Než se do mobilu či auta dostane čip, projde dlouhou a složitou cestu pod rukama mnoha inženýrů. Na počátku obvykle stojí fyzikové, jako třeba ti z Fakulty strojního inženýrství na VUT. Jejich znalosti jsou nezbytné pro pochopení a řízení fyzikálních procesů, které se v čipech dějí, a jejich role se tak týká podstatné části výrobního řetězce: od výběru materiálu, až po testování a optimalizaci.
Fyzika pevných látek, Fyzikální principy technologie výroby polovodičů, Nanoelektronika… S těmito i dalšími předměty, které úzce souvisí s polovodiči, se setkávají studenti a studentky programu Fyzikální inženýrství a nanotechnologie na FSI. „Důležitá je ale i kvantová fyzika nebo termodynamika, i ty je nutné znát, aby čipy vůbec mohly fungovat,“ upozorňuje Tomáš Šikola, ředitel Ústavu fyzikálního inženýrství, tedy pracoviště, které má z fakulty k polovodičovým technologiím přirozeně nejblíž.
O čipech se ve veřejném prostoru mluví čím dál víc a jejich základ – polovodičové materiály a nanostruktury – jsou doménou, kterou na ústavu důkladně ovládají. „Naši studenti se setkávají s polovodiči už od bakalářského studia. Je to přirozená součást našeho výzkumu i výuky,“ ujišťuje Šikola s dovětkem, že zatímco expertíza fyziků se týká zejména materiálů, design a výroba čipů jakožto finálních součástek je parketou kolegů ze sousedního FEKTu.
Ústav už léta úzce spolupracuje s tuzemskými špičkami polovodičového průmyslu, v čele se společností onsemi. „Minimálně polovina našich studentů dělá výzkum oblasti polovodičů: od bakalářek, přes diplomky, až po doktorské práce. Z hlediska zájmu pracovat například ve zmíněném onsemi (většina firmy sídlí v Rožnově pod Radhoštěm, pozn. red.) je to bohužel ovlivněno tím, že řada absolventů chce po studiu zůstat v Brně a zvolí si tedy spíše kariéru v elektronové mikroskopii. To ale neznamená, že ti, co jdou pracovat k výrobci elektronových mikroskopů, se už nesetkají s polovodiči; třeba Thermo Fisher Scientific má divizi přímo zaměřenou na vývoj zařízení pro studium polovodičových materiálů. Je to multioborová oblast, a proto je hodně propletená,“ říká Šikola.
Společně s MUNI a onsemi má ústav také systém interních grantů, o něž mohou žádat i studenti. „Snažíme se jít dál, než abychom řešili praktické problémy ve výrobě. Preferujeme výzkum, například v oblasti nových materiálů a jejich charakterizace,“ vysvětluje Šikola. Vědecky silný je jeho ústav například v oblasti fotoniky a nanofotiky, která zkoumá možnosti manipulace se světlem jako nosičem informace či energie. „Zajímavé jsou pro nás i 2D materiály, tedy monovrstvy atomů, které tvoří povrchy s určitými vlastnostmi,“ dodává.
Díky propojení teorie s praxí se studenti už během studia dostávají do kontaktu se špičkovými technologiemi, včetně čistých prostor a vakuových aparatur. „Drahá zařízení před studenty neschováváme. Naopak, pracují s profesionální technikou už během studia, hned po důkladném zaškolení. A často jsou méně nebezpeční než profesoři,“ glosuje s nadsázkou Šikola.
Trh se specialisty, jakými jsou absolventi fyziky, je poměrně „vyluxovaný“. I to bude podle Šikoly limit, na který zatím naráží snahy o větší soběstačnost Česka a Evropy v oblasti čipů a polovodičů. „Náš obor ročně dokončí dvacet, pětadvacet absolventů. A ne všichni jdou samozřejmě k polovodičům,“ upozorňuje. Změnit to mají projekty jako Chips for Europe, jehož součástí jsou i popularizační aktivity. Na jejich efekt v podobě většího počtu absolventů STEM oborů si ovšem budeme muset počkat. „Nouze naučila Dalibora housti, doteď jsme spoléhali na globální trh, ale když vidíme, jak se situace zhoršuje, dává smysl posilovat vlastní kapacity a přispět tak ke zlepšení situace v evropském polovodičovém průmyslu,“ dodává Šikola.
Základem je kvalitní výuka matematiky a fyziky už na základních a středních školách. Což se podle Šikoly zatím stále spíše nedaří. „Existuje řada výborných pedagogů, kteří to dělají dobře. Ale obávám se, že je stále i mnoho těch, kteří děti od fyziky spíše odradí, než aby je přitáhli. Já bych také neměl rád, kdyby mě ve fyzice učili hlavně měrné systémy a převody jednotek… Ty jsou důležité pro nás jako profesionální fyziky, pro děti už méně. Hlavní je neodradit, zaujmout, děti nepotřebují znát přesné formule, ale vidět, k čemu fyzika slouží a že se jí dá porozumět. Například každý zná LED diody, což jsou vlastně součástky z polovodičových materiálů, krásný příklad základního výzkumu, ze kterého se stal užitečný vynález, velký byznys a byla za něj udělena i Nobelova cena. Polovodiče mají úžasnou výhodu, že jsou všude kolem nás. O to bychom se měli v popularizaci opřít,“ uzavírá Šikola.
Článek vyšel v časopise Události na VUT 1 | 2025/2026.