Sirut pyörittävät arkeamme – tekoälyn laajempi käyttö edellyttää läpimurtoja sirututkimuksessa

Kännykässäsi toimii noin 30 erilaista puolijohdesirua, hybridiautossa jopa 3 500. 

Tietotekniikan professori, SoC Hub -tutkimuskeskuksen johtaja Timo Hämäläinen Tampereen ylipistosta toteaa, että koko modernia yhteiskuntaa ei olisi olemassa ilman siruja.

– Kyllähän sirut ovat se voima, joka kaikkea pyörittää. Kaikki älykkyys ja toiminnallisuus ohjataan chipeillä, hän kiteyttää.

Tähän saakka piipohjaisten mikro- ja järjestelmäsirujen kehitys on tarkoittanut, että niiden osasista on tehty yhä pienempiä ja pienempiä. Yhdellä kynnen kokoisella sirulla voi olla jopa kymmeniä miljardeja transistoreja, joiden läpimitta lähestyy vain kymmenien atomien paksuutta. Tällaisten sirujen valmistaminen on erittäin monimutkaista ja kallista. 

Samalla sirujen energiankulutus on kasvanut niin, että datakeskukset kuluttavat jo pienen kaupungin verran energiaa. Arvioiden mukaan vuonna 2030 tekoälyä pyörittävät sirut kuluttavat lähes 1 000 terawattituntia energiaa, mikä vastaa Japanin vuotuista sähkönkulutusta.

Jos sirujen tehoa halutaan entisestään kasvattaa, niiden valmistamiseen onkin kehitettävä uusia materiaaleja ja teknisiä ratkaisuja.

– Meidän on pakko tehdä siruissa läpimurtoja, jos haluamme esimerkiksi kulkea kohti tekoälypohjaisia reaaliaikaisina sovelluksia, jotka tekevät elämästämme kivampaa ja helpompaa, sanoo Tampereen yliopiston tutkimus- ja innovaatiopalveluiden johtaja Pauli Kuosmanen.

Suomessa on osaamista ja vahvuuksia

Vaikka sirut ovat yhteiskunnallemme elintärkeitä, Euroopassa ollaan niiden suhteen kaikkea muuta kuin omavaraisia.

Ongelmaan on herätty myös Euroopan Unionissa, jonka käynnistämä sirusäädös (EU Chips Act) rahoittaa ja buustaa sirututkimusta ja -tuotantoa Euroopassa. Tavoitteena on parantaa eurooppalaisten yritysten kilpailukykyä siru- ja puolijohdeteollisuudessa sekä vähentää riippuvuutta muista maanosista, kuten Aasiasta.

Elektroniikan professori Matti Mäntysalo Tampereen yliopistosta näkee, että Suomi on kokoonsa nähden erittäin aktiivinen toimija sirualalla.

– Meillä on korkeatasoista osaamista, mutta emme pysty kilpailemaan osaajien määrällä vaikkapa Kiinan tai Korean kanssa. Siksi meidän tulee katsoa, mitkä ovat ne osaamisalueet, joissa haluamme oikeasti kehittyä ja joissa meillä on annettavaa, hän toteaa.

Pauli Kuosmasen mielestä Suomessa ja Tampereella on tehty oikeita valintoja ja keskitytty sirualalla vaativimpiin osa-alueisiin.

– Fotoniikkapiirit ja todella vaikeasti suunniteltavat järjestelmäpiirit ovat esimerkkejä alueista, joissa meillä on vahvuuksia ja osaamista. Olemme kisassa mukana, hän summaa.