Vi har ett gyllene läge – vi kombinerar både kretsar och komponenter i såväl mikroelektronik som fotonik

Professor Mikael Östlings forskningsområde handlar om elektroniska komponenter med kisel som bas. Det är dessa komponenter som är byggstenarna i all elektronisk kommunikation idag. Transistorer är världens vanligaste produkt idag; och det tillverkas mer än 10 upphöjt till 18, eller en miljard miljarder per år! Det är fler än antalet tryckta bokstäver per år och kostnaden per transistor är faktiskt lägre än den tryckta bokstaven.

Tanken svindlar! Men hur kan det bli så många? Vad används de till?
- Det kan finnas ungefär 10 miljarder transistorer på dagens största och mest avancerade chip, förklarar Mikael Östling. I en smart phone sitter t. ex. inte de största processorerna men den innehåller i alla fall många processorer/minnen och signalbehandlingschip och sammanlagt ett par miljarder transistorer.

Det moderna samhället tar för givet fördubblade prestanda och halverade priser i stort sett varje år vilket kräver allt mindre och snabbare komponenter. Och Mikael Östlings forskningsgrupp bidrar i sitt område med att skapa förutsättningar för att de allt mindre komponenterna fungerar som de ska.

Det behövs ett mer nyanserat tankesätt när vi diskuterar den framtida teknikutvecklingen. Det känns alltid så begränsande när man i debatten hör uttryck som att en ny teknologi eller ett nytt halvledarmaterial skall ”ta över” utvecklingen. För det första är det inget självändamål att ett nytt material ”tar över”. Det händer OM och endast OM det finns ekonomiska incitament som ligger till grund för denna utveckling.

- Om det är något jag lärt mig på dessa år inom forskningen är det att inte sätta tidsgränser för olika teknologier, betonar Mikael Östling. Det vi i dagligt tal kallar kiselteknologi är i själva verket den mest materialfysik-intensiva vetenskapen vi har på den kommersiella marknaden. Moore’s lag är ju inte en fysikalisk lag utan en prognos för hur man tror att teknologin och ekonomin kan och kommer att utvecklas.

- Vi är nu nere på 10-30 nanometerstora komponenter i Electrumlaboratoriet, berättar Mikael Östling. Det handlar ju inte bara om att göra dem så små som möjligt – det viktiga är att de fungerar som de ska och har rätt prestanda, och att vi förstår teknologin så att vi kan utveckla transportmodeller mm för att nyttiggöra de nya möjligheterna.

Men Mikael Östling påpekar också att det går att få ytterligare utveckling genom själva konstruktionen av kretsarna.

- Vi utvecklar hårdvaran och skapar nya, allt kraftfullare generationer av nanotransistorer, och kretskonstruktörerna behöver förfina sin design som traditionellt ligger någon generation efter när det gäller konstruktionen av kretsar. Här finns mycket utveckling att hämta, speciellt behövs gränsöverskridande samarbete, menar Mikael.

Mikael Östling är chef för forskningsenheten Integrerade kretsar och komponenter som består av ca 45 personer. 2009 tillkom professorerna Mohammed Ismail Elnaggar och Mattias Hammar med sina forskningsgrupper till enheten. Det innebär att man kan jobba mer integrerat och ha en helhetsyn på nanoteknologin. Det ger självfallet också viktiga kunskaper när det gäller kretskonstruktion och optoelektroniska komponenter.

- Det här är egentligen en självklar utveckling, menar Mikael Östling. Det ger oss en möjlighet att bedriva mycket bättre forskning. Vi har ett gyllene läge – vi kan både kretsar och komponenter i såväl mikroelektronik som fotonik. Det är ganska unikt att ha alla dessa kompetenser samlade.

Forskningsenheten är på väg att växa – när vi gör intervjun är två post doc på väg in: en inom kiselkarbidområdet och en inom s k high-K material (material med högt dielektricitetstal). Och under 2010 förstärktes enheten med gästprofessor Max Lemme inom det nya heta området grafenelektronik. Genom Electrumlaboratoriet har man mycket goda experimentella förutsättningar tillsammans med olika mätlaboratorier i anslutning till labbet.

- En stor fördel med vår komponentforskning är att vi inte alls är materialberoende. Vår kiselkarbidkomponentforskning är lika het som kiselforskningen. Just nu är vi väldigt eftertraktade för de energieffektiva högspänningstransistorerna som vi forskar om.

I början av 2009 fick professor Mikael Östling ett mycket prestigefyllt personligt anslag från det Europeiska forskningsrådet, ERC. Det handlar om individuella anslag för att stödja Europas främsta seniora forskare. Det innebär ett anslag på hela 2 M Euro som löper på 5 år.

Forskningsprojektet heter OSIRIS som står för ”Open Silicon based research platform for emerging devices”. Det handlar om forskning på nanometerbaserade halvledarkomponenter för den framtida ICT-industrin. Några av områdena det handlar om är 3D nanotrådar som är baserade på kisel och/eller germanium, lågfrekvensbrus i nedskalade strukturer samt töjda kiseltrådar för kiselbaserad fotonik.

- Projektet har ett antal utmanande forskningsområden för långsiktig och banbrytande komponentteknologi bortom 2015, berättar professor Mikael Östling. Den stora projektfinansieringen ger oss också stor frihet att utveckla våra internationella samarbeten och till rekrytering.

Mikael Östling påpekar att det är ett bra betyg på att det man gjort. Det var en stenhård konkurrens med totalt närmare 10 000 ansökningar och inom fysikområdet delade man ut 150 anslag totalt.

- ERC-anslaget betyder mycket för oss just nu, understryker Mikael Östling. Inte minst ger det oss ett självförtroende och också en möjlighet att fortsätta forska på högsta nivå. Det hade inte gått annars.

- Just nu är det faktiskt så att vi får mer pengar från utlandet än från Sverige, säger Mikael Östling med ett skratt.

Enhetens nanoelektronikforsking är väl bemött i Europa, och man deltar aktivt i EU-projektet Nanosil som också är ett nätverk för nanokiselforskare som nu fortsätter i nästa fas under namnet Nanofunction. Mikael sitter också i Scientific Council, SSC inom ENIAC (European Nanoelectronics Initiative Advisory Council) och i SINANO Institute med 20 partners. I januari blev Mikael återvald i styrelsen för SINANO Institute för en ny 3 års-period.

- Det är ett mycket gott betyg att få vara med i de här europeiska sammanhangen, påpekar Mikael Östling. Det visar att vår forskning är relevant och vettig. Inom ENIAC har vi tagit fram ett förslag till framtidsvision för det här området för EU DG Research. Vårt uppdrag har varit att formulera hur EU bör agera i framtiden. Det kommer ligga till grund för kommande utlysningar inom området.

Att Mikael Östling trivs med att vara i de europeiska sammanhangen går inte att ta miste på. Det är stimulerande och det är ett sätt att hålla sig à jour med vad som händer. Han anser att forskningen och teknologin kommer att utvecklas genom EU-samarbetet och menar att KTH är ett av de tre-fyra främsta universiteten i Europa när det gäller att göra nanoelektroniska komponenter på riktigt.

- Genom att vi har en bra forskning när det gäller komponenter så vet man att vi kan bygga komponenter, berättar Mikael Östling. Vi har ett rykte om oss att vara ett bra och alert labb, och man känner till oss via nätverken. Vi tar också in viktig finansiering på uppdragsverksamhet där vi gör komponenter åt universitet, företag och andra uppdragsgivare i Europa.

Mikael är mycket aktiv inom andra internationella organisationer. Speciellt har han många uppdrag inom IEEE. Strax före jul blev han invald i styrelsen för IEEE Electron Devices Society. Han är sedan 6 år också editor för deras top-rankade tidskrift Electron Device Letters.

- Det senaste åren och även under 2011 har jag varit inbjuden som föredragshållare på många internationella konferenser. Det är belönande att så många vill höra mer om vår forskning, påpekar Mikael Östling stolt.

Forskarna och industrin måste hitta nya gångbara lösningar inom kiselteknologin. Mikael menar att man kan åstadkomma så mycket mer med ”geometri och struktur” och med nya material i komponenterna. Det finns en rad tekniska lösningar på hyllan, men vilka det blir i framtiden vet man ännu inte. Men inget kommer att kunna ersätta kiselteknologin helt – det finns inget som kan göras mindre eller så billigt.

- Det som kommer är de nya s k high-K materialen som ger högre elektronmobilitet, lösningar med kolnanorör och skikt av det nya ämnet grafen där elektroner kan röra sig hypersnabbt, berättar Mikael. Det vi också kan förvänta oss är all-in-one komponenter med både fotonisk modulator, vågledare och detektor som görs med kiselteknologi som man förenklat kan kalla kiselfotonik.

– Här ser jag stora möjligheter att hitta synergier med den kiselfotonik som också bedrivs av fotonikenheten på ICT-skolan.

Mikael delar sin arbetstid mellan den egna forskningen och rollen som skolchef för KTH ICT. Han medger att det är svårt att hålla normal arbetstid när man har ansvaret för ca 400 anställda och en budget på över 400 Mkr. Ändå hinner han med styrelsejobbet i TranSiC AB som han grundat tillsammans kollegan Martin Domeij och entreprenören Bo Hammarlund. Men allt är inte jobb – han hinner också ägna tid åt sin motion, samt hus och trädgård med sin hustru Carina som också disputerat inom mikroelektroniken. Gemensamt intresse är bland annat resor.

- Det går att vara skolchef och samtidigt forska, understryker Mikael Östling. Det är ett tungt men viktigt jobb att vara skolchef, och jag är mycket stolt över de nya verksamhetsbaserna som nu växer fram i Kista.

– Som aktiv professor och forskare ser jag ju verksamheten från två håll och inte bara som en administrativ chef vilket är oerhört viktigt.

ICT-skolan har systematiskt drivit frågan om starka profilområden där forskarna samverkar i större kluster. Det räcker inte längre med att vara en ensam forskare - alla vinner på att samarbeta menar Mikael Östling. I detta är han tvärsäker.

55 år
Disputerade 1983 vid Uppsala universitet
Professor i fasta tillståndets elektronik
Prefekt 2000-2004
Dekan KTH ICT 2005
En av grundarna av TranSiC AB
Familj hustru Carina
Intressen motion, hus och trädgård samt det mesta med teknisk utveckling.

Jannecke Schulman