na Tajwanie i ustalenie wspólnej agendy technologicznej. Polska po raz pierwszy oficjalnie zaprezentowała się również na targach Semicon Taiwan 2023. Te działania dyplomatyczne pokazują świadomość, że dostęp do światowego know-how jest niezbędny, jeśli chcemy nadrobić zaległości.
Próby rewitalizacji
.Wspieranie pojedynczych inwestycji to jedno, ale Polska podjęła także wysiłek stworzenia spójnej strategii odbudowy całego ekosystemu mikroelektroniki. W latach 2016–2019 Ministerstwo Rozwoju, pod kierownictwem Jadwigi Emilewicz, opracowało koncepcję programu flagowego o kryptonimie CyberPark Enigma, mającego na celu pobudzenie rozwoju technologii cyfrowych, w tym półprzewodników. Z tej inicjatywy wyłonił się projekt nazwany roboczo CyberMicro, przygotowany przez Instytut Technologii Elektronowej (od 2019 r. w strukturze Sieci Badawczej Łukasiewicz jako Łukasiewicz – Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki). Jego założenia zostały włączone do Krajowego Planu Odbudowy (KPO) jako element finansowany z funduszy UE NextGeneration (RRF).
Głównym celem projektu CyberMicro jest zbudowanie w Polsce trwałych podstaw kompetencji półprzewodnikowych – od projektowania układów scalonych, przez ich prototypową produkcję, po rozwój przyrządów fotonicznych i sensorów. Strategia ta zakłada, że Polska powinna dysponować własną infrastrukturą wytwórczą przynajmniej w dojrzałych technologiach, aby zapewnić sobie bezpieczny łańcuch dostaw dla elektroniki o znaczeniu krytycznym (np. dla wojska, infrastruktury, przemysłu). Nie chodzi o dogonienie światowego topu w najnowocześniejszych chipach, lecz o opanowanie średnich technologii, które mogą mieć specjalistyczne zastosowania.
Konkretnym krokiem miało być uruchomienie w Polsce pilotażowej linii technologicznej na licencji – czyli fabryki (początkowo w skali laboratoryjnej) zdolnej produkować układy scalone w procesach co najmniej 65 nm. Zastosowanie licencji ma umożliwić skrócenie drogi: zamiast własnego opracowywania wszystkich etapów procesu Polska zakupiłaby sprawdzone rozwiązania technologiczne od zagranicznego partnera. Istotną częścią projektu był też rozwój kompetencji projektowych (design) – miał powstać ekosystem wzorowany na modelach firm takich jak Fujitsu czy STMicroelectronics, który pozwoliłby polskim zespołom R&D projektować własne układy ASIC i systemy w formule fabless, z dostępem do prototypowania i wytwarzania na miejscu. Innymi słowy, cele projektu sformułowano tak, aby polskie firmy i instytuty mogły zrealizować pełny cykl: od pomysłu i projektu układu scalonego po jego fizyczne wykonanie i przetestowanie w kraju.
W ramach budowania tego ekosystemu stawiano na współdziałanie istniejących ośrodków. W projekcie uczestniczą instytuty Sieci Badawczej Łukasiewicza, centrum CEZAMAT Politechniki Warszawskiej, a także partnerzy przemysłowi, którzy już dysponują niszowymi kompetencjami – tacy jak VIGO Photonics (detektory podczerwieni), Digital Core Design (projektowanie IP układów cyfrowych) czy WB Electronics (elektronika dla wojska). Tak zawiązana koalicja ma tworzyć zalążek lokalnego łańcucha wartości B+R+I (badania + rozwój + innowacje). Ważnym elementem jest też powiązanie z regionalnymi inicjatywami – np. wykorzystanie istniejących centrów kompetencji (jak EDIH Mazovia czy huby SBT – Science Biznes Technology) do stworzenia efektu koła zamachowego w gospodarce.
W praktyce oznacza to otwarcie nowej infrastruktury na przedsiębiorców: planuje się mechanizmy „test before invest”, umożliwiające firmom korzystanie z linii pilotażowej do prototypowania swoich pomysłów przed podjęciem własnych inwestycji. Tego rodzaju filozofia – łączenia nauki z przemysłem – przyświecająca całej Sieci Badawczej Łukasiewicz, która w 2019 r. skonsolidowała wiele instytutów, w tym kluczowe dla półprzewodników instytuty dawnego Instytutu Technologii Elektronowej i Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych (obecnie Łukasiewicz – Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki). Łukasiewicz – IMiF dysponuje już znaczącym zapleczem: prowadzi łączny obszar clean-room ok. 1200 m² w klasach ISO 5-6, wyposażonych m.in. w linię komponentów na bazie GaN oraz klasyczne linie optoelektroniczne i LTCC. Instytut ten rozwija zarówno technologie materiałowe (np. własne procesy epitaksjalne GaN, grafenu, nowatorskie kompozyty ceramiczne), jak i projektuje układy scalone (ASIC) we współpracy międzynarodowej w trybie fabless. Mimo to wciąż brakowało ogniwa w postaci możliwości wytwarzania układów krzemowych – stąd inicjatywa CyberMicro postrzegana jest jako brakujący element, który może spiąć te kompetencje.
Na mapie rewitalizacji branży pojawiają się też nowe lokalizacje. Jako Pełnomocnik Prezesa Łukasiewicza ds. Rozwoju Mikroelektroniki, Piotra Dardzińskiego, koordynowałem projekty inwestycyjne w obszarze technologii półprzewodnikowych, w tym koncepcję budowy zaplecza badawczo-produkcyjnego poza centrum Warszawy – w podwarszawskim Macierzyszu. Planowany kampus technologiczny Łukasiewicza miał pomieścić m.in. laboratoria mikroelektroniki i materiałów elektronicznych, stając się kluczowym ośrodkiem dla krajowych badań nad półprzewodnikami.
Wymiernym efektem tych działań, poza zdefiniowaniem agendy badawczej i identyfikacją koniecznej infrastruktury, było zabezpieczenie środków na realizację tego projektu w KPO. W następstwie w 2024 r. ogłoszono uruchomienie projektu Centrum Kompetencji Mikroelektroniki i Fotoniki – wspólnego przedsięwzięcia Łukasiewicz – Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki, Łukasiewicz – Instytutu Tele- i Radiotechnicznego oraz CEZAMAT-u, z kwotą finansowania w wysokości ok. 300 mln zł. Jego celem jest modernizacja i zakup najnowocześniejszej aparatury do badań i prototypowania, obejmującej m.in. epitaksję kryształów, wytwarzanie zaawansowanych przyrządów oraz ich testowanie w skali nano. Takie inwestycje w infrastrukturę badawczą mają zapewnić polskim naukowcom i inżynierom narzędzia z najwyższej półki, co jest warunkiem dogonienia światowego peletonu.
Technologiczne nisze – tam, gdzie już błyszczymy
.Choć ogólny obraz polskiej mikroelektroniki dopiero się kształtuje, warto podkreślić obszary, w których Polska już dziś należy do światowej czołówki lub ma unikatowe kompetencje. Te nisze mogą stać się fundamentem dalszego rozwoju, jeśli zostaną umiejętnie wykorzystane i włączone w globalny rynek.
Azotek galu (GaN) – Polska była pionierem w dziedzinie otrzymywania monokryształów GaN, kluczowych dla nowoczesnych diod LED, tranzystorów mocy i wysokiej częstotliwości. Warszawski Instytut Wysokich Ciśnień PAN (IWC PAN) już w latach 90. opracował metodę hodowli GaN pod wysokim ciśnieniem, a spółka Ammono jako pierwsza na świecie produkowała podłoża GaN najwyższej jakości metodą ammonotermalną. Choć Ammono ostatecznie upadło po 2016 roku, zgromadzony kapitał wiedzy nie zniknął – dzięki wsparciu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Ministerstwa Rozwoju, Pracy i Technologii Instytut Wysokich Ciśnień PAN przejął technologię produkcji kryształów azotku galu oraz infrastrukturę umożliwiającą prowadzenie tej produkcji. Agencja Rozwoju Przemysłu S.A. udzieliła pożyczki w wysokości 14,72 mln zł na ten cel. Obecnie IWC PAN nadal współpracuje z przemysłem nad projektami tranzystorów z azotku galu i dostarcza unikatowe podłoża. Azotek galu uchodzi za materiał nowej generacji dla energoelektroniki (tranzystory w ładowarkach, falownikach, pojazdach elektrycznych) i fotoniki (diody UV). Polska posiada kompetencje zarówno w materiałach GaN, jak i w procesach ich wytwarzania na krzemie czy węgliku krzemu – linie technologiczne Łukasiewicz – Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki umożliwiają wytwarzanie przyrządów GaN na różnych podłożach (GaN, SiC, Si, szafir). W połączeniu z globalnym popytem na rozwiązania szerokoprzerwowe (wide-bandgap) daje to szansę stania się dostawcą niszowych komponentów mocy lub specjalistycznych usług epitaksji.
Fotonika i optoelektronika – jak wspomniano, polska myśl techniczna zdobyła wyjątkową pozycję w obszarze detektorów podczerwieni. VIGO Photonics jest rozpoznawalną marką wśród zaawansowanych odbiorników IR – jej detektory wykorzystują np. agencje kosmiczne, wojsko (systemy naprowadzania i wczesnego ostrzegania laserowego) czy przemysł kolejowy i zbrojeniowy. Co istotne, firma przekształciła się w zintegrowanego producenta (IDM) – sama wytwarza struktury półprzewodnikowe (II-VI i III-V), chipy detektorów i laserów oraz finalnie integruje je w moduły. Teraz, przy wsparciu funduszy UE, realizuje projekt HyperPIC o wartości blisko 880 mln zł, którego celem jest uruchomienie pierwszej na świecie produkcji fotonicznych układów scalonych działających w średniej podczerwieni – tzw. MIRPIC. To przedsięwzięcie może sprawić, że Polska stanie się prekursorem w dziedzinie zintegrowanej fotoniki na zakres widma niedostępny dla krzemu. Również inne startupy fotoniczne rozwijają skrzydła – np. firma SDS Optic z Lublina tworzy unikatowe biosensory światłowodowe dla medycyny, a Fluence (Warszawa) produkuje zaawansowane femtosekundowe lasery. Photontech pracuje nad laserami VCSEL i układami fotonicznymi. Ten rozkwit fotoniki wpisuje Polskę w jeden z najdynamiczniej rozwijających się sektorów high-tech na świecie.
Półprzewodniki tlenkowe – choć mniej znane, Polska ma również osiągnięcia w obszarze materiałów tlenkowych dla elektroniki. Instytuty badawcze i startupy od lat prowadzą badania nad cienkowarstwowymi tranzystorami na bazie tlenków (np. IGZO – indowo-galowo-cynowy, ZnO – tlenek cynku), które znajdują zastosowanie w wyświetlaczach, biosensorach i elastycznej elektronice. Polscy naukowcy eksperymentują też z nowymi półprzewodnikami tlenkowymi o szerokiej przerwie, jak Ga₂O₃, mającymi potencjał w elektronice wysokich mocy. Choć na razie prace te są na etapie badań, stanowią niszę, gdzie możemy wypracować własne IP i rozwiązania. Jeśli uda się skomercjalizować np. elastyczne układy elektroniki drukowanej na foliach czy tanie sensory chemiczne na bazie tlenków, polskie firmy mogą zaistnieć na tym polu.
Technologie addytywne i drukowana elektronika – wreszcie warto wspomnieć o unikatowym sukcesie polskiego przedsiębiorstwa XTPL S.A. Ta wrocławska spółka opracowała przełomową metodę ultraprecyzyjnego druku nanomateriałów, która pozwala tworzyć struktury przewodzące o rozmiarach poniżej 100 nanometrów w nisko kosztowym procesie addytywnym. Rozwiązanie XTPL eliminuje wiele ograniczeń fotolitografii – nie wymaga masek ani czystego pomieszczenia, można drukować na dowolnych (także nierównych czy elastycznych) podłożach. Tworzenie takich nanolinii i mikrostruktur w trybie druku otwiera drogę do rewolucji w drukowanej elektronice, wyświetlaczach nowej generacji, biosensorach i zaawansowanym montażu chipów. Technologia XTPL już wzbudziła zainteresowanie za granicą – firma współpracuje m.in. z amerykańską Nano Dimension nad drukiem płytek PCB, a jej moduły drukujące testuje koreański producent wyświetlaczy HB Technology pod kątem zastosowania w przyszłych ekranach OLED. To przykład polskiej myśli technicznej, która od razu wpisała się w globalny ekosystem – XTPL nie buduje „polskiej fotolitografii”, tylko dostarcza innowację komplementarną dla gigantów branży, stając się ich partnerem. Podobne podejście – znajdowania swojego miejsca w istniejącym łańcuchu wartości – może być wzorem dla innych polskich firm high-tech.
Czy w Polsce znowu produkowane będą układy krzemowe?
.Jednym z najtrudniejszych pytań pozostaje: czy Polska może rozwinąć produkcję układów krzemowych na znaczącą skalę, a jeśli tak – to w jaki sposób? Przez ostatnie dekady nasz kraj praktycznie nie istniał na mapie wytwarzania chipów z krzemu, skupiając się raczej na montażu elektroniki i oprogramowaniu. W dobie globalizacji wydawało się to racjonalne – koszt budowy fabryki półprzewodników jest gigantyczny, a technologia zmienia się tak szybko, że nadgonienie kilkudziesięciu lat zajęłoby kolejne dekady. Jednak zmiany geopolityczne i inicjatywy, jak unijny Chip Act, sprawiły, że reindustrializacja mikroelektroniki stała się tematem również dla Polski.
Strategia obrana w projekcie CyberMicro wskazuje jednoznacznie na opracowanie własnego procesu w oparciu o licencję. Zakupienie licencji do dojrzałego procesu i sprzętu od zewnętrznego dostawcy może pozwolić na uruchomienie produkcji szybciej i taniej, niż gdybyśmy rozwijali wszystko od zera. W świecie półprzewodników powszechne jest odsprzedawanie starszych generacji technologii – np. GlobalFoundries przejęło od IBM starsze faby, a wiele firm azjatyckich produkuje na licencjach sprzed lat.
Dla Polski taki technologiczny transfer byłby korzystny: zapewnia sprawdzoną jakość i kompatybilność z istniejącymi narzędziami EDA (oprogramowaniem do projektowania), a jednocześnie uniezależnia nas od czarnych scenariuszy braku dostępu do zachodnich układów w razie globalnych kryzysów. Oczywiście, 65 nm to w skali światowej technologia sprzed ponad 15 lat – obecne topowe procesory schodzą poniżej 5 nm – jednak w wielu zastosowaniach (np. elektronika samochodowa, przemysłowa, IoT, czujniki, układy analogowe) starsze procesy są wciąż masowo wykorzystywane. Kluczowe jest zatem pytanie, czy znajdziemy niszę i klientów na nasze układy. Tu pojawia się pomysł projektowania polskiego mikroprocesora do celów specjalnych (np. kryptograficznych czy identyfikacyjnych dla administracji państwowej). Taki układ mógłby powstać we współpracy z polskimi firmami (np. znanymi z IP rdzeni mikroprocesorowych, jak DCD, czy z systemów kryptografii, jak Sygnity) i zapewnić popyt wewnętrzny napędzający linię produkcyjną na starcie. Jednak aby produkcja krzemowa w Polsce miała sens ekonomiczny, nie może opierać się wyłącznie na zamówieniach rządowych – potrzebni byliby również komercyjni odbiorcy z kraju i zagranicy.
Realną szansą jest tu wejście Polski w role kooperacyjne przy większych projektach europejskich. Na przykład w ramach IPCEI (Ważnych Projektów Wspólnego Interesu Europejskiego) nasz kraj mógłby specjalizować się w określonym fragmencie łańcucha – np. produkcji chipów do czujników, elektroniki mocy czy systemów telekomunikacyjnych – podczas gdy inne państwa skupią się na układach cyfrowych wysokiej wydajności.
Warto pamiętać, że nawet w Europie tylko dwie firmy (Infineon i STMicroelectronics) mają pełnoprawne najnowocześniejsze fabryki krzemowe. Pozostali gracze specjalizują się często w węższych dziedzinach lub starszych technologiach. Polska mogłaby np. licencjonować proces od STMicro lub TSMC na zasadzie joint venture – takie modele współpracy proponują analitycy jako sposób na szybsze zwiększenie mocy produkcyjnych w UE. Dzięki partnerstwu z doświadczonym globalnym producentem zyskalibyśmy dostęp do wiedzy, a partner otrzymałby wsparcie finansowe i logistyczne w uruchomieniu zakładu. To lepsze rozwiązanie niż budowanie narodowej fabryki w całkowitej izolacji.
Pierwszą jaskółką takiego podejścia była wspomniana inwestycja Intela – co prawda dotyczy ona etapu montażu i testowania chipów, a nie ich wytwarzania na podłożach od podstaw, ale stanowi ważny fragment łańcucha wartości. Gdyby globalny lider rynku ulokował w Polsce nowoczesne linie montażowe, wokół nich mogłyby powstać lokalne kompetencje w zakresie advanced packaging, materiałów do montażu, testów, a nawet projektowania układów pod kątem lepszej integracji (tzw. co-design). To z kolei mogłoby przyciągnąć kolejnych poddostawców i klientów. W ten sposób, krok po kroku, Polska może budować swoją obecność w krzemowym świecie. Warto zatem prowadzić działania na najwyższym szczeblu, aby skłonić inne globalne podmioty, takie jak TSMC lub Samsung, do inwestycji infrastrukturalnych w Polsce.
Nowa strategia – ambitna wizja z lukami
.Opublikowana niedawno przez Ministerstwo Cyfryzacji strategia Polska w grze o przyszłość – 7 filarów polityki dla sektora półprzewodników, będąca w procesie konsultacji, roztacza ambitną wizję rozwoju branży. Niestety, dokument ten sprawia wrażenie tworzonego w oderwaniu od wcześniejszych działań i istniejącego otoczenia biznesowego.
W narracji strategii Polska jawi się tak, jakby dopiero zaczynała budować sektor półprzewodników od podstaw, co rozmija się z rzeczywistością i dotychczasowym dorobkiem. Jak wskazano wyżej, w rzeczywistości Polska nie startuje z poziomu zerowego – dotychczasowe działania stanowią realne fundamenty dla rozwoju sektora. Kluczowym wyzwaniem nie jest zatem inicjowanie wszystkiego od nowa, pod hasłem „pierwszej strategii rozwoju półprzewodników”, lecz efektywna integracja dotychczasowych działań w spójną i realistyczną strategię.
Nowa polityka powinna łączyć istniejące programy i projekty w ramach wspólnej wizji, zamiast je pomijać. Konieczne jest także zapewnienie ścisłej koordynacji działań między różnymi instytucjami. Dotychczasowe wysiłki rozwojowe angażowały szereg podmiotów – od ministerstw, przez instytuty badawcze, po sektor prywatny – stąd rządowa strategia musi uwzględniać istniejące struktury organizacyjne oraz infrastrukturę technologiczną.
Warto podkreślić, że celem takiej krytycznej analizy nie jest negowanie sensu nowej strategii, ale wskazanie kierunku jej udoskonalenia. Zamiast próbować od razu objąć cały półprzewodnikowy świat, warto skupić ograniczone zasoby na wybranych niszowych specjalizacjach, w których Polska już ma kompetencje lub realną szansę zostać globalnym liderem. Należą do nich m.in.: elektronika wysokiej mocy i częstotliwości oparta na azotku galu (GaN), optoelektronika i fotonika (gdzie dysponujemy unikalnym doświadczeniem np. w detekcji podczerwieni), nowatorskie półprzewodniki tlenkowe, a także rozwój klasycznej mikroelektroniki krzemowej poprzez licencjonowanie sprawdzonych technologii z zagranicy. Skoncentrowanie wysiłków na tych obszarach pozwoliłoby zbudować rozpoznawalne przewagi – zamiast gonić czołówkę we wszystkim, Polska mogłaby dyktować warunki w wybranych dziedzinach.
Taki wybór bitwy, w której mamy szanse wygrać, to podejście bardziej strategiczne niż poleganie na ogólnych hasłach o „innowacyjności” rozproszonych na zbyt wielu frontach. Co ważne, wybrane nisze doskonale wpisują się w światowe trendy (np. rosnące znaczenie fotoniki czy układów mocy GaN), więc inwestowanie w nie zwiększa szansę, że za kilka lat to do Polski będą ustawiać się kolejki po wyspecjalizowane technologie i produkty.
Osiągnięcie sukcesu w nawet najlepiej wybranych niszach nie będzie możliwe bez dwóch kluczowych czynników, których w obecnej strategii rządowej brakuje wystarczająco wyrazistego uwzględnienia. Pierwszym są wykwalifikowane kadry. Najnowocześniejsze laboratoria i fabryki na nic się zdadzą, jeśli zabraknie specjalistów zdolnych je obsadzić. Konieczny jest więc systemowy program kształcenia i wspierania talentów – od wyspecjalizowanych kierunków studiów, przez stypendia i staże dla inżynierów mikroelektroniki, po zachęty do powrotu dla polskich ekspertów pracujących za granicą. Drugim czynnikiem jest długofalowe finansowanie. Mikroelektronika to branża wymagająca cierpliwego kapitału – projektów badawczych i wdrożeń nie da się zamknąć w ramach jednej kadencji politycznej. Potrzebujemy modelu finansowania, który zapewni ciągłość wsparcia przez lata: funduszu rozwojowego, partnerstw publiczno-prywatnych czy jeszcze większych ulg podatkowych dla firm inwestujących w R&D. Stabilne, przewidywalne finansowanie sprawi, że obiecujące pomysły doczekają się przemysłowego wdrożenia, zamiast utknąć w „dolinie śmierci” między prototypem a produktem.
Dobrym wzorem strategicznego podejścia może być tu tajwański instytut ITRI (Industrial Technology Research Institute). Tajwan, dziś półprzewodnikowa potęga, zaczynał od podobnych wyzwań co my – braku własnych technologii i konkurencji ze strony gigantów. Rozwiązaniem było powołanie państwowo-prywatnego ośrodka badawczego, który przez dekady szkolił kadry, rozwijał technologie i budował pomost między nauką a przemysłem. To z ITRI wyrosły firmy, które podbiły światowe rynki chipów. Polska mogłaby zaadaptować elementy tego modelu – stworzyć platformę integrującą wysiłki uczelni, instytutów i biznesu, która byłaby inkubatorem nowych pomysłów i pomogłaby startupom przekształcić prototypy w produkcję masową. Taka koordynacja działań zapewni, że prace nad GaN, fotoniką czy półprzewodnikami tlenkowymi nie będą rozproszone, lecz staną się częścią spójnego ekosystemu wspieranego przez państwo.
Globalne powiązania – warunek konieczny sukcesu
.Podsumowując, rozwój sektora mikroelektroniki w Polsce ma szansę powodzenia tylko wtedy, gdy będzie częścią szerszego, międzynarodowego ekosystemu. Polska musi zatem aktywnie szukać swojej roli i niszy w globalnej układance.
Pozytywnym sygnałem jest pojawienie się w Polsce klastra mikroelektroniki skupiającego ponad 50 podmiotów – firmy, uczelnie i instytuty – powołanego w 2023 r. z inicjatywy Polskiej Platformy Technologicznej Fotoniki i CEZAMAT. Wśród członków klastra (microEPC) są zarówno startupy krajowe, jak i oddziały globalnych koncernów, co sprzyja przepływowi wiedzy. Tego typu platformy współpracy należy wykorzystać do promocji polskich możliwości na arenie międzynarodowej oraz do inicjowania wspólnych projektów B+R (np. z partnerami z UE, Tajwanu, USA). Transfer technologii – poprzez licencje, joint venture czy import specjalistów – będzie nieodzowny, by przyspieszyć nasz postęp.
Na koniec warto podkreślić, że stawką w rozwoju polskiej mikroelektroniki nie jest tylko biznes, ale też miejsce naszego kraju w nowym porządku geotechnologicznym. Półprzewodniki stały się walutą geopolityczną – decydują o przewagach w AI, komunikacji 6G, zbrojeniach. Inwestując w tę dziedzinę, Polska inwestuje w swoją przyszłą suwerenność technologiczną, ale suwerenność ta nie oznacza samotności. Przeciwnie – oznacza zdolność do bycia wiarygodnym partnerem w globalnym łańcuchu dostaw, tak aby w chwilach próby mieć zagwarantowany dostęp do kluczowych komponentów. Aby tak się stało, musimy już teraz zacieśniać więzi z kluczowymi centrami mikroelektroniki na świecie – od Doliny Krzemowej, przez Eindhoven i Drezno, po Hsinchu na Tajwanie.
.Polska mikroelektronika musi stać się integralną częścią światowego ekosystemu półprzewodników, czerpiąc z niego to, co najlepsze, i dokładając własną cegiełkę innowacji. Tylko wtedy ambicje zapisane na papierze (nawet na tak dużym poziomie ogólności jak w najnowszej (pierwszej?) strategii rządowej) staną się rzeczywistością. Dziś mamy drugą szansę – wykorzystajmy dotychczasowe prace oraz globalne powiązania, by tym razem się udało.
