Kølig dansk reaktion: Vild europæisk chip-plan er nødvendig, men svær at realisere

Illustration: TSMC

Det var de helt store ord som Margrethe Vestager, ledende næstformand i EU-Kommissionen, havde med, da hun præsenterede den nye Chips Act, som er EU’s svar på den omfattende chipkrise, som dominerer verden over lige nu.

»Det er et strategisk initiativ, der skal hjælpe os med den grønne og digitale omstilling. Det er også centralt for Europas genopretning og konkurrenceevne på lang sigt. Chips har stor betydning i vores digitale samfund. For at gøre det simpelt, der er ingen digital grøn omstilling uden chips. De små elektroniske kredsløb sætter strøm til alle digitale objekter omkring os,« sagde Margrethe Vestager i tirsdags.

Det overordnede mål er at fordoble den europæiske produktion af mikrochips, så Europa står for 20 procent af den globale produktion i 2030.

Læs også: Sådan vil EU løse chipkrisen: Mere konkurrence og 320 mia. kr. - men hvorfra?

Den nye Chips Act er inddelt i tre faser. I første omgang skal der etableres en bedre overvågning af chipmarkedet, så europæiske virksomheder her og nu får lettere adgang til de nødvendige forsyninger.

Dernæst skal der tiltrækkes investeringer i opbygning af nye produktionsfaciliteter - kort fortalt drømmer EU om tre til fire megafabs der bruger fremstillingsprocesser på 2 nanometer eller mindre. Det vil kræve trecifrede milliardinvesteringer, og derfor vil EU lempe konkurrencereglerne, ligesom EU søger medfinansiering hos medlemslande og private virksomheder. I alt forventer EU at Chips Act vil kræve investeringer for 43 milliarder euro, altså omkring 320 milliarder danske kroner inden 2030.

Illustration: Tænketanken EUROPA

På den lange bane der skal opbygges et bredere øko-system inden for forskning og iværksætteri med fokus på design, udvikling og produktion af mikrochips.

Overordnet bliver den nye lovpakke modtaget positivt på DTU Nanolab, som har Danmarks største renrumsfaciliteter til forskning, uddannelse, udvikling og produktion af sensorer og mikrochips.

»Det er et helt nødvendigt tiltag, for chipproduktionen skal øges i Europa. Ellers bliver vi endnu mere teknologisk afhængige af andre lande. Vi bliver aldrig selvforsynende med mikrochips, men vi skal frigøre os, både af produktionsmæssige og sikkerhedsmæssige årsager,« siger Jörg Hübner, direktør ved DTU Nanolab.

Læs også: LEDER: EU’s chip-ambition er nødvendig

Dansk chipdesigner: Drop nanometer-ræset

I dag findes de mest avancerede 5 nanometer fremstillingsprocesser kun hos TSMC i Taiwan og Samsung i Sydkorea. At Europa på få år skal være i stand til at matche og overgå de tekniske kapaciteter, giver ikke mening. I hvert fald ikke når man spørger den danske chipdesigner Jørgen Kragh Jakobsen.

»Jeg måtte læse udspillet to gange for at være sikker på, at oversætteren ikke havde blandet vaccinekrisen med chipkrisen. Vi skal arbejde smartere, ikke hårdere. Nanometer-ræset er en meget dyr ‘arbejd hårdere’ strategi. Det ligger ikke i den gennemsnitlige europæiske chipdesigners DNA. Vi er gode til at løse domænespecifikke og komplekse problemer, eksempelvis inden for RF, strømforsyning, audio og mixed signals,« siger Jørgen Kragh Jakobsen, der har en fortid i den danske forstærker-producent Merus Audio, som siden blev opkøbt af tyske Infineon Technologies.

På DTU Nanolab er fokus heller ikke stift rettet mod hvor og hvem der skal bygge de nye megafabs. Det er de bagvedliggende kompetencer der skal satser på.

»Vi skal sætte gang i opbygningen af en hel infrastruktur og et bredt økosystem omkring udvikling, design og produktion af mikrochips. Der er også brug for de niche-mikrochips der fremstilles i Danmark,« siger Jörg Hübner.

I dag de største europæiske chipproducenter og fabs placeret i Tyskland, Frankrig, Italien og Storbritannien.

Læs også: Intel klar til at bygge chipfabrikker i Europa - men kræver 238 mia. kroner af EU

Selvom Danmark næppe kommer til at lægge jord til en af de måske kommende megafabs, så behøver danske universiteter og virksomheder ikke at være dømt ude på forhånd.

»Det er ekstremt komplekst at håndtere de her teknologier, og med det tidspres vi ser i dag, så vil de tekniske løsninger skulle splittes op i mindre portioner, som vi kan byde ind med løsninger til,« siger Jörg Hübner.

I dag findes der renrum med maskiner og udstyr til produktion af sensorer og mikroelektronik på SDU i Sønderborg og hos Nanolab hos DTU, samt en række danske virksomheder.

»Vi uddanner allerede i dag dygtige ph.d-studerende som får job på førende virksomheder og institutioner, fx IMEC i Belgien. Men for at følge med behovet, skal der uddannes endnu flere ingeniører på tværs af hele fødekæden. Så det vigtigste budskab til EU er, husk hele værdikæden, og ikke kun den allermest avancerede produktion,« siger Jörg Hübner.

På DTU Nanolab har man i dag 1.350 m2 renrum samt en lang række maskiner til fremstilling af sensorer og mikrochips, fx litografi og deponering. Dagligt bruges det udover forskning og undervisning også til udvikling og produktion af en lang række sensorchips fra op mod 30 danske virksomheder. Branchen vokser herhjemme med ca. 20% om året, og det betyder at kapaciteten til forskning og chipproduktion på DTU Nanolab er tæt på at være fuldt udnyttet, og derfor arbejder DTU Nanolab på at udvide kapaciteten til det dobbelte. Det vil formentlig kræve en trecifret millioninvestering.

Læs også: DTU Nanolab håber at fordoble renrum til chip- og sensorproduktion

Mangler tilgængelige værktøjer

Det er endnu uvist om og i så fald hvordan Folketinget vil byde ind med finansiering af den nye Chips Act, som i et vist omfang er afhængig af EU-medlemslandenes finansiering. Men det er faktisk muligt at sætte skub i udviklingen uden milliardinvesteringer, lyder det fra Jørgen Kragh Jakobsen.

»Vi bør se på universiteter og forstå hvorfor der uddannes så få chipdesignere - i de fleste tilfælde er der slet ingen studieretninger målrettet chipdesign - da området falder mellem elektronik og computer science,« siger Jørgen Kragh Jakobsen.

Læs også: Open source når processorerne: Det lysner i chippens sorte boks

Bare det at komme i gang med chipdesign kræver i dag adgang til omkostningstung software, mens det er helt omvendt, når vi taler om programmering inden for machine learning.

»Her er det let at komme i gang, og der sker meget innovation. Værktøjerne er frie og open source, så du kan være produktiv fra dag et. Hvor ville AI og ML være i dag, hvis ikke Google ikke havde frigivet TensorFlow i 2015?,« spørger Jørgen Kragh Jakobsen, og fortsætter:

»Der findes ingen frie og åbne værktøjer inden for chipdesign. Det ville være et godt sted at start. Lige adgang til teknologi og åbne standarder.«

Læs også: Nu bliver det lettere at bygge egne chips: Sådan vil dansk kredsløbsdesigner gøre det

Dansk EMS: Vi skal stadig handle med Asien

En af Danmarks største forbrugere af mikrochips, den danske EMS-producent GPV, er man grundlæggende positive over udspillet. Men det løser ikke den aktuelle chip- og komponentkrise.

»Nej det er ikke svaret på den nuværende udfordrende leveringssituation omkring mikrochips og en lang række andre elektronikkomponenter, materialer og logistikydelser. Men det er et nødvendigt skridt, hvis vi i Europa om 5, 10, 15 år skal have en europæisk-baseret produktion af mikrochips, som skal kunne gøre en forskel. Det kræver en væsentlig indsats, for der skal investeres rigtig mange penge for at opnå det,« siger Bo Lybæk, adm. direktør i GPV.

Læs også: Europa afhængig af USA og Asien: Nu skal vi finde den dyre vej mod teknologisk suverænitet

Ligesom DI Digital har understreget, så er det vigtigt for Bo Lybæk og GPV, at den nye chip-pakke ikke bliver rendyrket statsstøtte til enkelte aktører.

»Et meget væsentligt punkt er, at det skal ske på markedsvilkår. Prisen på europæisk producerede mikrochips skal være konkurrencedygtig for, at sådan et tiltag kan blive succesfuldt,« siger Bo Lybæk, og peger på at selv hvis de nye ambitiøse EU-mål bliver indfriet, så bliver 80 % af verdens mikrochips stadig produceret andre steder i verden.

Læs også: ANALYSE: Vil vi konkurrere med os selv eller resten af verden?

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Politikere er enfoldige drømmere helt uden teknisk indsigt og realitetssans.

kort fortalt DRØMMER EU om tre til fire megafabs der bruger fremstillingsprocesser på 2 nanometer eller mindre.

Min kommentar er: Hvis du starter med at sætte overliggeren for højt, så ender det med at du aldrig kommer over = Fiasko. Så hellere starte med at sætte overliggeren så lavt at du er SIKKER på at kunne komme over = Succes. At producere chips i europa er et spørgsmål om at producere dem til "nogenlunde" konkurrencedygtige priser. Og IKKE et spørgsmål om at slå en ny verdensrekord mht. at opnå 2 nm eller mindre. Eksempelvis bilindustrien har vænnet sig til at købe mange chips til meget lave priser. Mon ikke at mange af de europæiske bilfabrikker fremover er villige til at betale en højere pris, for til gengæld at opnå en leveringsgaranti. En stoppet bil-produktionslinie er en mangefold dyrere end merprisen på chips "Made in EU".

Dansk chipdesigner: Drop nanometer-ræset. I dag findes de mest avancerede 5 nanometer fremstillingsprocesser kun hos TSMC i Taiwan og Samsung i Sydkorea. At Europa på få år skal være i stand til at matche og overgå de tekniske kapaciteter, giver IKKE mening. I hvert fald ikke når man spørger den danske chipdesigner Jørgen Kragh Jakobsen.

  • 4
  • 2

Jeg har læst bil producenterne typisk bruger chips i 40-nm og 28-nm.

De skulle være mere robuste mht EMC/spændings-niveauer og leve længere (elektron-migration defekter), derfor undrer det mig lidt at der nu drømmes om at lave potentielt unødvendige produktionsfaciliteter.

Der er sikkert et behov for avancerede chips i industrien, men der er helt sikkert også behov for driftsikre og robuste enheder der kan klare lidt mere tæsk.

Var der ikke en historie om en kone der lagde alle æg i samme kurv, gik mod markedet og dagdrømte..

  • 4
  • 0

Vi bør se på universiteter og forstå hvorfor der uddannes så få chipdesignere - i de fleste tilfælde er der slet ingen studieretninger målrettet chipdesign - da området falder mellem elektronik og computer science,« siger Jørgen Kragh Jakobsen.

Der uddannes mange i Danmark, som lærer VHDL og kan programmere FPGA'er. Digitalt design kan automatisk konverteres fra VHDL til chips, hvis man har de rette tools. Det er korrekt, at uddannelsen indenfor VHDL og FPGA'er kunne gøres bedre - og vi har ikke så mange, der ved hvordan at VHDL konverteres til chips, og ved hvad der foregår i de automatiske værktøjer. Det er faktisk enormt vigtigt - også som softwarevidenskab - da det er meget tæt knyttet til compilerteknologi og datalogi, også når det drejer sig om store systemer, hvor at normalt sekventielt software automatisk paralleliseres til at køre på supercomputere. Noget af det væsentlige indenfor computerteknologi, er at kunne udvikle hardware og software uafhængigt, således man ikke skal tilpasse softwaren til hardwaren. Dette kræver, at man kender til analyseværktøjer, således at softwaren - uanset om den er skrevet som massivt parallelt eller sekventielt - automatisk kan analyseres og oversættes til enhver type hardware. Og det er netop de samme metoder, der bruges indenfor VHDL og syntese til hardware, der er at betragte som massivt parallelt software. En dataflow graf, er det samme som massiv parallelt hardware, hvor hver enkelt transistor og gate udføres parallelt. Vi kan godt lave compilere, der oversætter sædvanlige programmer som C og C++ direkte til VHDL, og de vil i mange tilfælde opnå et hurtigere, bedre og mere kompakt design, end manuelle designere kan opnå. Jeg har dog ikke kendskab til, at der er lavet sådanne compilere, selvom man ved hvordan de skal laves. Så der er plads til masser af softwareudvikling, og jeg tror, at det er her vi skal starte. Ingen grund til at oplære nye studerende i noget, som kan gøres automatisk - med mindre, at det vi ønsker at lære dem, netop er hvordan at processerne gøres af automatik. Vi kan lave tools, der er langt mere effektive, end dem der er til rådighed nu for studerende, f.eks. tools der kan oversætte direkte fra højniveausprog til VHDL. Ofte, er de mere effektive end en manuel designer, fordi de kan analysere hvilke dele der bedst implementeres i soft-cores, i hard-cores, og de kan strædersy soft-cores til opgaven. Det, som skal være hurtigst, kan de lokalisere, og automatisk omsætte til rent hardware. Alt i alt, tror jeg således det er bedre at satse på at udvikle software, end det er at uddanne studerende, hvor det de lærer allerede er forældet.

Vi har kun forholdsvis få, der er dygtige indenfor analog elektronik og chip design. Måske kan uddannes flere her, men jeg tror ikke at behovet er stort.

  • 0
  • 3

Vi har kun forholdsvis få, der er dygtige indenfor analog elektronik og chip design. Måske kan uddannes flere her, men jeg tror ikke at behovet er stort.

Jeg tror du undervurderer både antallet af udviklere i danske virksomheder nu og det fremtidige behov.

Der bliver udviklet ICer hos alle høreapparatvirksomhederne, hos et par mikrofonproducenter her i landet, hos ICE power, Mellanox/Nvidia, Qorvo, Presto og givet mange flere.

Danfoss og Grundfos burde i højere grad udvikle deres egne ICer til effektmoduler og styreenheder og der er talrige virksomheder indenfor lyd, radio og så videre der ville stå stærkere hvis de udviklede mere.

  • 3
  • 0

Jeg tror du undervurderer både antallet af udviklere i danske virksomheder nu og det fremtidige behov.

Der bliver udviklet ICer hos alle høreapparatvirksomhederne, hos et par mikrofonproducenter her i landet, hos ICE power, Mellanox/Nvidia, Qorvo, Presto og givet mange flere.

Danfoss og Grundfos burde i højere grad udvikle deres egne ICer til effektmoduler og styreenheder og der er talrige virksomheder indenfor lyd, radio og så videre der ville stå stærkere hvis de udviklede mere.

Det er korrekt at vi har udviklet IC'er i landet i mange år, hvor der til disse chips er ansat ingeniører med analoge kompetancer. Jeg tror dog ikke, at behovet er øget, og heller ikke mindsket. Meget signalbehandling er i dag digitalt, og mange analoge byggeblokke har virksomhederne allerede udviklet. En stor del af udviklingen er i dag digital, da de analoge blokke genbruges.

Det at udvikle IC'er kræver ikke nødvendigvis særlige kompetancer. Personer med erfaring indenfor analog og digital elektronik, kan fint indgå i teams, hvor der udvikles chips. Der er mange specielle chip-kompetancer, f.eks. micromekanik, optik, analog og effekt elektronik, men der er forholdsvis få virksomheder i Danmark der anvender dem. Har vi flere ingeniører med disse kompetancer, er dog sandsynligt at der kommer flere virksomheder til Danmark.

  • 0
  • 3

En stor del af udviklingen er i dag digital, da de analoge blokke genbruges.

Kort fortalt: Nej.

Længere fortalt:

Hver gang der skiftes til en ny teknologi (procesnode) skal alt redesignes. Du kan ikke bare tage din PLL, skalere den kvadradrod 2 og så regne med at den stadig virker...

Hvis du laver et nyt produkt skal du med meget stor sansynlighed bruge nyt analogt design. Det er her du virkelig kan adskille dig fra konkurrenterne[3].

Analoge ASIC designere er en mangelvare. Hvis du kan pege på en der går ledig rundt må du gerne sende et CV[2].

Det at udvikle IC'er kræver ikke nødvendigvis særlige kompetancer.

Fint, lad os straks hente nogle friske unge mennesker nede i Netto!

Har vi flere ingeniører med disse kompetancer, er dog sandsynligt at der kommer flere virksomheder til Danmark.

Bingo!

Hvis vi mener det seriøst med at vi skal udbygge industrien i Europa, skal der satses massivt på at få flere unge mennesker til at vælge specialet. Vi skal ikke forvente at der bliver egentlige FABs i DK - de vil blive koncentreret omkring de eksisterende sites[1] - men vi har stor mulighed for at opbygge stærke forretningsområder i andre dele af værdikæden - værktøjer og design er ret oplagt.

Men bare vent og se. Der kommer garanteret ikke så meget som en bøjet fem-øre i nærheden af specialet, nu når universiteterne tilsyneladende mere skal fungere som egnsudvikling end som teknologi- og kompetenceudviklere.

[1] Der er skrevet masser af handelsskolelitteratur om hvorfor det forholder sig sådan. Det er en selvforstærkende effekt og også en af grundene til at det er imbicilt tosset at placere små dele af DTU i udkantsdanmark hvor den største lokale attraktion er en frugtplantage.

[2] Borger i EU en fordel, men ikke et krav...

[3] Du er ikke speciel bare fordi du tager en ARM core og putter den på din egen ASIC.

  • 4
  • 0

Analoge ASIC designere er en mangelvare. Hvis du kan pege på en der går ledig rundt må du gerne sende et CV[2].

Ja, det er jeg egentligt selv. Jeg har uddannelse i sin tid, indenfor analog ASIC design, og det var mit eksamensprojekt på DTU. Jeg fik dog aldrig arbejde indenfor området, i de 10 år jeg søgte i KBH området. Jeg er i dag flyttet til Jylland, og der er ikke indenfor rimelig afstand muligt at arbejde med det, så det er ikke relevant mere. Og dertil har jeg ikke arbejdet med det i over 20 år. I dag arbejder jeg med f.eks. programmering af microcontrollere, og andet simpelt stof, en almindelig folkeskoleelev ofte kunne gøre, til en lav løn. Og faktisk, vil jeg nok hellere undervise nogen i det, end at selv gøre det...

Naturligvis skal ændres lidt, når der ændres scalering. Men, jeg tror, at der er rigeligt analoge designere til dette formål. Og langt det meste er i dag digitalt. En PLL består af en fritløbende oscillator, der svinger på en tilfældig, men konstant frekvens, og det er analog delen. Alt andet, er rent digitalt. Der er ingen analog faselåst sløjfe.

Jeg syntes bestemt, at vi skal uddanne indenfor analog ASIC, og hvis vi får nogle flere, kan nemt ske, at der kommer virksomheder og opgaver med.

  • 1
  • 3

En PLL består af en fritløbende oscillator, der svinger på en tilfældig, men konstant frekvens, og det er analog delen. Alt andet, er rent digitalt. Der er ingen analog faselåst sløjfe.

Alt er simpelt hvis man ved hvordan man gør men din beskrivelse af en pll er lidt for simplistisk og der er detaljer der gør at designeren sagtens kan blive spændt hårdt for.

At lave en fritløbende oscillator der kører på en konstant frekvens vil jeg nu godt se dig lave. Selv en krystaloscillator har temperaturvariation, drift og fasestøj og kan dårligt kaldes fuldt integreret.

  • 2
  • 0

At lave en fritløbende oscillator der kører på en konstant frekvens vil jeg nu godt se dig lave. Selv en krystaloscillator har temperaturvariation, drift og fasestøj og kan dårligt kaldes fuldt integreret.

Normalt bruges en krystal oscillator - den fritløbende oscillator er alene for at opnå en højere frekvens end krystal oscillatoren, der typisk har en lavere frekvens. Nogle laver den fritløbende oscillator ved at sætte nogle invertere i serie og undgår helt analog ingeniører. Men, det er bedst at der er lidt styr på spændingen, f.eks. kan den reguleres, ved der sættes en sourcefølger ind i hver inverter. Er der en konstant spænding på gate, vil der være en veldefineret spænding på inverteren. Der er nu en række faser, og digital elektronikken udregner ud fra krystal oscillatoren, hvilke faser der skal bruges, for den udgangsfrekvens der skal genereres. Så den udgang der er, er ligeså præcis som krystal oscillatoren. Rigtig analoge PLL'er, tror jeg ikke man har brugt de sidste mange år - dengang, var der bunker af problemer. Feedback'en kunne nemt påvirkes af støj, og de var faktisk støjmæssigt langt dårligere og mindre præcise end digitale. Havde du to analoge PLL'er på hver sin side af chippen, så påvirkede de hinanden, på grund af støj f.eks. igennem koblinger, og power. Ved digitale PLL'er, er dette en saga blot, og du kan have tusindvis, og de påvirker ikke hinanden spor. Fælleslogikken kan anvendes som referencer ved delay elementer, så det er også muligt at f.eks. styre delay til kloks på indgange mv. eller bruge dem, til at styre en digital sampling oscilloscop på chippen. Det kan være praktisk, at kunne se inputs direkte analogt, f.eks. så der kan optimeres impedanstilplasninger automatisk, og justeres delays, og så f.eks. printdelays og delays i tilkoblede chips kompenseres væk.

Indenfor klasse D forstærkere, er brug for lidt analog kunnen - selvom det lyder simpelt, og man "bare" PWM regulerer en udgang, så får man utroligt meget støj, selvom man har en mega præcis PWM regulator. Årsagen er, at der er støj på den spænding som tilføres switch transistoren. Man vil gerne bruge den uregulerede spænding direkte til transistorerne, for at få så lavt tab som muligt, og det kræver derfor, at den støj der er på spændingen kompenseres ved dutycycle. Dette kan gøres ved at enten måle spændingen præcist på Vdd så der tages hensyn til støjen, eller ved der måles på fejl på feedback løkken, og det er målingen på Vdd/feedback, der fjerner støjen. Så det kræver lidt analogt. Fra mine 10 år som jobsøger indenfor analog IC design, var der intet der tydede på mangel på arbejdskraft i Danmark. Men, måske har situationen ændret sig, de sidste 10 år.

  • 1
  • 4

Der er nu en række faser, og digital elektronikken udregner ud fra krystal oscillatoren, hvilke faser der skal bruges, for den udgangsfrekvens der skal genereres.

Jeg tror din PLL vil virke rigtigt dårligt i en radiomodtager hvor fasestøj i afstand fra lokaloscillatoren forårsager omvendt nedblanding i din mixer så blokerede signaler overdøver det ønskede signal.

Eller i en sender hvor der er krav til hvor meget man må svine i modtagerbåndet.

Og så vil den bruge en forfærdelig masse strøm.

  • 1
  • 0

Uanset om PLL vil virke rigtigt dårligt i en radiomodtager eller andre meget relevante kommentarer i dabattråden ovenfor, så må vi i Europa erkende at teknsik er en del af geopolitik.

Når vi køber mikrochips, kampfly, atomkraftværker, informationsteknologi etc udenfor Europa vil det have en betydning for vor geopolitiske handlemuligheder. Og ja umiddelbart, atomkraft undtagen, kan det være økonomisk fordelagtigt i nuet, men det kommer med en skjult pris.

Hvis vi skal styrke Europæisk industri og teknologisk udvikling skal det nødvendig gøres det på Europæisk niveau.

  • 0
  • 0

Hej Ole Geisler

Hvis vi skal styrke Europæisk industri og teknologisk udvikling skal det nødvendig gøres det på Europæisk niveau.

Lyder meget rigtigt - men du maa lige tage den et skridt videre.

Saa skal Europaeiske produkt-producenter/udviklere udelukkende koebe "chips" fra Europaeiske "chip" producenter ?

Nej; man skal ikke nødvendigvis have en ko fordi man drikker mælk.

EU er dybest set en handlesorganisation, men vi må forstå at handel og geopolitik hører sammen. Vi behøver ikke tænke "Trumpsk", vi kan fint handle globalt, men min pointe er, at det andet ben skal tænkes med.

Når f.eks Danmark køber F35 i USA eller vi fuldstændig åbner dørene for Facebook og Google betyder det noget for Europæisk teknologisk udvikling og dermed Europæisk geopolitik.

  • 1
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten