Tampere voi pelastaa Euroopan tulevaisuuden siruosaamisellaan

Tampere on Euroopan ja maailman siruosaamisen eturintamaa, kiitos yliopiston, tutkimuslaitosten ja yritysten pitkäaikaisen yhteistyön. Tampereella on jo Euroopan siruosaamiskeskus, ja sinne on tulossa myös yksi EU:n viidestä sirupilottilinjasta.

Tietokoneet, älypuhelimet, autot ja sydämentahdistimet – juuri mikään nykyelämästämme ei toimisi ilman siruja. Tampereella siruosaamisen perustaa on rakennettu vuosikymmenet. Yliopisto, tutkimuslaitokset ja yritykset ovat tehneet jopa Euroopan ja maailman mittakaavassa valtavan määrän tutkimus- ja kehitystyötä, jotta nykyisenkaltainen elämämme on mahdollista, tulevaisuudesta puhumattakaan.

Maailman myllerryksessä siruista ja siruosaamisesta on tullut keskeinen globaalin kilpavarustelun ja riippuvuuksien symboli. Koronakriisi, sodat ja suurvaltasuhteiden järähtelyt ovat paljastaneet Euroopan haavoittuvaisuuden ja riippuvuuden muusta maailmasta. Mutta voiko Tampere pelastaa koko Euroopan Yhdysvaltain ja Aasian siruylivallalta?

– Tampere ei varmasti yksin ratkaise ongelmaa, mutta olemme osa vahvaa eurooppalaista joukkuetta, jolla pyrimme taklaamaan kriittisiä riippuvuuksia, löytämään uusia mahdollisuuksia ja sitä kautta tuomaan kilpailukykyä Euroopalle, sanoo Siruja Tampereelta -ohjelman johtaja, Business Tampereen Petri Räsänen.

EU:n siruosaamiskeskus ja sirupilottilinja Tampereelle

Eurooppa on siis herännyt karuun todellisuuteen ja siihen, että sirualaa on kehitettävä itse, jotta riippuvuuksista Kiinaan ja Yhdysvaltoihin päästään irti. Samalla herätys voi johtaa loistavampaan tulevaisuuteen. Siruja Tampereelta -ohjelma perustettiin kesällä 2023. Sen tavoitteena on hyödyntää EU:n Chips Act -lainsäädäntöpakettia ja sen myötä jaettavaa kymmenien miljardien eurojen rahoitusta.

Chips Act tähtää puolijohteiden eli mikrosirujen tuotannon ja kehityksen vahvistamiseen Euroopassa. Tavoitteena on tuplata Euroopan osuus maailman sirumarkkinoista nykyisestä 10 prosentista 20 prosenttiin vuoteen 2030 mennessä.

Suomi on julkaissut myös oman Chips from the North -strategiansa, jonka tavoitteena on kolminkertaistaa Suomessa toimivien puolijohdealan yritysten liikevaihto. Samalla työntekijöiden määrän arvioidaan voivan nousta nykyisestä noin 7 000:sta jopa 20 000:een.

Mutta takaisin Tampereelle. Tampereen siruohjelman johdolla Suomeen on jo perustettu siruosaamiskeskus FiCCC (The Finnish Chips Competence Centre), joka vauhdittaa teollisuuden ja muiden alojen digitalisaatiota siruteknologian avulla. Sen pääkonttori sijaitsee Tampereen yliopiston Kampus Areenalla. EU haluaa vastaavanlaisen osaamiskeskuksen jokaiseen jäsenmaahan.

Osaamiskeskuksen rinnalle Siruja Tampereelta -ohjelma luo kaupunkiin myös SiPFAB-pilottilinjan, jolla voidaan kehittää ja testata uusia sirujärjestelmiä yhteistyössä yritysten kanssa. Vastaavia pilottilinjoja tulee Eurooppaan vain viisi. Niiden tavoitteena on vahvistaa koko Euroopan edelläkävijyyttä siruteknologiassa.

Tampereen pilottilinja on osa niin sanottujen kolmannen sukupolven puolijohteiden kehitys- ja tutkimustyötä Euroopassa. Piikarbidi- ja galiumnitriittipuolijohteita käytetään esimerkiksi tehoelektroniikassa tai radiotaajuussovelluksissa, kertoo SiPFAB-pilottilinjan johtaja Tuomas Lahtinen Tampereen yliopistosta. Käytännössä se tarkoittaa esimerkiksi sitä, kun sähköautoissa sähkö pitää muuttaa yhteensopivaksi akun kanssa, muuntajassa käytetään tehopuolijohdekomponentteja. Sama pätee tuuli- tai aurinkovoimaan.

Tampereella keskitytään näiden komponenttien paketoimiseen ja integrointiin. Pilottilinja on merkittävä askel Tampereen ja Suomen siruosaamiselle, Lahtinen sanoo.

– Tampereella on tehty tähän asti enemmän töitä materiaali- ja laitepuolella. Nyt laajennamme paketointi- ja integrointikyvykkyyttämme. SiPFAB tekee yhteistyötä yritysten kanssa, mutta myös tutkijoilla ja tutkimusryhmillä on pääsy meidän teknologioihin ja siten pystymme kehittämään myös uusia innovaatioita.

Suunnittelu on siruosaamisen ydin

EU-alueella työskentelee arviolta 8 000 sirusuunnittelun ammattilaista. Heistä yli 500 eli runsaat kuusi prosenttia on Tampereella. Tampereen yliopistolla on ollut vahva rooli sekä nykyisen siruosaamisen kehittäjänä että tulevaisuuden siruosaajien kouluttamisessa.

Puolijohdeteknologiaa on kehitetty Tampereella jo yli 40 vuotta, ja yliopisto on kutsuttu mukaan myös EU:n suunnittelualustan kehittämiseen. Nimenomaan suunnittelu on sirujen arvoketjun taloudellisesti kannattavin ja eniten osaamista vaativa osa-alue.

– Sirusuunnittelun huippuosaaminen syntyi alun perin Nokian tarpeisiin. Osaajia alettiin kouluttaa jo 80-luvulla, ja Nokian kommunikaattori oli maailman ensimmäinen älypuhelin. Yhteistyötä tehdään laajasti eri tutkimuslaitosten ja yritysten kanssa, Räsänen kertoo.

Uudella pilottilinjalla voidaan kokeilla esimerkiksi uusia sirujen integrointi- ja paketointimenetelmiä. Sirujen yhdistely, integrointi ja suojakotelointi vaikuttavat merkittävästi sirun suorituskykyyn ja arvoon.

Räsänen ottaa esimerkin sähköautoista, joissa olevien sirujen täytyy kestää suuria jännitteitä ja virtamääriä. Sen sijaan akkujen tulisi mielellään olla kooltaan entistä pienempiä. Nykyisillä materiaaleilla sirun tuottama lämpötila voi kuitenkin olla niin korkea, että siru vaurioituu. Uusilla materiaaleilla sirujen kestävyyttä voidaan parantaa ja hukkalämpöä vähentää.

Toinen esimerkki on tekoäly.

– Jos puhutaan tekoälyn vaatimista siruista, tällä hetkellä rajoite ei ole niinkään laskentateho vaan tiedonsiirto. Uusilla materiaaleilla tietoliikennettä ja sirujen välistä yhteistoimintaa voidaan nopeuttaa ja helpottaa parantaen samalla energiatehokkuutta. Luotettavuuden parantaminen suurta laskentatehoa ja energiamäärää vaativissa hommissa on hyvin tärkeää.

Toistaiseksi pilottilinja on vielä käynnistysvaiheessa. Puhdastilojen rakentamisen on määrä alkaa vuonna 2026 ja ensimmäiset projektit käynnistyvät näillä näkymin kesällä 2027, pilottilinjan johtaja Tuomas Lahtinen arvioi. Tavoitteena on, että pilottilinjalla työskentelee 15-20 henkilöä.

Salaistakin salaisimmat tiedot sirulla suojaan?

Tampereen yliopistolla ja yrityksillä on ollut myös yhteinen tutkimuskeskus SoC Hub, joka on keskittynyt nimensä mukaisesti System-On-Chip-yhteiskehittämiseen esimerkiksi 6G-verkkojen, tekoälyn tai turvallisuuspuolen nykytarpeisiin.

SoC Hubin jatkona vireillä on uusi NextSoC-projekti. Tässä yhteydessä mukaan astuu myös pitkän linjan tamperelaisyritys Insta.

1 200 ihmistä työllistävä, 65-vuotias Insta on erikoistunut muun muassa puolustuksen, valtionhallinnon ja viranomaistiedon salausteknologiaan. Suomessa viranomaisten ja valtionhallinnon tiedot ja asiakirjat luokitellaan turvatason mukaan. Salaisten tietojen on myös pysyttävä salaisina.

Instan tietoliikenteen salausjärjestelmiä käytetään sekä viranomais- että siviilisektoreilla. Järjestelmillä on paitsi Suomen viranomaisten myös Naton ja EU:n hyväksyntöjä.

Tietojen suojaus on ollut pitkään ohjelmistopohjaista. Korkeampiin turvaluokituksiin se ei kuitenkaan enää riitä, vaan suojaus on toteutettava fyysisillä komponenteilla, kertoo Insta Advance kyberturvaratkaisujen teknologiajohtaja Tatu Männistö. Ohjelmistopohjaisten ratkaisujen virheet voivat vaarantaa pahimmillaan koko järjestelmän, kun taas siruun pohjautuvat ratkaisut takaavat ennakoitavamman käyttäytymisen myös mahdollisissa virhetilanteissa. Siksi Instakin on lähdössä mukaan sirukehitykseen.

– Siruilla turvatasoa saadaan parannettua ja esimerkiksi salauslaitteiden fyysistä kokoa ja virrankulutusta voidaan pienentää. Sirujen avulla voidaan ylipäätään varautua paremmin tulevaisuuden tarpeisiin olivatpa ne mitä hyvänsä. Varautuminen on myös aloitettava hyvissä ajoin, Männistö avaa.

Kehitys tuotteeksi vaatii vuosien työn

Yhteistyössä yritysten ja yliopiston kanssa toteutettavalle NextSoCille on haettu Business Finlandin rahoitusta. Instan tavoitteena on selvittää projektin avulla, mitä yhtiön tarvitseman sirun tekeminen vaatii ja mitä se maksaa.

Männistön mukaan kynnys etsiä uusia markkinoita olisi huomattavasti korkeampi ilman Tampereen siruekosysteemiä.

– On iso tekijä, että Suomessa on tämän kaltaisia toimijoita, jotka tasoittavat tietä myös yrityksille. On myös yliopiston kannalta hyvä, että mukaan voi tulla meidän kaltaisia yrityksiä, joilla on teollisuuden vaatimuksia ja toiveita liittyen sirujen ominaisuuksiin esimerkiksi turvamekanismien ja suorituskyvyn osalta. Ei tehdä vain, koska osataan, vaan koska on tarve.

Instan pitkän tähtäimen tavoitteena on hyödyntää sirupohjaisen suojauksen kaupallinen potentiaali ja nostaa kilpailukykyä kansainvälisillä markkinoilla.

Kehitystyö on pitkäjänteistä. Siihen, että mahdolliset uudet tuotteet ovat markkinoilla, voi mennä vuosia. Nyt kaavailtu tutkimusmatka kestäisi kolme vuotta, ja sen loppuvaiheessa pystyttäisiin kenties hahmottamaan, miten kaupallistaminen lähtee liikkeelle, mitä massatuotannon tekeminen kestää ja niin edelleen.

Oman aikansa turvallisuuspuolella vaatii myös viranomaisarviointi, jossa voi mennä hyvä tovi. Vaikka siru-ala ja teknologinen kehitys menevät vauhdilla eteenpäin, Männistö näkee viranomaisten sertifiointiprosessien laajuudessa myös hyviä puolia.

– Tietoturvassa konservatiivisuus on tietyllä tapaa hyvästä. Vanha teknologia on tunnetumpaa, eikä siinä tule enää yllätyksiä siinä vaiheessa, kun se on sertifioituna markkinoilla. Jos mentäisiin ihan kärkikehityksen tuotteilla, yllätyksiä voisi tulla huomattavasti enemmän.

Kilpailu sirualalla on kovaa maailmanlaajuisesti. Instan Männistö ei kilpailua pelkää, sillä se on aina merkki mahdollisuuksista.

– Jos ei ole kilpailijoita, ei ole bisnespotentiaaliakaan. Vaikka puolustusbudjetit ovatkin kasvussa eri puolilla maailmaa, meidän alamme on kuitenkin aika niche. Emme kilpaile samassa sarjassa niiden tuotteiden kanssa, joita voi ostaa verkkokaupasta. Viranomaispuolella kisa on seesteisempää.

Lisää investointeja Suomeen – ja Tampereelle

Uusien avausten myötä Tampereen tavoitteena on moninkertaistaa siruosaajien määrä kaupungissa tulevaisuudessa. Tällä hetkellä Tampereen seudulla sirujen suunnittelu työllistää yli 500 henkeä, mutta Business Tampereen Petri Räsäsen mukaan jatkossa heitä voisi olla jopa kolminkertainen määrä. Suurin haaste on koko Euroopan laajuinen osaajapula.

– Yliopistona meillä on oma roolimme siinä. Yliopiston opetussuunnitelmaan olisi tahtotilaa lisätä siruaiheita. SocHub kouluttaa jo omia osaajia ja tätä varmasti tulemme tekemään mekin, SiPFABin Tuomas Lehtonen uumoilee.

Osaajien lisäksi tarvitaan tietysti lisää investointeja. – On hyvä muistaa, että ainoat siruihin liittyvät investoinnit eivät ole niitä kymmenien miljardien satsauksia, vaan on myös toisenlaisia tehtaita. Suomen mittakaavassa satojen miljoonien tai miljardin euron tehdasinvestointi voi olla realismia, ja me pyrimme koko ajan käymään keskustelua teollisuuden kanssa siitä, että sellainen Suomeen ja Tampereelle saadaan, Räsänen sanoo.

Tampere on yksi Innokaupungeista. Kaupungin innovaatiotoiminnan keskeisiä kehitysalueita ovat uudistuva teollisuus, rakennukset, energia ja infrastruktuuri sekä digitaaliset terveysratkaisut. Uusina aloina mukana ovat myös mm. siruteknologia ja kaksoiskäyttöteknologiat sekä startup-ekosysteemin kansainvälinen avaus.