Proefproductielijn chips moet Europa minder afhankelijk maken

Precies vier jaar na de aankondiging van de Europese Chips Act is de grootste proeflijn voor chipfabricage in gebruik genomen. De NanoIC Pilot-lijn bij het Belgische onderzoekscentrum imec in Leuven moet de kraamkamer worden voor de volgende generatie chiptechnologie. Verslaggever Mauro Mereu van IO+ was bij de opening.

De proefproductielijn wordt ondersteund door een investering van 2,5 miljard euro, met bijdragen van de Europese Unie, de Vlaamse regering en chipfabrikant ASML. Het project maakt deel uit van de European Chips Act, een strategisch programma om Europa’s positie in de mondiale halfgeleiderindustrie te versterken.

“Deze faciliteit, een uitbreiding van onze productielijn, helpt ons leiderschap op het gebied van onderzoek en ontwikkeling van halfgeleidertechnologie te versterken”, verklaarde Luc Van den hove, ceo van imec, op het podium. Volgens Van den hove zorgen faciliteiten zoals de nieuwe proeflijn voor zogeheten ‘omgekeerde afhankelijkheden’: anderen worden afhankelijk van Europa, in plaats van andersom.

De lijn is ondergebracht in een cleanroom van 3.000 vierkante meter, uitgerust met enkele van de meest geavanceerde chipmachines. De faciliteit staat open voor zowel gevestigde bedrijven als start-ups om nieuwe ontwerpen te testen voordat ze in massaproductie gaan.

40 keer kleiner dan een menselijke haar

De proeflijn bevindt zich in een grote, helderwitte cleanroom. Omdat de machines extreem gevoelig zijn voor stof, dragen operators beschermende kleding: jassen, laarzen en handschoenen. Een geavanceerd ventilatiesysteem houdt de lucht continu in beweging en zuivert die opnieuw. De lijn is ontworpen voor zogeheten system-on-a-chiptechnologie met knooppunten kleiner dan 2 nanometer. Ter vergelijking: een mensenhaar is ongeveer 80 nanometer dik.

Hoe kleiner het knooppunt, hoe meer transistors — de bouwstenen van halfgeleiders — op hetzelfde oppervlak passen. Dat maakt chips sneller, energiezuiniger en complexer. Bij een 2nm-knooppunt kunnen zo’n 300 transistors per vierkante millimeter worden geplaatst, genoeg om zeer zware rekenopgaven aan te kunnen.

Hoe kleiner, hoe krachtiger

Het steeds verder verkleinen van chipcomponenten is het leidmotief van de halfgeleiderindustrie. In tien jaar tijd krompen zogeheten system-on-a-chips van 14 nanometer naar 2 nanometer. Die miniaturisering maakt allerlei toepassingen mogelijk, van snellere connectiviteit tot gepersonaliseerde geneeskunde, maar vooral de ontwikkeling van kunstmatige intelligentie profiteert ervan. Kleinere chips maken het mogelijk AI rechtstreeks in apparaten te integreren, van smartphones tot auto’s.

De industrie staat inmiddels op de drempel van grootschalige productie. Chipfabrikant TSMC is begonnen met de massaproductie van 2nm-wafers. Apple behoort tot de eerste klanten en wil de chips verwerken in een nieuwe generatie iPhones. Ook Samsung voert de productie verder op.

Met het doorbreken van de 2nm-grens worden nieuwe technologische mogelijkheden afgedwongen — en komt een volgende golf aan doorbraken in zicht.

De betrokkenheid van ASML

ASML heeft meer dan 1 miljard euro toegezegd van de investering die nodig is voor de NanoIC-lijn. Een van de topmachines van het platform, de extreme ultraviolet (EUV)-machine met smalle opening (NA) van ASML, zal in maart worden geïnstalleerd.

Christophe Fouquet, ceo van het bedrijf dat apparatuur voor de productie van chips maakt, prees imec voor zijn langdurige samenwerking met ASML en merkte op dat het Belgische instituut “als eerste in onze technologie geloofde”.

In zijn toespraak onderstreepte de leider de noodzaak om de productietechnologie en -capaciteiten voor halfgeleiders op te schalen. “Elke innovatie zal een prominente rol spelen in AI”, verklaarde hij. “Tegen 2030 zullen we de grens van een miljard transistors op een chip bereiken. Dit bewijst hoe snel we moeten gaan om tegemoet te komen aan de behoeften die de ontwikkeling van AI met zich meebrengt.”

Christophe Fouquet spreekt tijdens het inauguratie-evenement - © imec

Voortbouwen op Europese excellentie

Het is geen toeval dat de grootste proeflijn bij imec is ondergebracht. Het instituut loopt al decennialang voorop op het gebied van micro-elektronicaonderzoek en heeft een hecht netwerk opgebouwd met marktleiders. De relatie met ASML is bijzonder belangrijk en is vorig jaar versterkt met een samenwerkingsovereenkomst.

Volgens imec-topman Van den hove moet Europa blijven bouwen op zijn sterke punten. ‘We moeten onze krachten bundelen en excellentie verbinden, in plaats van elkaar te beconcurreren.’

De Belgische premier Bart De Wever sloot zich hierbij aan en benadrukte dat Europa zich moet concentreren op datgene waar het in uitblinkt. In een geopolitieke orde waarin Europa aan invloed inboet, moet het continent een nieuwe koers varen. ‘We moeten slimme macht inzetten en technologie ontwikkelen die de rest van de wereld niet kan maken.’

Chip Act 2.0 komt eraan

ASML en imec gelden als toonbeelden van Europese technologische kracht, maar het blijft een uitdaging om wetenschappelijk onderzoek om te zetten in technologie met zichtbare impact. Henna Virkkunen, uitvoerend vicevoorzitter voor technologische soevereiniteit, veiligheid en democratie, benadrukte bij de opening van NanoIC dat juist dát een kerndoel is van de European Chips Act: de kloof tussen laboratorium en fabriek dichten.

De verordening moet er bovendien voor zorgen dat de EU tegen 2030 een vijfde van de wereldwijde halfgeleidermarkt in handen heeft — een verdubbeling ten opzichte van 2022.

Op het podium kondigde Virkkunen alvast een opvolger aan: de Chips Act 2.0 moet de tekortkomingen van de eerste wetgeving wegwerken. ‘Het versterken van de veerkracht van de toeleveringsketen wordt een prioriteit,’ zei ze tegen IO+. ‘Wereldwijde ketens zijn uiterst kwetsbaar gebleken; zelfs een kleine verstoring kan grote schade veroorzaken. Tegelijk moeten we onze excellentie nauwer laten samenwerken als we de beste chips ter wereld willen ontwerpen en produceren.’

Een moment uit de toespraak van Virkkunen © imec

Innovatie stimuleren

Zonder innovatie en technologische vooruitgang is er geen economische welvaart voor Europa; dat is de belangrijkste boodschap die vanuit het auditorium klinkt. Om dit te bereiken moeten we voortbouwen op onze sterke punten en de krachten en kennis van alle lidstaten bundelen.

De NanoIC-proefproductielijn is een grensoverschrijdende samenwerking tussen instellingen in de hele EU, waaronder CEA-Leti (Frankrijk), Fraunhofer (Duitsland), VTT (Finland), CSSNT (Roemenië) en Tyndall National Institute (Ierland).

Nu de wereld digitaliseert en steeds meer gebruikmaakt van AI, is de halfgeleiderindustrie een kwestie van geopolitieke belangen, technologische soevereiniteit en strategische autonomie. Het is van cruciaal belang om voorop te lopen in deze ontwikkelingen. ASML en imec zijn zich hier terdege van bewust; ook beleidsmakers lijken dit op de harde manier te hebben geleerd.

Er is geen tijd om op adem te komen; de concurrentie uit het oosten en westen is hevig. Om relevant en concurrerend te blijven, moet Europa innovatie blijven stimuleren. De NanoIC-proefproductielijn heeft tot doel deze belofte waar te maken.