Het gaat nu echt gebeuren: New Origin, de fabriek voor fotonische chips gaat op het Kennispark van de Universiteit Twente verrijzen. De eerste productielijn voor geïntegreerde siliciumnitride chips, waarvoor 25 miljoen euro nodig is, kan er over twee jaar staan. Het geld en het momentum is er. In februari is er door alle betrokkenen een flinke klap op gegeven.
‘Nu moeten rap bedrijven en private investeerders aansluiten’
Er is lang gepraat over het opzetten van een fabriek voor photonic integrated chips (PIC Foundry) in Twente, volgens sommigen te lang. Maar de bijeenkomst in februari, met Universiteit Twente als initiatiefnemer, financiers en investeerders als PhotonDelta, Oost NL en Invest NL, het ministerie van EZK, deelnemende bedrijven en ontwikkelaars, markeerde de start van de volgende fase. Een team van de Universiteit Twente, Oost NL en bedrijven gaat een gedetailleerd financierings- en risicoverdelingsplan opstellen. Ook de meer praktische zaken als huisvesting en inrichting van de productieprocessen pakken ze op. Er moeten mensen worden aangetrokken, een locatie gevonden, apparatuur aangeschaft en een cleanroom worden opgezet.
Geïntegreerde fotonische chips zijn de toekomst
Onder de naam New Origin moet het een onafhankelijke productiefaciliteit voor geïntegreerde photonic chips (PIC’s) worden. Deze chips werken op basis van licht en zijn zeer effectief in het verwerken en verzenden van gegevens en het nauwkeurig detecteren van objecten. De groeiende vraag naar snelle datatransmissie in verschillende sectoren, waaronder telecommunicatie, datacentra en high-performance computing, heeft fotonica naar de voorgrond van technologische innovatie gebracht. PIC’s worden toegepast om energiezuinig de datasnelheden te verhogen. Daarnaast worden ze toegepast in sensoren – onder meer voor medische toepassingen – en in micro-spectrometers om de samenstelling van materialen te analyseren. Zo kan bijvoorbeeld de rijpheid van tomaten worden gemeten. Ook worden PIC’s gebruikt voor het classificeren van soorten plastics en in toepassingen voor quantum-computing en -communicatie.
Arne Leinse, ceo van LioniX International
Pure-play PIC Foundry
De nieuwe fabriek wordt een zogeheten ‘pure-play PIC Foundry’, wat betekent dat verschillende bedrijven die deze chips inzetten, in Nederland en daarbuiten, hun chip-ontwerpen en -producten daar kunnen laten fabriceren. Nanotechnoloog Guus Rijnders, professor aan de UT Twente, is initiatiefnemer en drijvende kracht achter New Origin. Kortgeleden nam hij afscheid als directeur van MESA+, het Nano-instituut van de Universiteit Twente, waar veel onderzoek naar siliciumnitride fotonica is gedaan. New Origin gaat zich richten op de productie van deze categorie PIC’s op basis van siliciumnitride (Si3N4). Rijnders geeft onmiddellijk toe dat er nu lang genoeg over de fabriek is gepraat. ‘We hebben veel geld en veel mogelijkheden. Nu gaan we ervoor en maken we het waar. Binnen twee jaar moet het kunnen draaien.’
Productie in Nanolab niet houdbaar
Rijnders noemt de huidige situatie in de kleinschalige productie van siliciumnitride PIC’s ‘niet houdbaar’. Een bedrijf als LioniX International, dat in Nederland voorop loopt in ontwerp en productie van deze chips, gebruikt apparatuur in het MESA+ Nanolab, die ze huren van de Universiteit. De vraag naar productiecapaciteit neemt toe en dat kan onmogelijk in een laboratorium van de universiteit, zegt Rijnders. ‘Die is niet geschikt of bedoeld voor grotere volumes commerciële productie. Daar komt bij: LioniX is een verticaal geïntegreerd bedrijf, dat zijn eigen producten maakt en verkoopt aan klanten. Een concurrerend bedrijf kan niet in de fabriek van LioniX terecht. Daarom moet er nu echt een pure-play foundry komen. We zijn als universiteit de aanjager, maar met het idee dat dit een bedrijf moet worden voor bedrijven. Dat kan niet alleen met groeifondsgelden en subsidies, daar zullen die bedrijven ook geld in moeten steken. Gelukkig staan de bedrijven in de rij om aan te sluiten.’
‘Kans niet laten glippen’
Ook voor LioniX International is een onafhankelijk opererende PIC-fabriek een groot goed, al had het bedrijf wel meer vaart willen maken. ‘Als ecosysteem hebben we besloten om de universiteit het eerste initiatief te laten nemen en Guus Rijnders krijgt alle lof voor de rol die hij speelt’, zegt Arne Leinse, ceo van LioniX International. ‘Het geld uit de groeifondsen is er. Nu moeten zo rap mogelijk bedrijven en private investeerders aansluiten. Dan zetten we mid-volume productielijnen neer voor verschillende applicaties en klanten en creëren we een eigen segment in de markt. Zodat we snel rendabel kunnen draaien en vervolgens verder groeien. Gelukkig ziet het hele ecosysteem nu in dat we met z’n allen eraan moeten trekken, omdat we anders de boot missen. Als de foundry er staat, hebben we in Nederland de hele productieketen in huis, van chipdesign, fabricagefaciliteiten en een Nederlandse assemblagepartij voor de packaging. Deze kans mogen we niet laten glippen.’
Ewit Roos noemt het van groot belang dat de fabriek niet in nationale of zelfs regionale isolatie wordt neergezet. ‘De internationale partners die van de fabriek gebruik gaan maken, moeten vanaf het begin betrokken worden.’ Photo: Christ Clijsen
‘Over vijf jaar zijn we te laat’
Dat is Ewit Roos, nu partner van PhotonVentures en voorheen ceo van PhotonDelta, met Leinse eens. PhotonDelta is een internationaal ecosysteem van organisaties in fotonische chiptechnologie, dat via een publieke en private investering een budget van in totaal 1,1 miljard euro heeft gemobiliseerd om Nederland tot koploper in de volgende generatie chips te maken. PhotonDelta heeft meer dan 50 miljoen euro daarvan voor New Origin gereserveerd, zowel voor apparatuur als R&D. Roos: ‘Het is redelijk essentieel dat tempo wordt gemaakt. Die fabriek moet in twee of drie jaar echt staan, over vijf jaar zijn we te laat. Bovendien moeten we de processen blijven verbeteren, om betere chips met lagere verliezen en grotere functionaliteit te realiseren. We zullen in Nederland, maar ook in Europa, de krachten moeten bundelen om een eigen positie in de Europese supply chain moeten realiseren.’ Roos noemt het van groot belang dat de fabriek niet in nationale of zelfs regionale isolatie wordt neergezet. ‘De internationale partners die van de fabriek gebruik gaan maken, moeten vanaf het begin betrokken worden bij de inrichting van de fabriek en de verschillende productieprocessen. Zodat je vanuit een vraag ontwikkelt en dus markttractie hebt op het moment dat de fabriek haar deuren opent.’
Siliciumnitride en indiumfosfide chips
Binnen het onderzoeksveld van fotonica, gericht op de wisselwerking tussen fotonen en elektronen, bestaan drie stromingen. De eerste, silicium fotonica, zit dicht tegen de conventionele semiconductortechnologie aan en blijft binnen dit artikel buiten beschouwing. De tweede is fotonica op basis van indiumfosfide (InP), een materiaal dat zelf licht kan genereren, moduleren en versterken. In Nederland loopt de Universiteit van Eindhoven hierin voorop. Het bedrijf Smart Photonics heeft in Eindhoven een pure-play fabriek waar PIC’s op basis van indiumfosfide worden geproduceerd. Momenteel zijn het 5.000 wafers per jaar, met daarop duizenden chips, maar tegen 2026 is dit aantal vertienvoudigd. Tenslotte is er de toepassing van siliciumnitride, waar New Origin zich op gaat richten. De twee typen chips worden met andere technologie gemaakt en kennen andere toepassingen. Een interessant aspect van siliciumnitride is dat er ook zichtbaar licht doorheen kan. Voor toepassingen in bijvoorbeeld virtual en augmented reality is zichtbaar licht nodig. Silicium en indiumfosfide PIC’s kunnen zichtbaar licht niet aan. Het nadeel van siliciumnitride is dat het materiaal zelf geen licht kan genereren. In een (hybride) combinatie met bijvoorbeeld InP is de combinatie echter uitermate geschikt om lasers mee te maken.
Heterogene integratie
Zowel Rijnders, Roos en Leinse zien deze ‘heterogene integratie’ van meerdere chiptechnologieën in één product als een sterk punt van Nederland en de sleutel om voorop te blijven lopen. Rijnders zegt het zo: ‘Er is niet één technologie die alles kan. Dat betekent dat je meerdere technologieën in één package moet kunnen bouwen. Dus conventionele halfgeleidertechnologie, quantumtechnologie en fotonica samenvoegen om een specifieke functie te vervullen. Beheers je al die technologieën dan ben je spekkoper. En we kunnen het in Nederland allemaal. Daar komt nog bij dat we in Twente en in Nederland ook nog goed zijn in het maken en toepassen van complexe materialen. Daar zijn LAM/Solmates en Demcon/TSST, beide spin-offs van de Universiteit Twente mee bezig, die kunnen op industriële schaal complexe materialen maken. De combinatie daarvan met siliciumnitride bestaat nog nergens op de wereld.’
Link magazine special 2024: The Dutch High-Tech Industry and the European Ecosystem: stronger together. Read this edition digital.
In state of the art datacenters worden nu de nieuwste chips van Intel en TSMC toegepast, die heel snel zijn en heel veel data kunnen verwerken en opslaan. In het verplaatsen van data van het ene naar het volgende server rack, de datatransfer, ontstaat er echter een bottleneck. Voor het wegnemen van die transferbeperking wordt nu gekeken naar en gewerkt met fotonica. De technologie is enerzijds nog niet volwassen genoeg en anderzijds duur. Zodra de technologie er rijp voor is en de productie wordt opgeschaald, is dat probleem verholpen.
Groeidiamant
New Origin en de Universiteit Twente hebben een kleine 70 miljoen euro weten te reserveren in het Nationaal Groeifonds. Daarvan is 42 miljoen bestemd voor equipment en 27 miljoen voor innovatieve onderzoeksprojecten in de komende 6 jaar. Rijnders: ‘Dat bedrag wordt in stappen besteed. Met de eerste 20 miljoen gaan we apparatuur aanschaffen, 30 procent van dat bedrag moet door private investeerders worden bijgedragen. Je moet het zien als een groeidiamant. De eerste productielijn zal ongeveer 25 miljoen euro kosten. Daarmee kunnen we de eerste paar jaren de chips maken die we willen maken. Als die lijn vol is en we hebben meer capaciteit nodig, dan kunnen we een productielijn aanpassen of ernaast zetten en de capaciteit verdubbelen.’
Rijnders is trots op wat er in februari is bereikt. ‘Er moet nu veel parallel gebeuren. We gaan samen met het bedrijfsleven een team opbouwen: van professioneel management dat het bedrijf gaat runnen tot aan de technici die het gaan doen. Mijn rol zal de komende tijd veranderen, maar ik blijf er wel nauw bij betrokken.’ Rijnders zegt pas echt blij te zijn als de eerste schop de grond in gaat.
