Så byggs Europas halvledarfabrik i Kista – hon styr spakarna över maskinparken värd miljarder

Detta är ett betalt samarbete med Kista Limitless. Vill du lära känna Kista som innovationsnav? Kolla in nya kista.io!

Halvledare är en svensk framtidsbransch som behöver tillgång till världsledande forskning på hemmaplan. Så gick i alla fall resonemanget när Electrumlaboratoriet invigdes i Kista 1988 − en analys som är högaktuell än i dag.

Faktum är att hela byggnaden på Isafjordsgatan uppfördes i förbindelse med byggandet av renrummet.

Carina Zaring var vid den tiden doktorand på KTH och blev en av de första som kunde flytta in för att bedriva sin forskning. I dag är hon tillsammans med sitt team ansvarig över driften av Electrumlaboratoriet. Fokus ligger fortsatt på att tillhandahålla spjutspetsinfrastruktur inom materialforskning, elektriska och optiska komponenter, samt halvledartillverkning.

Men vad är hemligheten bakom ett laboratorium som fortsätter att leverera forskning och innovation i världsklass år efter år?

1. Forskning och startups i symbios

Någon massproduktion till slutkunder på marknaden sker inte här, poängterar Carina Zaring. Sedan KTH tog över verksamheten år 1993 är det framförallt forskare och labbstudenter som huserar i renrumslokalerna.

Men det är också en utmärkt plats för att ta sina idéer till en fungerande prototyp. Startups kan hyra in sig här för att ta del av en infrastruktur som annars hade kostat många miljoner ur egen ficka.

TERASi och Bright Day Graphene är två exempel som vi har lyft tidigare här på Impact Loop. För bolag i tidig fas kan Electrum fungera som genväg: istället för att bygga allt själva köper de sig in i ett färdigt system.

Symbiosen mellan akademi och näringsliv gör dessutom att utrustningen ständigt hålls uppdaterad enligt de senaste framstegen.

2. Renrum med säkerhetssluss

Carina Zaring guidar oss runt. Hon sätter mer eller mindre medvetet citationstecken kring begreppet ”labb”. Under rundvandringen blir det tydligt att det snarare är en fabrik eller forskningsfacilitet vi pratar om.

”Ibland blir vi jämförda med ett labb på 300 kvadratmeter som inte är i närheten av vår infrastruktur. Då blir det lite konstigt”, konstaterar hon medan vi klär på oss skyddsutrustning från topp till tå.

Electrumlabbet har en gedigen renlighetsprocedur för inträde. Helkroppsdräkt, huvudskydd, munskydd, handskar, antistatiska skor, klistermattor på golvet, tvätt av mobil och kamerautrustning.

”Minsta dammkorn kan sabotera de känsliga material som hanteras inne i renrummet.”

3. Våtrum och gulrum

Våtrummet är en viktig yta inne i renrummet, och möjliggör kemikalieprocesser som annars skulle riskera att störa de högkänsliga maskinerna för materialprocesser. Många kemikalier, syror och lösningsmedel ingår i inträdet.

Arbetet inne i renrummet kräver separat luftcirkulation och särskilda filter för att minimera antalet partiklar i rummet.

”Utsuget i våtrummet drar energi som två villor varje år, men kan regleras efter användning”, berättar Carina Zaring.

I en annan del av renrummet är allting gult. För att kunna mönstra kiselplattorna används en polymerbeläggning och ett särskilt ljus som kan ändra polymerens struktur – lite som när man framkallar kamerafilm.

”Vi filtrerar bort detta ljus som annars skulle påverka hela skivan. Då blir det gult.”

4. Från ax till limpa

En unik styrka med Electrumlaboratoriet är att hela processresan finns på ett och samma ställe – från blänkande plattor av kisel eller kiselkarbid, till halvledarkomponenter som bland annat används i elbilar, smartphones och datacenter.

För den som vill förstå Europas halvledarsatsningar i praktiken är Electrum ett konkret exempel på hur en sådan forskningsinfrastruktur kan se ut. Laboratoriet deltar i en av fem pilotlinor inom EU-projektet Chips Joint Undertaking (Chips JU), ett av många initiativ för att stärka den regionala konkurrenskraften inom just halvledare (semiconductors på engelska).

”Vårt uppdrag i pilotlinan är att kunna erbjuda hela produktionslinan för kiselkarbid och bipolära transistorer för väldigt höga effekter. Det innebär ett livsviktigt stöd för forskare och företag som vill testa nya saker.”

Varje nytt rum huserar en ny maskin som utför ett unikt steg i processen. För en lekman ser de förstås obegripliga ut.

”Inte sällan handlar det om maskiner för 10-20 miljoner kronor styck”, säger Carina Zaring.

5. Massiv infrastruktur

Det är svårt att greppa omfattningen. Renrummet utgör 1 300 kvadratmeter, men när varje yta är optimerad känns det nästan trångt. Det är först när vi kliver ut ur slussen och tar av oss skyddsdräkten, munskyddet och handskarna som vi får hela bilden.

”Jag skulle gissa att hela byggnaden skulle kosta ungefär två miljarder kronor i dagens penningvärde. Och då ingår inte maskinerna”, säger Carina Zaring.

Nere i källaren är stämningen en annan. Här tronar massiva rör i långa rader och renligheten är ett minne blott. Fjärrvärme, fjärrkyla – och i ett angränsande rum distribueras ”fruktansvärt mycket el”.

Allting måste vara högrent från början till slut. För att behålla exakt rätt temperatur och luftfuktighet i alla delarna av renrummet, krävs en gedigen infrastruktur över och under laboratoriet.

Här brummar de enorma pumpar som driver maskinerna i labbet några meter ovanför oss – en köksbordsstor maskin kan kräva ett helt studentrum fullt med utrustning bakom kulisserna. I garaget står två stora tryckluftskompressorer, kopplade till avfuktare och filter.

Ett absolut måste är vattenreningsanläggningen, som upptar en egen sal i källaren och kräver ständiga byten av material och filter. Till och med sprinklersystemet har ett eget rum.

6. Luft och larm

Men det tar inte slut här. Vi klättrar upp för en brant trappa till vinden. Här breder ventilationssystemet ut sig som gigantiska silverfärgade sjöodjur.

”Stora värmeväxlare tar in luft som värms, kyls, filtreras, befuktas eller avfuktas, beroende på årstid - känsliga material kräver perfekta förutsättningar.”

På vägen ner passerar vi larmcentralen som sitter öppet placerad så att alla kan följa utvecklingen. Minsta avvikelse kan ge utslag – från temperatur och luftfuktighet, till gasläckage och rökutveckling.

”Det är mitt team som ansvarar för driften av den stora maskinen bakom allting. Vi har beredskap här dygnet runt, året runt.”

7. Tillstånd och material

KTH driftar Electrumlaboratoriet, vilket innebär att forskare och företag har tillgång till ett smörgåsbord av tjänster och resurser som de kanske inte tänker på. Utrustning, förbrukningsvaror och skyddskläder ingår för alla som nyttjar faciliteterna, liksom vissa kemikalier och gaser. Detta kräver underhåll, materialinköp, avfallshantering och många andra pusselbitar.

”Företag kan också hyra in sig i ett eget rum med egeninköpta maskiner som är utanför allmän användning.”

För att etablera ett laboratorium av det här slaget krävs också en hel del tillstånd och certifieringar som kan ta lång tid. Det kan handla om allt från bygglov, miljötillstånd och arbetsmiljötillstånd, till särskilda tillstånd som omfattar strålsäkerhet, hantering av brandfarliga varor, avfallshantering och säkerhetsklassad verksamhet.

För industriella kunder är det även mycket värdefullt att certifieringarna ISO 9001:2015 och ISO 14001:2015 är på plats.

”Det kan ta flera år bara att komma igång. Många kanske inte tänker på det, men att vi sköter hela administrativa arbetet är en stor tidsbesparing”, konstaterar Carina Zaring.

8. Visionärer och pengar

Carina Zaring understryker att det är många pusselbitar som ska falla på plats för att en forskningsinfrastruktur som Electrumlaboratoriet ska kunna ta form. Men en sak är lätt att glömma bort.

”Det som verkligen behövs är visionärer med mandat att använda pengar”, poängterar hon.

”Generellt behövs det mer pengar i systemet så att forskarna kan söka anslag. Här finns plats för både mer akademisk forskning och fler innovativa startups.”

Det vi fått se på dagens rundtur är inte bara ett “labb” – utan en kritisk infrastruktur för forskare och entreprenörer som bygger framtidens svenska industri inom material, AI, fordon och försvar.

En plats där idéer kan få liv, och där innovationer kan främja svensk konkurrenskraft, resiliens och självständighet.