От учебната зала до чипа: ученето през правене ще ни помогне да разберем процеса

Чиповете са невидимата основа на съвременната икономика, но не достигат хората, които могат да ги проектират и произвеждат в цяла Европа. Как практическото обучение – в лаборатории и във виртуални среди – може да помогне и какво означава това за България?

Невидимата основа на ежедневието
Чиповете са част от нашето ежедневие, макар да сме свикнали да не ги забелязваме. Съвременните телефони не могат да работят без тях, а автомобилите отдавна не са просто механични конструкции – управлението им се основава на електроника. Апаратури във всички отрасли – от медицинската диагностика до производствените линии – функционират с помощта на чипове. Трудно е да си представим здравна грижа, обучение, производство от какъвто и да е тип, та дори и спорт без намесата на тези малки, невидими и почти чудодейни елементи.

Има и още едно измерение. Без чиповете не би било възможно развитието на изкуствения интелект – езиковите модели, за които днес се говори толкова много, работят върху специализирани полупроводникови устройства. Не е случайно, че Европейската комисия определя полупроводниците като основа на съвременните цифрови продукти и индустрии. 

Поради това въпросът за чиповете отдавна не е само технологичен. Той е въпрос за конкурентоспособността на икономиката, за устойчивостта на веригите на доставки и за технологичната самостоятелност и дори сигурност на Европа. А зад всеки чип стои дълга верига от хора – проектанти, технолози, инженери по тестване и техници, които го превръщат от идея в работещ продукт.

Европа има инфраструктура, но има ли достатъчно хора?
Европа инвестира сериозно в производствени мощности, изследователски центрове и платформи за проектиране. Но инфраструктурата сама по себе си не е достатъчна и не създава чипове – нужни са хора, които умеят да я използват. Производството и вграждането на чипове в различни системи изисква нов тип знания и умения, а Европа отделя голямо внимание на този сектор, като подчертава, че има сериозен недостиг на инженери и техници.

Проблемът е съществен. В материали на съвместната инициатива  Chips JU, посветена на новите покани за финансиране на умения, се посочва, че според последната актуализация на Европейската стратегия за уменията, в  секторът има  недостиг от около 65 000 квалифицирани специалисти до 2030 г. Дефицитът засяга цялата верига – от научните изследвания и проектирането до производството и приложенията.

Технологиите се развиват толкова бързо, а обучението не може да бъде еднократен акт. Програмите трябва непрекъснато да се адаптират към следващото поколение технологии, за да отговорят на новите потребности на индустрията. С други думи, е необходимо  учене през целия живот, а не еднократно обучение – както за младите хора, които тепърва навлизат в професията, така и за работещите инженери и техници, които трябва да надграждат или да сменят уменията си. 

Затова специалистите препоръчват специализирани обучения в различни по вид лаборатории, в които теорията е неразривно свързана с практиката.

От „учене за чиповете“ към „учене през работа с чипове“
Ученето през правене е рутина отдавна. Въвежда го Уно Сигнеус във Финландия под името Слойд. Например, ученик или студент първо изучава принципите на проектирането, след което сам създава схема, симулира я, тества я и я подготвя за производство. Така той не е само теоретично подготвен за процеса, но има и възможност да работи във виртуални лаборатории и да апробира уменията си на практика – преди да е стъпил в реално предприятие. В България Центърът за изследвания и анализи си партнира с ВекаТех и тяхната инициатива STEMKids за привличане на учениците от малки да експериментират с чипове, включително да ги проектират. 

Същото се отнася и за бързо развиващите се технологии: паралелно с изучаването им могат да се използват съвременни инструменти за проектиране, така че обучаемите да работят с това, което ползва и самата индустрия. По този начин подходът се измества от „учене за чипове“ към „учене през работа с чипове“ – от знание за чиповете към работа с тях.

Какво прави една програма наистина „hands-on“
Не всяко обучение с компютри и симулации е практическо в смисъла, който имаме предвид. Добрата програма по чип дизайн обикновено съчетава няколко елемента:
•    Работа с реални инструменти. Обучаемите ползват същия клас софтуер и работни процеси като инженерите в индустрията, а не опростени учебни имитации.
•    Проект от идея до готов дизайн. Вместо изолирани упражнения студентът преминава през целия цикъл – спецификация, проектиране, симулация, проверка и подготовка за производство.
•    Участие на индустрията. Реални задачи, менторство и лектори от компании, които показват какво се очаква от специалиста в първата му работа.
•    Модулност. Кратки, надграждащи се модули и микрокредити, които позволяват както на студента, така и на работещия инженер да се връщат към обучението през целия си професионален път.

Виртуалните лаборатории – практика без чисти помещения
Основното препятствие пред практическото обучение по микроелектроника е цената. Чистите помещения и фабриките за чипове са изключително скъпи и няма един университет, който  може да си позволи да ги изгради и поддържа. За това Европа предлага виртуалните лаборатории. В последно време те стават все по-популярни: доста често са споделени между различни образователни институции и предлагат набор от модулни обучения, съчетани с практически занятия.

Пример за това е проектът CHIPS of Europe, финансиран по програма „Цифрова Европа“. Виртуалната му лаборатория (VLabS) е замислена така, че студентите да получават практически опит в проектирането, производството и нанотехнологиите независимо къде се намират. Според описанието ѝ в европейската Платформа за дигитални умения и работни места лабораторията се хоства от FH Мюнхен и все още е в процес на изграждане, но първите модули вече могат да бъдат изпробвани.  Освен това проектът развива и микрокредити, летни училища и обучителни материали, като целенасочено работи и с гимназисти, и с цел да привлече повече жени в сектора. 

Предимствата на такъв модел са няколко: достъпност (не всеки университет има достъп до съвременни производствени съоръжения), по-ниска цена, реалистични сценарии, близки до работата в индустрията, и безопасна среда, в която грешката е част от ученето, а не скъп инцидент. Виртуалната лаборатория не заменя изцяло физическата практика, но успешно затваря нишата, която иначе би останала празна – липсата на скъпоструваща физическа инфраструктура.

В същата посока работят и европейските платформи за проектиране. EU Chips Design Platform обединява водещи институти от цяла Европа и предоставя достъп до ресурси за проектиране чрез облачна виртуална среда,  а проектът Europractice 2.0 си поставя за цел да намали входните бариери за университетите и изследователските институти чрез достъпни, индустриално стандартни инструменти за проектиране и обучение. 

Ролята на университетите и центровете за компетентност
В този подход университетите имат съществена роля. В европейската дискусия често се говори за университети от „четвърто поколение“: те не само преподават знания, но правят наука, играят важна роля за бизнеса и допринасят за развитието на региона, в който се намират. Такива университети са домакини на центрове за компетентност, които обединяват партньорски организации от академичните и бизнес средите.

За студента това означава пряк достъп до специализирани фирми и възможност за активно участие в част от производствените вериги, вместо първата му среща с индустрията да се случи  след дипломирането. Така се изгражда мрежа между университети, професионални училища и компании, която подпомага процеса на обучение от училищната скамейка до работното място.

Защо бизнесът има интерес от практическото обучение    
Hands-on обучението не е задача единствено на образователните институции – то е пряко в интерес и на компаниите. Първо, съкращава времето, необходимо  за да  се достигне нивото на самостоятелен специалист, който да работи с индустриални инструменти и това е сред очакваните резултати от европейските центрове за върхови постижения в областта на уменията – по-кратък път от дипломата до реалната работа. 

Второ, компаниите получават достъп до талантливи ученици и студенти  още по време на обучителния процес. Те могат да се включат в оформянето на учебните програми, така че да се респектират реалните нужди на индустрията. 
Трето, центровете за компетентност са замислени и като подкрепа за малките и средните предприятия – да получат достъп до пилотни линии, до европейската платформа за проектиране и до обучения, съобразени с местните и регионалните нужди.  За страна като България, където много от технологичните компании са малки, това има особено значение.

А какво се прави в България?
До каква степен нашите университети могат да предложат практическо обучение в микроелектрониката? Много добър пример е Технически университет – София, която предлага такива обучения не само на студенти, но и на ученици. Технологично училище „Електронни системи“ (ТУЕС) към университета е специализирано училище с тясна връзка с бизнеса, което подготвя отлични специалисти, а най-успешните му възпитаници могат да продължат директно в университета.  Студентите, от своя страна, имат пряк достъп до Центъра за върхови постижения по мехатроника и чисти технологии; Център по компетентност за интелигентни мехатронни, еко- и енергоспестяващи системи и технологии (ИМЕЕСТ), както и до специализираните лаборатории на София Тех Парк.

Към тези възможности се добавя и Центърът за компетентност в областта на интегралните схеми, представен в ТУ – София през 2025 г. като част от инициативата „Chips for Europe“. Той е замислен като двигател на изследванията, разработките и образованието в микроелектрониката – от проектиране на чипове до подкрепа на високотехнологични стартиращи компании.  В Техническия университет – София има разнообразни лаборатории по микроелектроника като високотехнологичния център на NVIDIA в партньорство с ASBIS и Persy. 

Като страна – членка на ЕС, България има достъп до европейски инфраструктури и не е необходимо да изгражда самостоятелно такива. Виртуалната лаборатория, създадена чрез проекта CHIPS of Europe, предоставя отлични възможности за обучение и успешно затваря нишата от липса на скъпоструваща физическа инфраструктура, която е най-съществената бариера пред малките и средните университети.

Следвайки подходът на hands on  обучението, ученикът  от ТУЕС прави първите си стъпки в електрониката и програмирането в училище участвайки в проекти и състезания. Като студент в ТУ – София, работи във виртуална лаборатория и проектира свой дизайн, а през лятото стажува във фирма от партньорската мрежа на център за компетентност. Когато завърши, той не започва  нулеви знания  – вече познава инструментите, процесите и хората в сектора. Това е моделът, към който се стреми hands-on подходът: един непрекъснат път вместо поредица от отделни и несвързани етапи.

Вярно е, че част от тези елементи у нас все още са в начален етап на развитие, а други съществуват отделно един от друг. Предизвикателството не е толкова да се създадат нови структури, колкото да се свържат съществуващите – училища, университети, лаборатории, центрове за компетентност и компании – в обща и разбираема за младия човек система.

Съществуващ дефицит – интересът към инженерните професии
Проблем остава недостатъчният брой студенти, ориентирани към инженерни специалности. Това отчасти е инерция от началото на прехода, която трудно се преодолява, независимо че нормативно се полагат системни грижи този дефицит да бъде преодолян.

Тук hands-on подходът има още една роля – не само да подготвя обучаващи , но и да ги привлича. Младият човек, който на 17 години е проектирал свой собствен чип, гледа на професията съвсем различно от друг, който я познава единствено от учебника. Затова ранното включване на ученици и целенасоченото привличане на момичета и млади хора от различни среди е също толкова важно, колкото и модернизирането на университетските програми.

Какво предлага Chips JU през 2026 г.
Европейският отговор на тези предизвикателства е все по-конкретен. Инициативата Chips JU през 2026 г. предлага отделни направления за умения, включително Skills Hubs of Excellence, Pilot Federation и Stimulation of Chip Design. Поканите бяха открити на 7 юли 2026 г., а крайният срок за подаване на предложения беше 24 септември 2026 г. 

Източник: Chips JU; бюджетите са индикативни.

Особено интересно е последното направление – Stimulation of Chip Design. То е насочено именно към привличане на нови поколения към кариера в полупроводниковия сектор чрез студентски tape-out програми и състезания по проектиране на чипове (chip-design challenges). Поне 60% от бюджета трябва да бъдат насочени към практически tape-out опит (чрез т.нар. multi-project wafers) за студенти и ученици, а сред очакваните резултати е поне 1000 студенти в цяла Европа да преминат през финансирани tape-out проекти в рамките на четири години.  С други думи, европейските институции залагат директно на hands-on подхода – като не само обучават, но и вдъхновяват.

Skills Hubs of Excellence са замислени като дългосрочни центрове, които да надграждат вече съществуващата инфраструктура – пилотни линии, платформи за проектиране и центрове за компетентност. Pilot Federation пък акцентира върху професионалното образование и обучение и върху недостига на техници, като цели да свърже съществуващите европейски доставчици на такова обучение в обща мрежа. 

За България това е реална възможност. Университетите, професионалните училища, научните институти и компаниите у нас могат да се включат в международни консорциуми, вместо да разчитат само на собствени ресурси. Дори за екипите, които не са се включили в този кръг, темите на поканите показват тенденциите  на европейското финансиране в областта на уменията – и къде е разумно да се инвестира вече сега.

В заключение:
Европа има амбицията, производствените мощности и платформите за проектиране на чипове. Следващото голямо състезание обаче е за хората – за онези инженери и техници, които ще превърнат тази инфраструктура в реални продукти. Отговорът не е в още теория, а в повече практика: виртуални и физически лаборатории, споделени между институции, тясна връзка между училища, университети и бизнес, и учене, което не приключва с получаването на диплома.

България има и какво да предложи и от какво да се възползва – от ТУЕС , ТУ – София, Центрове за компетентност и поредица успешни фирми - (например Ендуросат) и start ups -  до европейските виртуални лаборатории и новите програми на Chips JU. Ключовият въпрос е дали ще успеем да свържем тези елементи в една работеща еко система и да покажем на младите хора, че пътят от учебната зала до чипа е по-къс, отколкото си изглежда първоначално.