Hightech-systemen vormen de fundering onder veel producten die we dagelijks gebruiken. Ze vormen de basis onder onze semicon-industrie, slimme mobiliteit en nog veel meer geavanceerde technologische gebieden. Geen wonder dat de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) met het NXTGEN Groeifonds programma onderzoek wil versterken dat bijdraagt aan het verbeteren van de Nederlandse en Europese hightech industrie. De TU/e leidt drie van de zes gehonoreerde projecten in deze subsidieronde.

De zes consortia die door het NWO zijn geselecteerd in deze ronde ontvangen ruim elf miljoen euro aan subsidie. De medefinanciers van de projecten zorgen daarnaast voor vijf miljoen euro extra aan financiering.

Deze toewijzingen zijn gedaan in het kader van de eerste call for proposals van NXTGEN Hightech, ‘Toekomstbestendige hightech apparatuur’. Deze ronde vroeg NWO specifiek om onderzoeksvoorstellen die de huidige kracht van Nederland op het gebied van hightech apparatuur zouden handhaven en versterken. 

Dit zijn de gehonoreerde aanvragen:

CHiPS: Compact High-Performance Sensors

Hoofdaanvrager: dr. N. Bhattacharya (Technische Universiteit Delft). Medeaanvrager(s): dr. Ir. J. van Heijningen (NIKHEF), dr. S.H. Hossain Nia Kani (Technische Universiteit Delft), prof. dr. ir. J.L. Herder (Technische Universiteit Delft)

De halfgeleiderindustrie heeft snellere nauwkeurigere machines nodig. Het CHiPS-project is gericht op het creëren van geavanceerde sensoren om trillingsproblemen in de productie van halfgeleiders op te lossen. Ons doel is om zeer gevoelige sensoren te ontwerpen die met extreme precisie kleine bewegingen kunnen meten. Deze sensoren zullen klein zijn, de grootte van een koffiekopje, en veel gevoeliger dan huidige technologie.

Een team van Nikhef en TU Delft, met expertise in zwaartekrachtsgolvenwetenschap en halfgeleidertechnologie, leidt dit project. Belangrijke industriële partners, waaronder ASML, DEMCON, Settels Savenije, IBS-Precision Engineering en IDE, zijn betrokken bij de ontwikkeling en het gebruik van deze nieuwe technologie.

Enhanced bioluminescence for automated microbial contamination detection

Hoofdaanvrager: dr. O.S. Ojambati – Universiteit Twente. Medeaanvrager(s): prof. dr. ir. A.Y. Mersha (Saxion Hogeschool).

Dit project zal een snel, kosteneffectief en zeer gevoelig detectiesysteem voor microbiële besmetting ontwikkelen. Door de ATP-bioluminescentie te verbeteren met geavanceerde nanotechnologie en automatisering, streven we ernaar de volksgezondheid, de voedselveiligheid en de farmaceutische kwaliteitscontrole te verbeteren, waardoor geavanceerde microbiële tests voor iedereen toegankelijk worden. Om dit doel te bereiken zullen we nanofotonische structuren gebruiken om de bioluminescentie-intensiteit te verbeteren en robotica en kunstmatige intelligentie benutten om de procedure te automatiseren.

Optimized Low-Voltage Multi-Beam Electron Microscope and High Throughput CL detection

Hoofdaanvrager: dr. ir. J.P. Hoogenboom – Technische Universiteit Delft. Medeaanvrager(s): Prof. Dr. A Polman (AMOLF)

Met elektronen microscopie kunnen materialen met de hoogst mogelijke resolutie worden bekeken. Dit is cruciaal voor zowel kwaliteitscontrole bij de productie van computer chips als voor onderzoek naar het ontstaan van bijvoorbeeld hersenziektes. Momenteel belichten elektronen microscopen een preparaat met maar 1 bundel, wat maakt dat ze te langzaam zijn om preparaten groter dan ongeveer 1 mm te bekijken. De onderzoekers gaan met behulp van een aantal innovaties belichting met meerdere bundels tegelijk mogelijk maken. Daarnaast maken zij de microscoop heel gevoelig voor signalen die specifiek door defecten worden gegenereerd.

De drie aanvragen van de TU Eindhoven:

Kwaliteitscontrole van halfgeleiders met Terahertz-technologie

In de chipindustrie is het waarborgen van de kwaliteit van halfgeleidermaterialen cruciaal. Het project wordt geleid door Jaime Goméz Rivas, professor bij de faculteit Technische Natuurkunde & Wetenschapsonderwijs. Hij gaat in dit project samenwerken met de faculteit Elektrotechniek van de TU/e, ARCNL en Saxion Hogeschool en zeven partners uit het bedrijfsleven.

Het project heeft tot doel terahertz elektromagnetische straling te gebruiken om belangrijke eigenschappen zoals de elektrische geleidbaarheid van halfgeleiders op verschillende diepten te meten zonder de materialen te beschadigen.

Er zal een prototype worden ontwikkeld dat snel hele wafers kan scannen met behulp van terahertz-technologie. Deze innovatie zal Nederlandse semicon-bedrijven helpen de productie-efficiëntie te verbeteren, de kosten te verlagen en afval te minimaliseren, wat leidt tot duurzamere productieprocessen.

Goméz Rivas: “Terahertz-licht kan worden gebruikt om eigenschappen van halfgeleiders te 'zien' die anders verborgen zijn, zonder de wafers te vernietigen of zelfs maar aan te raken. In dit project zullen we terahertz-licht beschikbaar maken voor de halfgeleiderindustrie om de productieopbrengsten en de prestaties van het apparaat te verbeteren.”

Modulair ontwerp van complexe dynamische systemen

Het project 'Next-generation High-tech Systems Engineering: Modulair ontwerp van complexe dynamische systemen' richt zich op twee cruciale uitdagingen waar de Nederlandse hightechindustrie voor staat: de toenemende complexiteit van systeemontwerpen en het tekort aan gekwalificeerde system engineers.

Dit consortium staat onder leiding van Nathan van de Wouw, een professor bij de faculteit Mechanical Engineering. Het project erkent het belang van het behouden van de wereldwijde leidende positie van Nederland in de hightechsector - een hoeksteen van de economie - en stelt een innovatieve benadering van systeemontwerp voor.

Door modulaire ontwerpprincipes volledig te omarmen en het ontwerpproces te automatiseren, belooft deze schaalbare methode een revolutie teweeg te brengen in de ontwikkeling van complexe systemen.

De aanpak zal in eerste instantie worden toegepast op machineontwerp in de halfgeleiderindustrie, wat een aanzienlijk concurrentievoordeel oplevert en het behoud van de leidende positie van de Nederlandse industrie in de wereld waarborgt.

De TU/e is hoofdaanvrager en de Rijksuniversiteit Groningen is medeaanvrager. “Het is onze ambitie met dit project om het ontwerpen van complexe hightech systemen te vereenvoudigen dankzij contract-based system engineering”, zegt Van de Wouw.

AI-gestuurde ontwerptools voor vlakke motoren

De groeiende verwachtingen en markteisen in de halfgeleiderindustrie drijven het ontwerp van zeer nauwkeurige mechatronische systemen naar ongekende niveaus van specificatie en complexiteit. Traditionele iteratieve ontwerpmethoden voor mechanische (ME), elektromagnetische (EM) en controle (CT) domeinen zijn niet langer voldoende om deze uitdagingen aan te gaan.

In het baanbrekende onderzoeksproject 'AI-driven Holistic Design and Control Tools For Planar Motors' (AIDEAL) bundelen toonaangevende onderzoeksgroepen van de TU/e, TU Delft en belangrijke industriële spelers in de sector van halfgeleiderproductieapparatuur hun krachten om een AI-gedreven optimalisatieproces te ontwikkelen.

Het project, geleid door Roland Tóth, een professor aan de afdeling Elektrotechniek, richt zich op het geïntegreerde en optimale co-ontwerp van mechanische topologieën, elektromagnetische lay-outs en motion-control-algoritmen voor zeer nauwkeurige vlakke actuatoren.

Door een holistische en volledig geautomatiseerde aanpak te hanteren, wil dit onderzoek de grenzen van innovatie in systeemontwerp verleggen en ervoor zorgen dat de industrie kan voldoen aan de toekomstige eisen van geavanceerde precisie en efficiëntie.

Tóth zegt daarover: “AI-gestuurd co-design zal de weg vrijmaken voor de halfgeleiderproductie-industrie om extreme precisie en productiviteit te bereiken.”