Finländare premieras med en miljon euro – uppfann anonym och osynlig teknik

Tuomo Suntola blev diplomingenjör vid Tekniska högskolan 1967 och doktor i teknik 1971. Kort senare uppfann han ALD-tekniken som revolutionerat elektrotekniken. I dag prisbelönas han för sitt livsverk som få känner till. – Jag har haft god tid på mig att vänja mig vid anonymiteten, säger han.Bild: Leif Weckström

– En överraskning, men en väntad sådan, säger Tuomo Suntola om att hans uppfinning faktiskt fungerade den där höstdagen för 44 år sedan. I dag får mannen bakom ALD-tekniken Millenniumpriset i teknologi.

Vi använder den varje dag, men vi ser den aldrig. Få känner till att det är tack vare tekniken för atomlagerdeponering (ALD) som smarttelefoner och datorer kan göras små och behändiga. Förmodligen vet ännu färre om att det är fysikern Tuomo Suntola som uppfunnit och utvecklat den.

– Det är väl för att tekniken är så osynlig som den har förblivit anonym. Men det känns bra att innovationen uppmärksammas, säger Suntola när han tar emot HBL i sitt hem i Esbo.

Teknikakademien TAF uppmärksammar i dag Tuomo Suntolas livsverk med Millenniumpriset på en miljon euro. ALD-tekniken är 44 år gammal och den har möjliggjort att antalet komponenter på mikrochipp fördubblas vartannat år samtidigt som priset sjunker, i enlighet med Moores. Prisjuryn säger att det har demokratiserat ägandet av informationsteknik, breddat tillgången till information och ökat kommunikationsmöjligheterna.

ALD är nanoteknologi där man tillverkar extremt tunna materialskikt på ett kontrollerat sätt, till exempel för mikroprocessorer, så att man tillför ett atomlager åt gången på tredimensionella strukturers ytor.

– Poängen är att man inte slänger dit ytmaterialet på måfå, utan att man skapar förhållanden där ytan tar emot bara ett atomlager i taget. Då blir det jämnt hela vägen, oberoende av ytans form, säger Suntola.

ALD-teknik tillämpas mest inom halvledarkomponenter i elektronikprodukter som datorer och smarttelefoner. Inuti mobiltelefonen kan man se dess integrerade kretsar, men den osynliga tekniken utgörs av kretsarnas otaliga transistorer av mikroskopisk storlek. Det som möjliggör små men smarta telefoner.

– En halvledarbit stor som en tumnagel kan innehålla mellan en miljard och tio miljarder transistorer, och det är dem vi utnyttjar varje dag. Det här blev det egentliga genombrottet för ALD, säger Suntola.

Idel frågetecken

Det kommersiella genombrottet kom kring millennieskiftet, men Tuomo Suntola hade uppfunnit själva tekniken långt före det. Efter att han doktorerat vid Tekniska högskolan 1971 framställde han en fuktighetssensor på VTT som ett beställningsjobb åt Vaisala. Den blev klar på två år.

Suntola tog patent på tekniken som började intressera alltfler företag eftersom den finländska elektronikindustrin precis hade börjat växa till sig. När Suntola gick över till Instrumentarium bad arbetsgivaren honom utveckla "någonting vi kunde göra" inom sjukhusinstrument. Han visste att sjukhusen behövde nya datorskärmar utan långa bildrör.

– Jag föreslog för styrelsen att vi kunde utveckla elektroluminiscensteknik för datorskärmar, men jag varnade för att ingen hade gjort det förut. Styrelsemedlemmarna såg ut som frågetecken när jag presenterade idén. Ordföranden Aulis Hauhia sade att han fortfarande är förvirrad, men på en högre nivå, att kör i vind.

Tuomo Suntola hade i ett tidigt skede insett att strukturen är avgörande för ett materials elektriska egenskaper. Det hjälpte honom i jobbet på Instrumentarium.

– Jag förstod att vi inte kunde göra bättre skärmar med befintlig teknik, att vi behövde bättre teknik för att få bättre struktur på materialet. En dag när jag tittade på kartan över det periodiska systemet på väggen i mitt arbetsrum insåg jag att zinksulfid måste vara lösningen, att vi ska bygga upp materialet ett atomlager åt gången och varva zink med svavel.

Sedan gick allt snabbt. Våren 1974 konstruerade Suntola en demoanläggning och på sensommaren var det dags för en första provkörning.

– Allt funkade genast. Det var förstås en överraskning i ett hänseende, men tillika en väntad sådan, säger han.

Teamet presenterade den första prototypen av en elektroluminiscensskärm på en konferens i USA 1980 inför en häpen publik.

– Ingen hade hört om oss, vi hade aldrig publicerat något.

Bekant storskärm

Teamet fick 3 500 produktförfrågningar per brev, men saknade i början en produktionsanläggning. Den första kommersiella och allmänt bekanta produkten var storskärmen som visade reseinformationen på Helsingfors-Vanda flygplats i över tio år.

Tuomo Suntolas team jobbade sedan 1978 vid Lohja Oy som tillverkade plattare tv-skärmar åt Finlux. Teamet jobbade senare för företag som ville tillämpa innovationen på sina produkter. Samtidigt föddes nya företag eftersom samma teknik kunde användas i allt från solceller till smarta kreditkort.

Suntola blev vd för Nestes bolag Mikrokemia Oy som jobbade vidare på ALD-tillämpningar. Företaget växte till sig på 1990-talet tack vare halvledarindustrin tills det köptes upp av nederländska ASM som än i dag är marknadsledande inom ALD-produktion.

Utanför halvledarindustrin kan ALD-tekniken tillämpas bland annat inom solceller, litiumbatterier, led-lampor, biomedicin och rymdteleskop.

– Möjligheterna är gränslösa och potentialen stor. Jag tänker mig applikationer som kommer att sudda ut gränserna mellan oorganisk och organisk kemi och biokemi, säger han.

Inom halvledartekniken fortsätter utvecklingen. Den minsta kommersiella transistorstorleken ligger i dag vid 10 nanometer, men i laboratorierna är man redan nere vid 2 nanometer.

– Ju mindre transistorerna blir desto mindre effekt per enhet behövs. Det är viktigt att elförbrukningen inte ökar i takt med komponenterna.

FAKTA

Stort pris för stor innovation

Teknikakademien TAF delar vartannat år ut Millenniepriset för banbrytande teknologiska innovationer. Prissumman är 1 miljon euro. Det första Millenniepriset 2004 tillföll Tim Berners-Lee som skapade webben (World Wide Web). Bland tidigare prisvinnare finns Linus Torvalds som utvecklat operativsystemet Linux.

I år tillfaller priset för andra gången en finländare. Tuomo Suntola från Kilo i Esbo får priset för ALD-tekniken som hann uppfann på 1970-talet och som utvecklats stort efter det. Numera finns ett 30-tal företag som tillverkar ALD-apparatur.

Rent vetenskapligt har tekniken bland annat genererat 91 doktorsavhandlingar i Finland och omkring 250 på andra håll. Kommersiellt växer branschen med 20-30 procent om året. Halvledarindustrin har en marknad på inemot 500 miljarder dollar och konsumentelektroniken, som är beroende av tekniken, omsätter 1 000 miljarder dollar.

”Nu sover jag gott, äntligen!”

Angelina fick dålig sömn men rogivande växter hjälpte henne. "Min livskvalitet är mycket bättre nu" säger hon. 20.9.2018 - 13.33