Rekenkracht is concurrentiekracht, maar tegen welke energieprijs?

Tijdens HighTechXL's XL Day hield oprichter Hamed Sadeghian van Nearfield Instruments een keynote speech die zowel een oproep tot actie was als een blauwdruk voor de impact van deeptech. “Rekenvermogen is concurrentievermogen”, opende hij. Maar nu kunstmatige intelligentie de vraag naar rekenkracht exponentieel doet toenemen, waarschuwde Sadeghian dat we afstevenen op een energiecrisis. “De datacenters van vandaag verbruiken meer elektriciteit dan Duitsland. Als we zo doorgaan, zal de toekomstige AI-workload het totale wereldwijde energieverbruik overtreffen. Dat is niet houdbaar.”

De boosdoener is duidelijk: AI is onverzadigbaar op het gebied van rekenkracht. Om aan de vraag te voldoen, propt de halfgeleiderindustrie steeds meer transistors op chips: 114 miljard stuks op alleen al de M1 Ultra van Apple. De toenemende complexiteit van chips leidt echter tot een hoger energieverbruik, lagere productieopbrengsten en meer afval. Dat is waar Nearfield Instruments om de hoek komt kijken.

De energieverslindende toekomst van AI

AI-systemen worden tegenwoordig getraind met behulp van enorme datacenters vol GPU's, die soms de energie van een kerncentrale nodig hebben om één faciliteit te laten draaien. Volgens Sadeghian “zullen we het totale wereldwijde energieverbruik overschrijden als we gewoon doorgaan met het vergroten van de transistors”. Zijn conclusie: er zijn nieuwe computerarchitecturen nodig, maar die brengen weer nieuwe uitdagingen met zich mee.

Geavanceerde chipverpakking, waarbij geheugen met hoge bandbreedte (HBM) in drie dimensies wordt gestapeld, is een van de belangrijkste reacties van de industrie. Dit maakt hogere prestaties mogelijk zonder de fysieke chipgrootte uit te breiden. Maar deze verticale schaalvergroting brengt een kwetsbaar proces met zich mee. “Wanneer je twee afgewerkte chips met een waarde van miljoenen euro's op elkaar stapelt, betekent één enkel defect in de verbindingsinterface een totale mislukking”, aldus Sadeghian.

Dit is waar metrologie, ofwel ultraprecieze metingen en inspecties, cruciaal wordt. En dat is precies het knelpunt dat Nearfield wil oplossen.

Metrologie op atomaire schaal

Traditionele inspectietools, zoals atoomkrachtmicroscopen, bieden de benodigde precisie op angstromniveau, maar zijn tergend traag en vereisen operators met een doctoraat. Nearfield Instruments heeft daar verandering in gebracht. Het bedrijf ontwikkelde Quadra, een volledig geautomatiseerde scanning probe-microscoop met hoge doorvoercapaciteit die inline inspecties in halfgeleiderfabrieken kan uitvoeren. “We hebben het vanaf nul gebouwd voor deze veeleisende omgevingen”, aldus Sadeghian.

Met het Quadra-systeem kunnen fabrikanten minuscule defecten opsporen in hybride verbindingsprocessen, waarbij koperen pads van slechts enkele micrometers met nanometerprecisie aan elkaar worden verbonden. Deze verbindingen zijn cruciaal voor een efficiënte energieoverdracht binnen gestapelde chips. “Dankzij de productiviteit van ons systeem kunnen klanten nu hele wafers inspecteren, niet alleen monsters”, aldus Sadeghian.

Dit heeft grote gevolgen voor het milieu. De oplossing van Nearfield is niet-destructief en vermindert zowel materiaalverspilling als energieverbruik. “Het draagt aanzienlijk bij aan het groener maken van fabrieken: minder energieverbruik, minder afval en minder CO2-uitstoot”, aldus Sadeghian.

Watt Matters in AI

Klik op onderstaande link voor meer artikelen over het energieverbruik van AI. Meer informatie over deze serie en over het evenement dat we in november organiseren, vindt u op wattmattersinai.com.

Bekijk Watt Matters in AI

Van visie tot impact

Het verhaal van Nearfield begon in 2011 met een eenvoudig maar diepgaand idee: de dreigende bottleneck in de halfgeleiderproductie aanpakken voordat deze uitgroeit tot een crisis. In 2016 had het bedrijf zijn eerste investeringen binnen en bouwde het aan een commercieel bruikbaar systeem. In 2021 leverde Nearfield zijn eerste machine. In 2023 hadden grote spelers zoals Samsung het systeem al geïmplementeerd in hoogwaardige productieomgevingen.

Nu groeit Nearfield snel. “We zijn volgeboekt voor dit jaar”, aldus Sadeghian. “Onze orderportefeuille voor volgend jaar staat al op 124 miljoen euro.” Met een groeiende wereldwijde aanwezigheid – het bedrijf heeft vestigingen in Korea, de VS, Japan en Singapore – werkt Nearfield eraan om aan de stijgende vraag in elk land met grote halfgeleiderfabrieken te voldoen.

Maar succes is meer dan alleen technologie, benadrukte Sadeghian. “Vergeet de mensen niet die vanaf het begin bij je waren”, zei hij tegen het publiek van XL Day. “Zij vormen je cultuur en je moet groeien zonder dat DNA te verliezen.”

HighTechXL's XL Day viert doorzettingsvermogen in deeptech

Van baanbrekende machines tot moonshot-missies: XL Day 2025 toonde de kracht van ecosystemen, veerkracht en irrationeel optimisme.

Lees meer

Verandering van het bedrijf en het model

Ook in zijn bedrijfsmodel toont Nearfield innovatie. Door specifieke onderdelen van zijn systeem te behandelen als verbruiksartikelen – items die na verloop van tijd moeten worden vervangen – heeft het een terugkerende inkomstenstroom gecreëerd die ongebruikelijk is in deeptech-hardware. “Dit helpt ons enorm om op een duurzame manier te schalen”, aldus Sadeghian.

De markt reageert positief. Met een verwachte groei van de metrologie- en inspectiemarkt tot 10 miljard euro in 2030 is Nearfield goed gepositioneerd om wereldwijd marktleider te worden. De oplossing van het bedrijf lost niet alleen een technologische bottleneck op, maar pakt ook een van de meest urgente duurzaamheidsvraagstukken van het digitale tijdperk aan.

Uiteindelijk was de boodschap van Sadeghian duidelijk: technologisch leiderschap op het gebied van AI mag niet ten koste gaan van de planeet. “Er moet iets anders gebeuren”, waarschuwde hij. Dankzij Nearfield Instruments is dat “iets anders” al in gang gezet.