Fotonica op doorbraakpunt: AI en sensing duwen chiptechnologie

De volgende grote sprong in chiptechnologie draait niet langer alleen om elektronen, maar om licht. Geïntegreerde fotonica – chips die informatie verwerken met fotonen in plaats van elektrische signalen – ontwikkelt zich razendsnel van een niche tot een sleuteltechnologie voor AI, gezondheidszorg en autonome systemen. Dat blijkt uit een nieuwe marktanalyse van Invest-NL en Roland Berger.

Wat het rapport vooral duidelijk maakt: de doorbraak van fotonica komt niet uit de lucht vallen, maar wordt afgedwongen door een systeem dat tegen zijn grenzen aanloopt.

AI legt druk op de grenzen van elektronica

De directe aanleiding is de explosieve groei van kunstmatige intelligentie. Hyperscale datacenters, die de rekenkracht leveren voor AI-modellen, groeien niet alleen in aantal, maar vooral in complexiteit. Dat zorgt voor een enorme toename van dataverkeer binnen en tussen servers. Daar wringt het. Elektronische chips kunnen die datastromen steeds moeilijker efficiënt verwerken. De energieconsumptie loopt op, de warmteontwikkeling wordt een probleem, en de fysieke grenzen van koperverbindingen komen in zicht.

Fotonica biedt een alternatief. Door data met licht te transporteren, kunnen chips veel hogere snelheden bereiken tegen een lager energieverbruik. De studie laat zien hoe snel die ontwikkeling gaat: optische modules bewegen richting datasnelheden van 3,2 Tbps en zelfs 6,4 Tbps, terwijl het energieverbruik per bit drastisch moet dalen.

Dat maakt fotonica niet alleen een interessante technologie, maar een noodzakelijke.

Geen één technologie, maar een ecosysteem

Wie naar de fotonicamarkt kijkt, ziet geen uniforme oplossing. In plaats daarvan ontstaat een gelaagd landschap van technologieën die elkaar aanvullen. Silicon photonics is momenteel de dominante industriële basis. Het sluit goed aan op bestaande chipproductie en is relatief goedkoop en schaalbaar. Tegelijkertijd heeft deze technologie een beperking: ze kan zelf geen licht genereren.

Daar komt indium phosphide in beeld, een materiaal dat juist uitblinkt in actieve functies zoals lasers en high-speed modulatie. Naarmate datasnelheden toenemen, wordt die rol alleen maar belangrijker. Daarnaast ontwikkelt silicon nitride zich als dé technologie voor uiterst precieze metingen. Door zijn lage signaalverliezen en brede optische bereik is het bijzonder geschikt voor sensing-toepassingen.

De toekomst ligt dan ook niet in één van deze technologieën, maar in hun combinatie. Steeds vaker worden verschillende platforms geïntegreerd in één systeem, waarbij elke technologie zijn specifieke rol vervult. Dat maakt integratie – hoe je deze bouwstenen samenbrengt – tot een van de belangrijkste strategische keuzes in de sector.

Datacom vandaag, sensing morgen

Op dit moment wordt de markt gedomineerd door datacom: de communicatie-infrastructuur van datacenters. Daar zit de directe vraag en de grootste volumes. De groei van AI vertaalt zich vrijwel één-op-één in een groeiende behoefte aan optische verbindingen. Maar onder de radar groeit een tweede domein dat minstens zo belangrijk kan worden: sensing.

Fotonische chips maken het mogelijk om uiterst nauwkeurige metingen te doen in real time, in compacte en energiezuinige systemen. Dat opent de deur naar toepassingen in autonome voertuigen, medische diagnostiek en wearables. Denk aan LiDAR-systemen die voertuigen laten “zien” of draagbare sensoren die continu gezondheidsdata meten.

Volgens de studie staat deze markt nog aan het begin van zijn ontwikkeling, maar kan hij na 2030 sterk versnellen. Waar datacom draait om snelheid en schaal, draait sensing om precisie en integratie in de fysieke wereld. Juist die combinatie maakt fotonica zo strategisch.

Geopolitiek: controle over een sleuteltechnologie

De opkomst van fotonica heeft ook een geopolitieke dimensie. Net als bij klassieke halfgeleiders groeit het besef dat deze technologie essentieel is voor economische onafhankelijkheid en veiligheid.

Toepassingen in telecom, defensie en gezondheidszorg maken dat landen minder afhankelijk willen zijn van buitenlandse productiecapaciteit. Europa zet daarom in op strategische autonomie, onder meer door te investeren in eigen productielijnen en ecosystemen.

Fotonica wordt daarmee niet alleen een technologisch, maar ook een politiek dossier.

Nederland in een unieke positie

Binnen Europa neemt Nederland een opvallende rol in. Het land heeft een relatief compleet ecosysteem opgebouwd rond geïntegreerde fotonica, van ontwerp en productie tot packaging en toepassingen. Dat ecosysteem is bovendien complementair. Waar Nederland sterk is in indium phosphide en silicon nitride, wordt silicon photonics versterkt via samenwerking met partijen zoals imec. Zo ontstaat een combinatie die in Europa nauwelijks elders te vinden is.

Volgens het rapport positioneert Nederland zich daarmee als een “one-stop shop” voor fotonica-innovatie. Juist omdat de toekomst ligt in hybride systemen – waarin meerdere technologieën samenkomen – kan dat een doorslaggevend voordeel zijn.

Van belofte naar kantelpunt

Tegelijkertijd is de sector nog volop in ontwikkeling. Sommige markten, zoals silicon nitride, bevinden zich grotendeels nog in de onderzoeksfase. De uiteindelijke schaal en timing van toepassingen blijven onzeker. Maar de richting is duidelijk. De combinatie van AI, energie-efficiëntie en nieuwe toepassingen in de fysieke wereld zorgt voor een momentum dat moeilijk te negeren is.

Fotonica staat daarmee op een kantelpunt. Niet langer als alternatief voor elektronica, maar als noodzakelijke aanvulling – en in sommige gevallen zelfs als vervanger. Wie de volgende generatie technologie wil begrijpen, kijkt dus niet alleen naar kleinere transistors, maar vooral naar iets anders: hoe licht de rol van elektriciteit langzaam begint over te nemen.