Anne Hidma: “AI stimuleert vraag; fotonica kan hieraan voldoen”

Meer dan veertig jaar geleden werkte ASML vanuit een schuur achter het hoofdkantoor van Philips in Eindhoven. “Daar was de schaalvergroting al begonnen”, zei Anne Hidma, Senior Vice President EUR & US en lid van het Executive Team van ASML, tegen een volle zaal op de PIC Summit Europe. “Het was een kleine groep mensen met grote dromen en een can-do mentaliteit.”

Vier decennia later is ASML een wereldwijde grootmacht met meer dan 40.000 werknemers en € 4 miljard aan jaarlijkse investeringen in R&D. Hidma herinnerde het publiek eraan dat het verhaal van ASML cruciale lessen biedt voor de fotonica-industrie, die voor haar eigen schaalvergrotingsuitdaging staat.

Van chips overal naar AI overal

De explosieve groei van kunstmatige intelligentie zorgt voor een herdefiniëring van de vraag naar halfgeleiders. “De killer app van AI neemt nu een hoge vlucht”, aldus Hidma. “We gaan van chips overal naar AI overal, aangewakkerd door enorme megatrends en een honger naar rekenkracht.” Ze noemde een reeks voorbeelden: van de autonome tractoren van John Deere tot humanoïde robotica en krachtige AI-computers met NVIDIA-technologie. “Toepassingen zijn overal en dat zorgt voor een nieuwe computergolf, niet alleen in datacenters, maar ook aan de edge, waar sensoren en actuatoren interactie hebben met de fysieke wereld.”

Die groei heeft een prijs. “Om aan al deze vraag te voldoen, staan we voor twee grote uitdagingen: betaalbaarheid en stroom”, waarschuwde Hidma. “Als we in dit tempo doorgaan, zal de stroom die nodig is om al deze modellen van brandstof te voorzien, simpelweg niet toereikend zijn. We zouden kerncentrales moeten bouwen om alleen al AI draaiende te houden.”

De oplossing ligt volgens haar in slimmer schalen: “meer rekenkracht voor minder energie”.

Slimmer schalen: modellen, transistors en productie

De holistische visie van ASML op schaalvergroting omvat drie lagen: de modellen waarop AI draait, de chips die het uitvoeren en de productieprocessen die die chips mogelijk maken.

“Ten eerste hebben we efficiëntere modellen nodig”, aldus Hidma. “Als AI-modellen meer parameters kunnen verwerken met minder rekenkracht, zijn we beter af.” Ten tweede moet de chiptechnologie zich blijven ontwikkelen door middel van slimmere architecturen, 3D-transistorstapeling en ontwerpen die zijn geoptimaliseerd voor AI-workloads. “En ten derde nemen wij als fabrikant van apparatuur de verantwoordelijkheid om ervoor te zorgen dat de productie zelf energiezuiniger wordt, zowel in onze machines als in de manier waarop ze worden gebruikt.”

Enter fotonica

Dat is waar fotonica om de hoek komt kijken. “De belofte is enorm”, aldus Hidma. “Betere energie-efficiëntie, hogere bandbreedte, lagere latency, het is er allemaal. Maar we moeten propagatieverliezen minimaliseren, co-packagingmechanismen verbeteren en zorgen voor schaalbare integratie.”

De bijdrage van ASML ligt in wat Hidma “holistische lithografie” noemt: de combinatie van scanners, computationele lithografie (OPC) en e-beam-metrologie om een consistente, nauwkeurige patroonvorming op fotonische chips te garanderen. “Voor fotonica zijn patrooncontrole en 'lijnrandruwheid' van cruciaal belang”, legt ze uit. “Fotonen houden niet van ruwe randen; elke nanometer telt.”

Om aan deze eisen te voldoen, heeft ASML nieuwe OPC-modellen ontwikkeld die verder gaan dan het traditionele “Manhattan”-rasterontwerp en zich richten op kromlijnige vormen. “Dit zorgt voor een drievoudige verbetering van de gladheid van de lijnen”, liet Hidma op het grote scherm zien. “Het is spannend om te zien hoe dit zich vertaalt van simulaties naar echte structuren.”

Geavanceerde verpakkingsgereedschappen zoals ASML's XT260 ondersteunen verder 3D-integratie, grootveldprinten en hoge doorvoer; allemaal essentieel voor betaalbare schaalvergroting. “Fotonica bevindt zich misschien nog in de verkenningsfase, maar de vereisten voor lithografie zijn al duidelijk”, aldus Hidma.

Lessen in schaalvergroting: ecosysteem, roadmap, innovatie

Terugkijkend op de eigen reis van ASML identificeerde Hidma drie ingrediënten die de schaalvergroting van het bedrijf mogelijk hebben gemaakt en die de fotonica-gemeenschap kan navolgen.

1. Bouw een ecosysteem.

“De klant is koning”, zegt ze. “We werken zeer nauw samen met onze klanten om te begrijpen wat ze nodig hebben. En we werken samen met technologiepartners zoals imec en Fraunhofer, met de academische wereld voor talent, en met leveranciers, die 80% van onze materiaallijst leveren. We weigeren om iets in eigen huis te maken dat iemand anders beter kan.”

2. Volg een langetermijnroadmap.

" De roadmaps van imec en anderen hebben ons decennialang als kompas gediend“, zei ze. ”Ze stelden ons in staat om onze eigen roadmap af te stemmen en op het juiste moment de juiste technologische keuzes te maken."

3. Ga volledig voor innovatie.

“Grote sprongen komen alleen voort uit grote gokken”, zei ze, daarbij verwijzend naar de beslissingen van ASML om vroeg te investeren in immersielithografie en EUV. “Dat waren risicovolle momenten, maar ook keerpunten.”

Een gefragmenteerd veld met groot potentieel

Terugkomend op het fotonica-ecosysteem, beschreef Hidma een landschap “vol energie en innovatie, maar ook fragmentatie”.

“Er worden veel technologieën, substraten en toepassingen onderzocht. De kosten zijn nog steeds hoog en we optimaliseren voor korte leercycli in plaats van grote volumes. Maar nu is het moment om te beginnen met het bouwen van de structuur voor schaalvergroting.”

Dat betekent dat er branchebrede ontwerpnormen, PDK's en roadmaps moeten worden gedefinieerd en dat de convergentiepunten moeten worden geïdentificeerd waar fotonica en elektronica elkaar zullen ontmoeten. “Als fabrikant van apparatuur willen we graag weten wat jullie nodig hebben, zodat we onze innovatiemotor kunnen inzetten om je te ondersteunen”, zei ze.

“Laten we samen opschalen”

Hidma sloot af met een duidelijke boodschap: “AI is er nu en het zal de vraag verder blijven aanwakkeren. Het is aan jullie, de fotonica-gemeenschap, om energiezuinige oplossingen met hoge bandbreedte en lage latency op de markt te brengen.” ASML, voegde ze eraan toe, staat klaar om samen te werken. “Op het gebied van scannen, OPC en metrologie staan we klaar om te helpen op schaal te produceren. Vertel ons wat er nodig is. Laten we samenwerken om de industrialisatie te versnellen, de kosten te verlagen en samen te groeien, zonder de flexibiliteit te verliezen die innovatie mogelijk maakt.”