CoolSem integreert chipkoeling in de waferstack

De halfgeleiderindustrie loopt tegen een probleem aan. Naarmate chips krachtiger worden, produceren ze ook meer warmte. Dat gaat ten koste van de prestaties, verkort de levensduur van chips en verhoogt het energieverbruik. Waar conventionele koeloplossingen de warmte pas afvoeren nadat die door meerdere verpakkingslagen is gegaan, pakt CoolSem Technologies het probleem direct bij de bron aan.

"Moderne chips produceren steeds meer warmte, terwijl bestaande verpakkings- en substraattechnologieën moeite hebben om die efficiënt af te voeren", zegt Pieter Heersink, Chief Commercial Officer van CoolSem. Het bedrijf ontwikkelde daarvoor WaLTIS® (Wafer-Level Thermal Integrated Substrate), een platformtechnologie die de warmte via een veel kortere route van de chip naar de koeloplossing afvoert.

Een nieuwe thermische architectuur

Het kernidee achter WaLTIS® is het vervangen van het traditionele halfgeleidersubstraat — vaak een van de belangrijkste thermische knelpunten in een chip — door een nauwkeurig ontworpen meerlaagse thermische structuur.

Deze vervanging is geoptimaliseerd voor warmtetransport, mechanische stabiliteit en elektrische prestaties. Daardoor wordt thermisch beheer niet langer voornamelijk op pakketniveau opgelost, bijvoorbeeld met vloeistofkoeling, maar al geïntegreerd in de waferstack zelf. De warmte hoeft zo niet eerst door meerdere beperkende lagen te worden afgevoerd voordat deze wordt gekoeld.

Een belangrijk aspect van het ontwerp is dat de meerlaagse structuur is afgestemd op de thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) van zowel het apparaat als de omliggende materialen. De CTE geeft aan in welke mate een materiaal uitzet of krimpt bij temperatuurschommelingen.

"Ons ontwerp helpt thermomechanische spanning te verminderen en verhoogt de betrouwbaarheid tijdens gebruik en thermische cycli", zegt Heersink. "Afhankelijk van de toepassing kunnen de temperaturen van apparaten met 25 tot 55 graden Celsius of meer worden verlaagd."

Klaar voor fabrikanten

Het ontwerp van CoolSem is afgestemd op bestaande productielijnen. De technologie wordt op waferniveau toegepast, waardoor de thermische stack in één keer op veel chips tegelijk kan worden aangebracht in plaats van chip voor chip.

Dat maakt opschalen eenvoudiger en voorkomt dat chips of productieprocessen opnieuw ontworpen moeten worden. Voor fabrikanten is dat belangrijk: een goede thermische oplossing werkt alleen als die ook in de praktijk van de chipproductie toepasbaar is.

Van laboratorium naar industrie

In het eerste jaar van zijn bestaan heeft CoolSem een team samengesteld, pre-seed-financiering van deeptech-investeerders binnengehaald en contacten gelegd met potentiële partners in het ecosysteem van halfgeleiders en fotonica.

Het bedrijf is inmiddels de laboratoriumfase voorbij. Het team voert momenteel een tweede technologische validatieronde uit om de prestaties, herhaalbaarheid en produceerbaarheid op waferniveau aan te tonen.

Tegelijkertijd voert CoolSem gesprekken met bedrijven in de fotonica, radiofrequentie (RF)-apparatuur, vermogenselektronica en andere doelmarkten om de meest veelbelovende pilotmogelijkheden te identificeren. "Ons doel is om WaLTIS® te demonstreren op wafers van partners of representatieve testplatforms waar thermische prestaties een kritieke bottleneck vormen", zegt Heersink.

Vroege validatie is cruciaal. In dit deel van de halfgeleiderwaardeketen worden beslissingen sterk gedreven door bewijs en meetbare resultaten. Bedrijven die een nieuw proces willen invoeren, hebben data nodig voordat ze tijd, geld en engineeringcapaciteit vrijmaken voor ontwikkeling en kwalificatie.

Serie

G&A Awards 2026

Elk jaar bekronen we 10 veelbelovende startups uit de Brainportregio. In deze serie maak je nader kennis met de winnaars van dit jaar.

Bekijk serie

Een waardevol ecosysteem

Voor een startup in de halfgeleiderindustrie biedt de aanwezigheid in Brainport een groot voordeel. "Voor een deeptech-bedrijf in een vroeg stadium is dit ecosysteem van grote waarde. Een bedrijf opbouwen in deze sector vraagt meer dan alleen sterke technologie. Het vereist toegang tot specialistische kennis, industriële partners, geduldig kapitaal en netwerken die de lange ontwikkel- en kwalificatiecycli begrijpen," zegt de medeoprichter.

Die elementen komen in Brainport samen. De ondersteuning van organisaties als PhotonDelta, Brabant Startup Fonds en Brightmove speelde een belangrijke rol in de eerste maanden van CoolSem. Ook de Technische Universiteit Eindhoven en de Rabobank Innovatielening hebben bijgedragen aan de vroege technologische ontwikkeling.

Wereldwijde ambities

De volgende fase vereist toegang tot strategische industriële partners, relevante proefprojecten en groeikapitaal. "Kortom, we zijn op zoek naar de juiste partners en middelen om ons sterke technische potentieel om te zetten in industriële bewijzen", benadrukt Heersink.

Mocht de proefprojecten succesvol blijken, dan heeft CoolSem nog grotere ambities, gericht op geavanceerde AI-infrastructuur en geavanceerde computersystemen. In deze markten wordt thermisch beheer in toenemende mate een ontwerpbeperking van het hoogste belang.

Als dit lukt, kan CoolSem de koeling van chips veranderen van een randaspect in de verpakking naar een kerntechnologie voor de volgende generatie halfgeleider- en fotonische systemen.