Fred Roozeboom (74) blijft rusteloos pionieren

Hij mag dan 74 zijn en zijn pensioengerechtigde leeftijd al geruime tijd achter zich hebben gelaten, wie Fred Roozeboom spreekt merkt binnen twee minuten: stilzitten is voor hem geen optie. Volgende maand reist de emeritus hoogleraar en oud-Philips-onderzoeker af naar het Canadese Calgary om de prestigieuze Electronics and Photonics Division Award van The Electrochemical Society (ECS) in ontvangst te nemen. Maar tussen de prijzen, fellowships en eretekens door adviseert hij startups, schrijft hij vuistdikke handboeken en strijdt hij met atoomlaagdepositie tegen PFAS. "Ik word nog altijd gedreven door pure nieuwsgierigheid."

Het is nog steeds topdrukte in het professionele leven van Fred Roozeboom. Bij de eerste vraag over de aanleiding van ons gesprek – de internationale ECS-prijs die hem in oktober ten deel valt – komt er direct een masterclass in geavanceerde chiparchitecturen, geminiaturiseerde medische technologie, geopolitieke handelsblokkades en membraanfiltratie.

De award, die wordt uitgereikt tijdens de 250ste bijeenkomst van The Electrochemical Society in Calgary, is Roozebooms tweede grote onderscheiding van dit eerbiedwaardige instituut. In het voorjaar van 2023 mocht hij al de Gordon E. Moore Medal for Outstanding Achievement in Solid State Science and Technology bijschrijven. Waar die eerdere medaille op society-niveau lag, bekroont de huidige Division Award zijn specifieke verdiensten voor de divisie Electronics and Photonics.

IO+ Archive

Fred Roozeboom komt met het winnen van de Gordon Moore Medal terecht in een illuster rijtje wetenschappers

De Electrochemical Society keek niet alleen naar technologische hoogstandjes binnen het werk van de winnaar uit Waalre, maar ook naar maatschappelijke impact.

"Het is een combinatie van een oeuvreprijs en actieve verdienste," legt Roozeboom met zijn kenmerkende Twentse nuchterheid uit. "Ik heb voor die divisie door de jaren heen ruim vijftig symposia voor de ECS georganiseerd. Altijd op het snijvlak van elektronica, een vleugje fotonica, en zeker ook packaging."

Terug naar de kraamkamer: System-in-Package

Het thema van zijn geplande lezing in Calgary voert direct terug naar zijn decennia bij Philips Research, destijds wereldwijd toonaangevend als de kraamkamer voor micro-elektronische doorbraken. "Nu praat iedereen over advanced packaging, chiplets en heterogeneous integration alsof het gisteren is uitgevonden," lacht Roozeboom. "Kijk naar de nieuwste AI-chips van Nvidia: dat is geen monolithische plak silicium meer. Dat is een compleet chip-huisje waarin negentien afzonderlijke dies – rekenkernen en zestien high-bandwidth-geheugenchips – op elkaar en naast elkaar worden gepakt op een zogeheten interposer."

Voor Roozeboom is het een feest van herkenning. "Tegenwoordig heet het system-in-package, maar wij werkten daar bij Philips 25 jaar geleden al intensief aan. Het verschil is dat de noodzaak nu vele malen urgenter is. De traditionele lithografische schaling van chipstructuren loopt tegen fysieke en economische grenzen aan. De kleinste afmetingen blijven op zo'n 20 tot 28 nanometer steken. Om de wet van Moore toch levend te houden, stapelen we transistoren nu in verdiepingen op elkaar én verplaatsen we de schaling ook meer naar de packaging."

In de heropleving van packaging speelt de Brainportregio opnieuw een cruciale rol. Waar de onderlinge afstand tussen contactpunten jarenlang stilstond op macroniveau, dwingt de koppeling van chiplets tot microscopische precisie. "ASML ziet daar met CTO Marco Pieters een enorme groeimarkt voor deep-UV-systemen om in te zetten op packaging-niveau. En met bedrijven als ASMPT en Besi staat Nederland weer vooraan bij zogeheten hybrid bonding, waarbij chips straks op micrometer-schaal en heterogeen met elkaar worden verbonden."

Pacemakers via de lies

Diezelfde miniaturisatiedrang leverde Roozeboom een van zijn meest tastbare en maatschappelijk voelbare successen op. Bij Philips Research legde hij met zijn ontwikkelteams de basis voor zogeheten trench capacitors: condensatoren in microscopisch diep geëtst silicium met een gigantische capaciteit per vierkante millimeter plakoppervlak.

Aanvankelijk bedoeld voor hoogfrequente draadloze communicatie (RF), zag pacemakergigant Medtronic er een heel andere toepassing in. "Zij zochten ultrahoge dichtheden om hun apparaten kleiner te maken," herinnert Roozeboom zich. "We hebben toen vanuit Philips samen met de fabriek in het Franse Caen intensieve technology transfers gedaan. Medtronic heeft vervolgens niet alleen onze condensatoren, maar de hele pacemaker geminiaturiseerd. Het resultaat? Waar vroeger zware openhartoperaties nodig waren om zo’n kastje onder de huid te plaatsen, is een moderne pacemaker nog maar zo groot als een halve duimnagel. Ze brengen hem tegenwoordig via een katheter in de lies rechtstreeks bij het hart aan, waar haakjes zich vastzetten in de hartspier."

De bittere pil van geopolitieke lijsten

Toch verliep niet elke innovatie zonder horten of stoten. Roozeboom vertelt openhartig over de innovaties die hun tijd te ver vooruit waren. Zo ontwierp hij samen met Philips-collega Herbert Lifka een interposer met optische communicatie – via geïntegreerde OLEDs en fotodiodes – die op honderden gigahertz data kon uitwisselen: co-packaged photonics avant la lettre. "We dienden twee octrooiaanvragen in, maar Philips besloot deze niet door te zetten; de werkgever zag er toen geen brood meer in. Enkele jaren later zagen we tot onze verrassing dat TSMC de octrooien alsnog wereldwijd toegekend had gekregen. Een harde les: als je werkgever niet meer voorop wil lopen, haalt Azië je rechts in."

De huidige geopolitieke verhoudingen baren de onderzoeker dan ook oprechte zorgen. Door de aangescherpte Amerikaanse exportcontroles en de overname daarvan door de Nederlandse overheid, moest Roozeboom recent een gasthoogleraarschap aan de gerenommeerde Huazhong University of Science and Technology (HUST) in Wuhan laten schieten.

IO+ Archive

Brigit van Dijk voert lijst met winnaars aan bij uitreiking van Gerard & Anton High Tech Piek Awards in het Philips Museum

Sterren, knallers en een piek: de verkiezing van de mensen die het voorbije jaar opvielen binnen de Eindhovense high tech wereld kende weer veel mooie winnaars.

"Ik had er een benoeming voor drie jaar," vertelt hij met spijt in zijn stem. "Maar de universiteit Twente liet me de lijsten zien met restricties op zogeheten dual-use technologieën. Ik mocht er niet meer intensief samenwerken of studenten uitwisselen. Dat steekt. Natuurlijk sluit ik mijn ogen niet voor misstanden rond mensenrechten in China, maar wetenschap en wereldwijde uitdagingen – zoals de ecologische footprint van chemische productieprocessen – overstijgen landsgrenzen. China levert jaarlijks twee miljoen afgestudeerde ingenieurs af. Door hen af te snijden dwing je ze alleen maar om alles zélf te ontwikkelen. Over tien jaar zeggen ze in Peking lachend: 'Bedankt voor de boycot, we doen het nu allemaal op eigen kracht.'"

Adviezen, PFAS en een 300 pagina's zware bevalling

Achter de geraniums gaan zitten is er voor Roozeboom geenszins bij. Zijn agenda telt nog steeds minimaal drie werkdagen per week, gevuld met uiteenlopende rollen. Hij adviseert startups als Coolsem en Innoflex en volgt de ontwikkelingen rondom Nearfield Instruments (de succesvolle TNO-spin-off onder leiding van CEO Hamed Sadeghian) op de voet. Ook grote multinationals weten hem te vinden: bij Zeiss adviseert hij over atoomlaagprocessen voor het schoonhouden van spiegels en andere toepassingen in EUV-lithografiemachines, en voor het Japanse Nissan Chemical buigt hij zich over geavanceerde chemie voor EUV-fotoresists.

Daarnaast zet hij zijn kennis van Atomic Layer Deposition (ALD) aan de Universiteit Twente in voor een uiterst actueel milieuprobleem: het filteren van PFAS uit industrieel afvalwater. "PFAS-moleculen zijn hardnekkig en sommige zijn piepklein, zoals de trifluor-variant van azijnzuur. Samen met vakgroepen in Twente en industriële partners bekijken we hoe we keramische nanofiltratiemembranen zó kunnen bekleden met ALD-laagjes dat de poriën exact de juiste nanomaat krijgen. Door die laagjes bovendien chemisch te functionaliseren – hydrofoob of juist hydrofiel – kun je de kleinste toxische verbindingen aanzienlijk beter tegenhouden."

En alsof dat nog niet genoeg was, legde hij zojuist de laatste hand aan een vuistdik handboek van 300 pagina's over Atomic Layer Processing voor de internationale opticavereniging SPIE, geschreven samen met twee vakgenoten. "Een van de zwaarste bevallingen uit mijn hele loopbaan," zucht hij met een lach. "Al die copyright-aanvragen voor figuren en tabellen... Ik had het bijna een paar keer uit het raam gegooid. Maar goed: wie schrijft, die blijft."

Vijftig jaar na Twente

Het tekent de man die vijftig jaar geleden, in augustus 1976, als 23-jarig afgestudeerd scheikundige, begon met zijn onderzoek aan de toenmalige Technische Hogeschool Twente. Hij promoveerde er destijds op monolagen van vanadiumoxide-katalysatoren – aangebracht met een techniek die decennia later onder de naam ALD de ruggengraat zou vormen van de moderne halfgeleiderindustrie.

Eind augustus viel hem in Schotland al een prestigieus fellowship ten deel van de International Academy of Engineering and Technology (AET) aan de Strathclyde Universiteit. In Calgary volgt volgende maand de kroon op zijn divisiewerk bij de ECS.

"Het is toch prachtig dat dit je allemaal in je zogeheten 'nadagen' overkomt?" besluit Roozeboom met pretoogjes. "Maar ik doe het niet voor het applaus of die plaquette aan de muur. De techniek moet vooruit, het moet stromen. Zoals het aloude Griekse adagium luidt, dat Philips Research uitdroeg: Panta rhei – alles stroomt. Zolang het beweegt, blijf ik graag meebewegen."