Het onderzoeksinstituut Imec mag bij het Nederlandse ASML werken met de duurste machine ooit voor de productie van computerchips. Leuven en Eindhoven vormen meer dan ooit een centrale as in de ontwikkeling van de meest geavanceerde chips.
Al 50 jaar slaagt de chipindustrie erin de wet van Moore - die zegt dat het aantal transistoren dat je op een chip kunt persen ruwweg om de twee jaar verdubbelt - in stand te houden. Maar de machines die voor dat extreme miniatuurwerk nodig zijn, worden zelf almaar groter én duurder. Aan de ASML-machine die maandag officieel werd ingehuldigd, hangt een prijskaartje van 350 miljoen euro. Ze weegt zoveel als twee Airbus A320-vliegtuigen.
De essentie
Het Leuvense onderzoekscentrum Imec baat bij de chipmachinebouwer ASML in Eindhoven een gezamenlijk labo uit.
Chipbakkers en onderzoekers kunnen er ervaring opdoen met de allernieuwste High-NA EUV-techniek van ASML om de krachtigste chips ter wereld te maken.
Volgens Imec-topman Luc Van den hove kan het tempo van miniaturisering in de chipindustrie nog zeker twintig jaar aanhouden, dankzij een combinatie van technieken.
De High-NA EUV-machine slaagt erin tientallen miljarden van de allerfijnste elektrische verbindingen, lijntjes van amper 8 nanometer dik, met laserlicht op een schijfje silicium te etsen. Die ultracompacte schakelingen vormen de sleutel tot chips met nog meer snelheid, rekenkracht en geheugen. Ze zullen onder meer de verspreiding van artificiële intelligentie in allerlei dagelijkse toestellen bewerkstelligen.
Ruim tien jaar werk
ASML was al wereldberoemd voor zijn EUV-machines, die gebruikmaken van extreem ultraviolet licht (met een heel korte golflengte) om uiterst precieze patronen op een chip te projecteren. High-NA (Numerical Aperture) is de volgende sprong in die fotolithografische productiemethode. Dankzij een complex lenzensysteem wordt het EUV-licht nog meer gefocust, waardoor de lijntjes op de chip bijna twee keer zo dun kunnen worden.
Ik ben ervan overtuigd dat we de wet van Moore nog zeker twintig jaar kunnen volhouden.
LUC VAN DEN HOVE
CEO IMEC
ASML heeft meer dan tien jaar op de technologie gewerkt. ‘Toen we eraan begonnen, werkte de voorganger (low NA) nog niet eens. Veel klanten hebben mee geïnvesteerd op basis van powerpoints’, zegt ASML-CEO Christophe Fouquet. Nu komt de fase waarin die grote chipbedrijven zelf kunnen experimenteren en kunnen bijleren over hoe ze de complexe machine moeten gebruiken. In die fase speelt het Leuvense onderzoeksinstituut Imec een centrale rol, als labo en ontmoetingsplek voor klanten, leveranciers en topingenieurs in de hele wereld.
Mede door de grote investeringen stonden Imec en ASML onder grote druk van de chipmakers om de tijd tussen prototype en productie zo kort mogelijk te houden. ‘Omdat we makkelijk een jaar zouden verliezen door zo’n machine naar Leuven te brengen en daar te assembleren, hebben we een deel van Imec naar ASML in Eindhoven gebracht’, zegt Imec-topman Luc Van den hove. Een kleine 30 Imec-werknemers zijn nu aan de slag in een gezamenlijk labo bij ASML.
LEES MEER
Imec-CEO Luc van den hove: ‘AI dwingt ons bouw van computerchips te herdenken’
Stitchen
Een van de technieken die nog op punt gesteld moeten worden, is het ‘stitchen’ of aan elkaar ‘stikken’ van verschillende chippatronen om één groot patroon te creëren. Dat is nodig omdat een High-NA-machine een minder groot oppervlak kan belichten dan de vorige generaties machines.
Het toont hoe ingenieurs steeds meer technieken uit hun trukendoos moeten halen om de wet van Moore in stand te houden. Ook het bouwen van chips in de hoogte (3D stacking) is een manier om meer rekenkracht bijeen te persen. ‘Vooruitgang in deze sector zullen we altijd boeken met een combinatie van technieken. Het is de rol van Imec om die allemaal op het juiste moment te doen samenkomen’, zegt Van den hove. ‘Maar ik ben ervan overtuigd dat we de wet van Moore zo nog zeker 20 jaar kunnen volhouden.’
3 vragen aan Luc Van den hove
U brengt een stuk van Imec naar ASML. Zal dat met de volgende generaties machines opnieuw gebeuren?
'Het is een heel efficiënt model van samenwerken, dus we gaan dat in de toekomst wellicht nog doen. Wat niet betekent dat die machines niet ook naar Leuven zullen komen. De allereerste evaluatiefase kunnen we hier in Eindhoven het efficiëntst organiseren, maar we hebben met ASML een akkoord om de High-NA-machines de komende vijf tot tien jaar ook in Leuven te installeren. Wellicht eind volgend jaar wordt de 5200-versie, die nog iets geavanceerder is dan de 5000 die hier staat, in onze Leuvense cleanroom geplaatst.'
ASML is het enige bedrijf dat deze techniek beheerst, Imec is het enige centrum dat het hele ecosysteem rond zich heeft verzameld. Kan Imec niet beter een onderdeel van ASML worden?
'Onze samenwerking met ASML is zeer strategisch, maar we doen nog veel meer andere zaken die geen kerncompetentie van ASML zijn. We werken onder meer samen met de biomedische wereld en de autosector, die ver van ASML af staan. Als we helemaal in ASML zouden opgaan, wordt dat model ondergraven.'
U zou die activiteiten ook van elkaar kunnen afsplitsen.
'Omdat die andere toepassingen op de geavanceerde chiptechnologie gebouwd worden, is het toch zinvol dat bijeen te houden. Ik sluit niet uit dat de businessmodellen in de toekomst verder evolueren, maar Imec in ASML laten opgaan, lijkt me vandaag geen realistisch scenario.'
Mvg