Halvledare är materialet som ingår i många av apparaterna i dagens teknikdrivna värld. Brist på halvledare orsakar stopp i bilfabrikerna och skickar vågor genom den globala ekonomin.
Så viktigt är materialet att stormakter är redo att ge sig ut i krig. Men vad är en halvledare?
Dagens mobiler och datorer skulle aldrig kunna fungera utan de upptäckter som gjordes i början av 1900-talet. Den tyska vetenskapsmannen Ferdinand Braun observerade att dioder gjorda av material som silikat eller molybdat kunde rikta elektrisk ström i en enda riktning. Men det var först på 1950-talet som ett genombrott kom med halvledare i transistorer, vilket kom att revolutionera elektronikindustrin.
Snart var den första integrerade kretsen född som sammanfogade flera transistorer på en liten kiselplatta. Detta ledde till utvecklingen av datorer och tv-apparater. Med tiden har material som kisel, galliumarsenid och indiumfosfid utvecklats för att förbättra förmågan hos halvledare och utöka deras användningsområden, men forskare fortsätter att hitta nya teknologier och material.
Fysik och kemi
Halvledare är material som har en elektrisk ledningsförmåga som ligger någonstans mellan ledare och isolatorer. Det kan alltså reglera elektrisk ström beroende av yttre omständigheter, som till exempel spänning och temperatur. De vanligaste halvledarmaterialen är kisel (Si) och germanium (Ge), men det finns också andra material som används, såsom galliumarsenid (GaAs) och indiumfosfid (InP), som används vid mer specialiserade användningsområden.
Grunden för halvledarteknologi är halvledarkristaller. Genom att tillsätta små mängder av olika ämnen i en process som kallas dopning kan man ändra de elektriska egenskaperna hos halvledaren. Några kända exempel är dioder, som bara släpper igenom ström i en riktning, eller som transistorer, som kan förstärka eller styra elektrisk ström.
Halvledare bakom AI
Halvledare är helt avgörande för den teknik som ska gå i bräschen för omställning och hållbarhet. Solceller, som omvandlar ljusenergi till elektrisk energi, använder halvledare. Det gör den vanliga LED-lampan också som har ökat energieffektiviteten och livslängden på lampor. Den ofta debatterade elektrifiering av transportsektorn, som är nödvändig för att minska utsläppen av koldioxid, bygger på halvledarteknik. Halvledare behövs för industrier som artificiell intelligens (AI) och utvecklandet av kvantteknologi och kvantdatorer.
EU:s halvledarpolitik
I april i år beslutades att EU ska göra en mångmiljardsatsning på produktion och utveckling av halvledare med målet att stå för 20 procent av världens halvledare, till skillnad från dagens 9 procent. Satsningen, runt 43 miljarder euro, ska göra det lättare för medlemsländerna att söka statsstöd för halvledarproduktion. Detta kommer som ett svar på de senaste årens halvledarbrist som pausat och stängt ned flera fabriker, bland stoppade Volvo sin produktion av bilar.
Halvledare ses på både nationell och EU-nivå som en fråga om nationell säkerhet. I Sverige, som inte längre har någon egen produktion av halvledare, förväntas företag som Ericsson och Volvo vara intresserade av att driva utvecklingen. LKAB:s fynd av sällsynta jordarter spelar också en roll i sammanhanget, då avancerade halvledare är beroende av dessa mineraler. Vad som är bäst för klimatet och hållbarhetsarbetet är dock inte helt glasklart och är en diskussion som sällan lyfts i debatten. Halvledare behövs för att förbättra och elektrifiera industri och transport, men dess produktion och utvinning är långt ifrån utan problem.
Drivande i krig
80 procent av världens halvledare tillverkas idag i Asien, med lejonparten koncentrerad till Taiwan. Samtidigt pågår en global kapprustning i utvecklingen av nya halvledarmaterial och tekniker, där USA och Kina står som främsta konkurrenter. Taiwans ledarställning inom halvledare i kombination med Kinas anspråk på önationen har ökat spänningarna. Just nu pågår ständiga konfrontationer mellan USA och Kina i Sydkinesiska havet.
Världens största tillverkare, taiwanesiska företaget TSMC, är på väg att öppna en ny fabrik i USA efter att landet strävar att öka produktionen inom landets egna gränser. Det kommer inte som någon överraskning att avancerade halvledare även är avgörande för den militära industrin och utvecklandet av nya vapensystem. Det gör att tillgången på halvledare kan påverka en nations möjlighet att föra krig.
En viktig del av embargot efter invasionen av Ukraina var ett förbud av export av halvledare till Ryssland. Det har ryktats om att Ryssland har fått använda datachips och halvledare som de har tagit från vanliga hushållsmaskiner till att bygga vapen med. Det finns dock rapporter om att Ryssland har lyckats kringgå restriktionerna och importerar halvledare från annat håll, bland annat Turkiet och Serbien.
