Polska myśl technologiczna w dziedzinie mikroelektroniki nie tylko istnieje, ale odnosi światowe sukcesy. O tym, jak projektuje się przełomowe układy scalone, dlaczego model „fabless” jest szansą dla polskich firm i dlaczego państwo powinno stać się mecenasem sektora półprzewodników, rozmawiamy z Pawłem Narczykiem, prezesem i współzałożycielem polskiej firmy ChipCraft – jednej z „europejskich wschodzących gwiazd” segmentu GNSS.
Szymon Augustyniak: ChipCraft to startup i spin-off Politechniki Warszawskiej, który w 2023 roku został uznany za jedną z sześciu wschodzących gwiazd europejskiego rynku nawigacji satelitarnej. Flagowym produktem jest Navisoc. Co czyni go unikalnym w skali globalnej?
Paweł Narczyk: NaviSoC to w pełni zintegrowany odbiornik satelitarny, który w jednym układzie scalonym potrafi odbierać i przetwarzać wszystkie sygnały ze wszystkich dostępnych systemów globalnych: europejskiego Galileo, amerykańskiego GPS, chińskiego BeiDou oraz rosyjskiego GLONASS, którego prototyp, wedle naszej wiedzy, pokazywaliśmy jako pierwsi na świecie. Unikalność naszego podejścia polega na pełnej integracji. Na jednym podłożu krzemowym umieściliśmy tory radiowe, procesor sygnałowy, wielordzeniowy procesor aplikacyjny RISC-V obliczający pozycję, prędkość i czas, a także układy zasilania i syntezy sygnału zegarowego.
Nasz finalny prototyp już działa, a wyniki są bardzo obiecujące. Obecnie osiągamy dokładność na poziomie jednego metra, ale wdrażamy funkcje pozwalające zejść do 20-30 centymetrów, co pozwala na nawigację z dokładnością do konkretnego pasa ruchu bez konieczności stosowania dodatkowej komunikacji zewnętrznej.
Gdzie taka precyzja znajdzie zastosowanie komercyjne?
Współpracujemy z klientami, by tworzyć produkt odpowiadający realnym potrzebom rynkowym. Poza wspomnianą motoryzacją, ogromnym rynkiem jest precyzyjne rolnictwo. Większa dokładność przy nawożeniu czy opryskach to wymierne oszczędności finansowe dzięki mniejszym zakładkom. Ponadto branża zmierza ku autonomicznym maszynom rolniczym, które wymagają wysokiej precyzji pozycjonowania. Kolejnym obszarem są drony. Realizujemy kontrakt z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA), w ramach którego wzmacniamy odporność odbiornika na jamming (zagłuszanie) i spoofing (zwodzenie). W przypadku utraty sygnału satelitarnego, nasz układ potrafi przejść na nawigację inercyjną, wykorzystując trójosiowe akcelerometr, żyroskop i magnetometr.
Często mówi się, że w Polsce nie ma ekosystemu półprzewodnikowego. Pan jednak twierdzi, że polskie firmy przetrwały transformację i mają się czym pochwalić.
Zdecydowanie tak. Istnieją znakomite przykłady, jak bytomska firma Digital Core Design (DCD), której rozwiązania trafiły do miliarda urządzeń na świecie, czy Vigo Photonics, której detektory podczerwieni pracowały na marsjańskim łaziku Curiosity. My, jako ChipCraft, wpisujemy się w ten ekosystem, znajdując nisze, które nie wymagają miliardowych nakładów kapitałowych na starcie.
Działacie w modelu „fabless”. Co to oznacza w praktyce i dlaczego nie budujecie własnej fabryki?
Budowa nowoczesnej fabryki półprzewodników (silicon foundry) to koszt rzędu 20-30 miliardów dolarów, na co stać niewielu graczy na świecie. Model fabless polega na tym, że my zajmujemy się projektowaniem układu scalonego, a samo wytworzenie zlecamy zewnętrznym zakładom. Największym wyzwaniem finansowym jest samo uruchomienie produkcji masowej. Koszt zestawu masek produkcyjnych w starszych technologiach idzie w miliony dolarów, co dla mniejszych firm jest potężną barierą.
Jak wygląda proces powstawania takiego chipu? To przecież lata pracy.
Cały cykl od pomysłu do gotowego produktu zajmuje około dwóch-trzech lat, a sama produkcja to około 5-6 miesięcy. Projektowanie układów cyfrowych przypomina tworzenie oprogramowania, z tą główną różnicą, że oprogramowanie działa sekwencyjnie, sprzęt równolegle. Układy analogowe projektujemy zupełnie inaczej, niemal w całości ręcznie. To żmudny proces tworzenia modeli matematycznych, które muszą odwzorowywać fizykę tranzystorów. Układ scalony jest skomplikowaną trójwymiarową strukturą, przypominającą budynek z wieloma piętrami. Na przykład nasz NaviSoC ma wymiary około 6×7 mm i zawiera 80 milionów tranzystorów.
Jak utrzymać taką firmę przy życiu, skoro produkt powstaje przez lata?
To rzeczywiście wielkie wyzwanie. 10 lat temu, gdy zaczynaliśmy, inwestorzy w Polsce niemal nie wiedzieli, czym są układy scalone. Radzimy sobie, świadcząc usługi projektowe dla innych firm, którym brakuje czy to inżynierów, czy kompetencji – działamy jako tzw. dom projektowy. Dostarczamy tzw. analogowe bloki IP i cyfrowe IP cores (nie ma dobrego tłumaczenia na język polski, najlepsze tłumaczenie to bloki wirtualne, wirtualne dlatego, że w przeciwieństwie do bloków analogowych są niezależne od technologii wytwarzania układów scalonych).
Zaprojektowaliśmy m.in. układ kontrolera ekranu dotykowego, który trafia do lodówek Samsunga oraz samochodów elektrycznych marki Kia. Jednak zyski z usług to głównie wkład własny do projektów B+R, z których pochodzi 70-80% środków na rozwój naszych produktów. Niestety, biurokracja przy pozyskiwaniu tych grantów staje się coraz trudniejsza do przeskoczenia.
Czy receptą na rozwój sektora mogłyby być zamówienia rządowe, np. dla sektora obronnego?
To standardowy model w krajach zachodnich. Państwo ma potrzeby w obszarze dedykowanej elektroniki, np. dla wojska, i zamawia je w rodzimych firmach. Powinniśmy projektować i docelowo produkować w Polsce krytyczne układy, np. do inteligentnej amunicji programowalnej czy kierowanej. Dysponujemy odpowiednimi kadrami i technologiami, które można w tym celu odpowiednio wyskalować – takim ośrodkiem jest na przykład CEZAMAT Politechniki Warszawskiej.
Dlaczego sektor półprzewodników jest dla Polski tak kluczowy?
Tylko własne rozwiązania dają gwarancję, że nikt nie przejmie kontroli nad sprzętem w czasie konfliktu. Pieniądze z podatków, które dziś wypływają za granicę na zakup gotowego sprzętu, mogłyby zostać w kraju i budować nasz potencjał. To jest bardzo proste równanie.
Wspomniałem już, że mamy znakomite kadry i inżynierów, którzy są cenieni na całym świecie. W skrócie – kształcimy ich dla innych. Nasze państwo inwestuje w ich darmową edukację, dlatego powinniśmy potem jako kraj, gospodarka korzystać. Tak się stanie, kiedy umożliwi się tworzenie wysokomarżowych firmy technologicznych w kraju, które te talenty pozwolą wykorzystać, zatrzymać.
Sektor półprzewodnikowy to jednak nie tylko eksport i zyski, ale przede wszystkim bezpieczeństwo i suwerenność technologiczna. Jeśli te hasła mają nie być tylko politycznymi sloganami, musimy postawić na własny przemysł mikroelektroniczny.
Wywiad odbył się w audycji Limes inferior w Radiu Wnet.
