Digitaalisuus on yhä tiiviimmin osa arkeamme. Samalla tuotteilta ja palveluilta odotetaan tehokkuutta ja mahdollisimman pientä hiilijalanjälkeä. Ratkaisuja tähän löytyy esimerkiksi erikoistuneesta mikroelektroniikasta ja kvanttiteknologiasta, joiden kehityksessä Suomella ja VTT:llä on pitkät perinteet.
Mitä yhteistä on itseajavilla autoilla, kvanttitietokoneilla, urheilukelloilla ja esimerkiksi ruuan tuoreutta arvioivilla hyperspektrikameroilla? Päällisin puolin ei ehkä paljoa, mutta niissä kaikissa tarvitaan erikoistunutta mikroelektroniikkaa. Toisin sanoen pienen pieniä elektronisia komponentteja tai antureita, joiden ansiosta esimerkiksi itseajava auto voi havainnoida ympäristöään erilaisissa sääolosuhteissa. Niiden ansiosta myös kvanttitietokone kykenee ongelmanratkaisuun, johon muut tietokoneet eivät pysty.
Kaikki mikroelektroniikka ei ole erikoistunutta
Tavanomaista mikroelektroniikkaa löytyy monista erilaisista kuluttajatuotteista. Tyypillinen esimerkki on kännykän tai tietokoneen suoritin. Tällaisten sirujen valmistus on muutamien suurten valmistajien käsissä esimerkiksi Aasian maissa, Yhdysvalloissa sekä joissakin Euroopan maissa kuten Saksassa ja Ranskassa
Suomessa sen sijaan on keskitytty erikoistuneen mikroelektroniikan teknologioihin, joita on kehitetty ja tutkittu meillä jo pitkään. Erikoistunutta mikroelektroniikkaa on oikeastaan kaikki muu, paitsi muisti ja suoritin. Esimerkiksi MEMS- eli mikroelektromekaaniset systeemit, RF- eli radiotaajuusteknologiat, fotoniikka ja kvanttiteknologia pohjautuvat erikoistuneeseen mikroelektroniikkaan. Niiden sovellusalueet ulottuvat käytännössä maan pinnalta avaruuteen, esimerkiksi urheilukelloista ja matkapuhelimista satelliitteihin.
Erikoistuneet teknologiat lisäävät ominaisuuksia ja tehokkuutta
Erikoistuneen mikroelektroniikan teknologioissa käytetään uudenlaisia materiaaleja ja valmistusprosesseja, joiden ansiosta niillä voidaan toteuttaa täysin uusia asioita verrattuna tavanomaiseen mikroelektroniikkaan. Lisäksi ne tehostavat olemassa olevia toiminnallisuuksia ja energiankäyttöä sekä lisäävät laskentatehoa. Ilmastonäkökulmasta tärkeintä onkin se, että erikoistuneen mikroelektroniikan ansiosta tuotteet ja prosessit toimivat tehokkaammin ja kuluttavat vähemmän tehoa. Esimerkiksi tiedonsiirrossa tehokkuuden lisääminen säästää valtavasti energiaa koko maapallon mittakaavassa.
Myös kvanttiteknologia perustuu erikoistuneeseen mikroelektroniikkaan: kvanttitietokoneiden kehitys ja kvanttilaskenta eivät olisi mahdollisia ilman sitä. Kvanttitietokoneiden avulla voidaan tulevaisuudessa ratkaista tehtäviä, jotka ovat joko käytännössä ratkaisemattomia nykyisille tietokoneille tai jotka vaatisivat merkittäviä määriä energiaa, jos niitä yritettäisiin ratkaista klassisilla tietokoneilla.
Erikoistuneen mikroelektroniikan sovelluksia on kaikkialla ympärillämme. Autojen kiihtyvyysanturit ovat MEMS-antureita, joiden ansiosta esimerkiksi turvatyynyt täyttyvät onnettomuustilanteessa. RF-teknologioiden kehityksen perinteet ulottuvat aina Nokian matkapuhelinten kehityksen alkuaikoihin saakka. Tänä päivänä 5G- ja 6G-verkkojen kehitys perustuu moderniin RF-teknologiaan. Fotoniikan komponentteja hyödynnetään aina urheilukelloista optiseen tiedonsiirtoon datakeskuksissa.
Vahva osaamispohja auttaa näyttämään tulevaisuuden suunnan
Korkea kotimainen koulutustaso sekä materiaaliteknologia- ja suunnitteluosaaminen antavat Suomelle erinomaiset lähtökohdat erikoistuneen mikroelektroniikan ja kvanttiteknologian kehitykselle. Erikoistunut mikroelektroniikka on syväteknologiaa, joka muodostaa digitaalisten järjestelmien ytimen. Suomella on kaikki edellytykset pysyä tämän teknologian kärkimaana myös tulevaisuudessa. Näin olemme mukana määrittämässä digitaalisten teknologioiden kehityksen suuntaa.
