Därför pratar alla om halvledare

Nyheter om halvledare handlar ofta om fordonsindustrin. Scania, Volvo Cars och Toyota finns bland de företag som tvingats stoppa produktionen på grund av brist på halvledare, eller rättare sagt komponenter som innehåller halvledare.

Konsumenter som köper nya bilar, mobiltelefoner och andra produkter med avancerad elektronik riskerar att få vänta på sina varor.

Det är dock inte brist på råvara, egentligen. Den i särklass mest använda halvledaren är kisel, ett halvmetalliskt grundämne som bland annat finns i sand. Kisel är det näst vanligaste grundämnet i jordskorpan (efter syre).

Halvledare är material som kan styras, så att de antingen leder elektrisk ström – eller inte gör det.

Därmed kan de användas som en sorts mycket små strömbrytare, kallade transistorer, inom bland annat datorteknik.

– Datorer räknar med det binära talsystemet. Där finns bara två symboler, 0 eller 1. Som "av" eller "på", säger Per Stenström, professor i datorteknik på Chalmers tekniska högskola.

Transistorer av halvledarkomponenter är den viktigaste byggstenen i all modern elektronik. Transistorerna kan vara ofattbart små. Måttet som används är nanometer, alltså en miljarddel av en meter.

På en rund platta av kisel i ungefär CD-storlek, kallad "wafer", kan man etsa fram flera miljarder transistorer – per kvadratcentimeter.

Men transistorerna behöver vara anpassade med rätt egenskaper för det de ska användas till, ofta komponenter i exempelvis bilar eller mobiltelefoner. Man kan inte ha exakt likadana till allt.

Att designa dessa transistorer och tillverkningen av dem är mycket avancerad och kostsam teknologi. Till att börja med krävs också förädling av den ursprungliga råvaran till "wafers".

Men om man kan göra väldigt många transistorbaserade komponenter av varje framtagen design, då blir det lönsamt för tillverkaren – och billigt för konsumenten.

– Det säljs ungefär en miljard mobiltelefoner varje år. Det är, med små variationer, samma grundkomponenter i alla, säger Per Stenström.

– Ungefär detsamma gäller för bilar. Vi går mer och mer mot att ha högpresterande datasystem även i bilar.

Datorkretsarna, och transistorerna de innehåller, måste ha hög kvalitet och vara pålitliga.

– Hur snabbt en dator kan räkna är ointressant om den inte räknar rätt, påpekar Per Stenström.

Några få tillverkare i Asien, bland annat i Taiwan, är världsledande i produktionen av komponenter som baseras på mycket små transistorer.

Om en ny aktör skulle vilja starta tillverkning i större skala i exempelvis Europa, är startsträckan kostsam och mycket lång. Det handlar om år.

Men vägen framåt kan ändå finnas där.

– EU har inte gjort något för att tillverka halvledare. Idén var att köpa allting utifrån, säger Thorvald Andersson, professor emeritus i mikroteknologi på Chalmers.

Nu låter det annorlunda. Nyligen sade EU-kommissionens ordförande Ursula von der Leyen att EU ska bli "världsledande" när det gäller halvledare.

– Jag tror att produktion i Europa är lösningen på detta, säger Thorvald Andersson.

Bilföretag och andra tillverkare av konsumentvaror får inte leveranser av halvledare som sådana.

– Vi köper in komponenter, elektronik och saker som inkluderar halvledare. Vi ser aldrig själva halvledarna, säger Magnus Holst, presstalesperson på Volvo Cars.

Brist på komponenter med halvledare kräver åtgärder i flera led.

– Det vi gör är att jobba tillsammans med våra leverantörer, för att de ska få det material de behöver, så att vi sedan kan få deras komponenter, förklarar Magnus Holst.

Micke Larsson/TT