De regio Arnhem-Nijmegen wil zijn positie in de halfgeleiderindustrie fors versterken. Met LifePort Semicon ligt er een investeringsagenda van circa 1,1 miljard euro tot 2034, bedoeld om de capaciteit in ontwikkeling, onderzoek, productie en testen van chips structureel te verdubbelen. Daarmee moet het cluster uitgroeien tot een van de weinige plekken in Noordwest-Europa waar de volledige keten aanwezig is, van ontwerp tot productie.
- ‘In Arnhem-Nijmegen zit zo’n 8 procent van de omzet van de Nederlandse semiconsector.’
- ‘Nederland is op wereldschaal klein. Je moet alle Nederlandse regio’s als één geheel zien.’
- ‘De Radboud Universiteit werkt met TNO en de Hogeschool Arnhem Nijmegen aan een innovatieplan voor de langere termijn.’
- Een van de meest concrete projecten is de komst van een advanced chip packaging pilot line.
Nijmegen bouwt aan een eigen chipketen
Op de Novio Tech Campus in Nijmegen huist een scala aan bedrijven die actief zijn in de halfgeleiderwereld. Nexperia, Ampleon, Neways, NTS Optel, ITEC en EPR, ze houden allemaal kantoor op de site die vroeger was voorbehouden aan NXP. De chipfabriek van het voormalige Philips Semiconductors domineert nog altijd het industrieterrein. Even buiten Nijmegen zitten ASMPT ALSI in Beuningen en BE Semiconductor in Duiven. Het zijn bedrijven die in dezelfde keten opereren en af en toe samenwerken. ‘Er gebeurde al ontzettend veel, maar het ontbrak aan coördinatie. Dat gaan we met LifePort Semicon veranderen’, zegt Douwe van der Zwaag, consultant bij adviesbureau Berenschot en kwartiermaker van het nieuwe cluster. ‘Er was al een bedrijvennetwerk in wording, er waren initiatieven rondom talent, en partijen als Oost NL, The Economic Board en Briskr waren actief. Maar het was allemaal nog versnipperd.’
De alarmbellen gingen af toen Nijmegen buiten de boot viel bij de toekenning van de Beethoven-gelden, toch bedoeld om de hele Nederlandse chipsector te versterken. ‘Bedrijven en overheden in de regio krabden zich achter de oren’, aldus Van der Zwaag. ‘Hoe kan het dat we in omvang het tweede chipcluster van Nederland zijn, en in eerste instantie niet werden meegenomen?’ Het antwoord werd gezocht in een duidelijk samenwerkingsverband en meer zichtbaarheid. ‘Niet iets compleet nieuws optuigen, maar een schepje erbovenop doen. Beter coördineren wat er al gebeurt en dat vastleggen in een meerjarenplan.’
Productie onder druk
Eindhoven domineert de Nederlandse semiconsector, met verreweg het grootste deel van de omzet. ‘Ongeveer 90 procent komt daarvandaan’, weet Van der Zwaag. ‘In Arnhem-Nijmegen zit zo’n 8 procent.’ Het maakt de regio op papier kleiner, maar volgens Eric-Mark Huitema, algemeen directeur van High Tech NL, zegt dat weinig over het belang: ‘Nederland is op wereldschaal toch al klein. Je moet alle Nederlandse regio’s als één geheel zien. Samen met imec in België noem ik het wel eens “Semicon Valley”. Eindhoven is sterk in machinebouw, Enschede in fotonica en design, Delft in quantum, en Nijmegen in back-end equipment en productie, zowel front-end als back-end.’
Maar juist die chipproductie staat onder druk. ‘De sector verdwijnt in heel Europa richting Amerika en China’, ziet Huitema. ‘Daar zijn de randvoorwaarden beter. Want in Amerika krijg je makkelijker geld, en in China zijn energie en huisvesting goedkoper, en de subsidies hoger. Maar ook binnen Europa zorgen landen als Duitsland en Frankrijk beter voor bedrijven die zich daar willen vestigen. Nederland loopt daarin achter.’
Autonomie begint hier
Op de Novio Tech Campus staat nu de grootste chipproductiesite van de Benelux. Maar voor hoe lang nog? ‘Je moet als regio of gemeente wel voorbereid zijn op een worstcasescenario, en klaarstaan om daar nieuwe activiteiten te ontwikkelen’, aldus Huitema. Van der Zwaag onderschrijft dat: ‘Het productievermogen behouden is essentieel. Voor het verdienvermogen van Nederland, maar ook voor Europese strategische autonomie. Je ziet overal hoe afhankelijk we zijn van andere delen van de wereld. Als je zelf geen productiecapaciteit hebt, heb je ook minder grip op je eigen economie.’
De Nijmeegse fabriek is hoe dan ook niet geschikt om bijvoorbeeld de meest geavanceerde AI-chips te produceren. Maar volgens Joep Stokkermans, r&d-directeur bij machinebouwer ITEC, is dat niet erg. ‘Het merendeel van de chips in de wereld is helemaal niet zo geavanceerd’, zegt hij. ‘Ze zitten in auto’s, industriële toepassingen en allerlei apparaten om ons heen. Dat zijn precies de chips die je nodig hebt als je niet afhankelijk wilt zijn van chipfabrieken in Azië of de VS.’
Een trechter van plannen
LifePort Semicon heeft een gezamenlijke investeringsagenda gepresenteerd. Van der Zwaag: ‘In dat meerjarenplan kijken we nadrukkelijk naar groei. Want als je echt mee wilt tellen, moet je groter worden. We hebben een inventarisatie gemaakt van initiatieven die al lopen of in ontwikkeling zijn. Sommige zijn al concreet, andere zitten nog in een vroege fase. Je moet het zien als een trechter: sommige ideeën vallen af, andere werken we verder uit en brengen we richting investeringen, bijvoorbeeld vanuit Europa of nationaal.’
Op korte termijn wordt gekeken waar de halfgeleidermarkt de komende jaren naartoe beweegt en waar de regio op kan aansluiten. Tegelijkertijd wordt verder vooruit gekeken. ‘De Radboud Universiteit werkt met TNO en de Hogeschool Arnhem Nijmegen aan een innovatieplan voor de langere termijn’, zegt Van der Zwaag. ‘Daar gaat het over technologieën waar je over vijftien of twintig jaar geld mee kunt verdienen. In deze industrie is dat eigenlijk overmorgen.’
Packaging als schakel
Een van de meest concrete projecten is de komst van een advanced chip packaging pilot line. ‘Dat is de hoogste prioriteit geworden’, zegt Jeroen van den Brand, managing director van het Chip Integration Technology Center (CITC). ‘Daar moet nu financiering voor gevonden worden, ongeveer 150 miljoen euro. We hopen dat een deel vanuit de overheid komt, een deel vanuit de provincie Gelderland en dat bedrijven ook participeren. TNO is initiatiefnemer van de pilot line en zal zelf ook investeren.’
De faciliteit krijgt een dubbele functie. ‘Het is zowel een r&d pilot line als een productieomgeving’, legt Van den Brand uit. ‘Op de campus zit Neways, die nu al packagingproductie doet. Met deze lijn willen we hen in staat stellen om complexere chipverpakkingen te gaan doen. Tegelijk bouwen we een r&d-omgeving waarin bedrijven kunnen samenwerken aan nieuwe technologieën.’
Die samenwerking moet breed zijn. ‘Je wilt eindgebruikers betrekken, zoals NXP, Nexperia en Thales’, zegt Van den Brand. ‘Maar ook apparatenbouwers en materiaalbedrijven. Het idee is dat je hier straks samen de volgende generatie packaging ontwikkelt, en die ook direct kunt testen en valideren. Als een bedrijf een nieuw idee heeft en twintig prototypes nodig heeft, dan kan dat hier.’
High-mix, low-volume
Dat laatste is cruciaal gezien de geografische verdeling van de sector. ‘Packaging zit nu vrijwel volledig in Azië’, stelt Van den Brand. ‘Als je daar iets wilt laten maken, moet het gelijk naar grote productievolumes.’ Bovendien lekt op die manier een belangrijk deel van de ontwikkelcyclus uit Europa weg. ‘Met deze pilot line kun je kleinere aantallen maken, samen met je klant itereren en je technologie verbeteren.’
‘Je wilt nieuwe technologieën ontwikkelen die schaalbaar zijn en passen bij het typisch Europese karakter van high-mix, low-volume’, gaat Van den Brand verder. Tegelijkertijd ontstaat er ruimte voor nieuwe apparatuur en processen. ‘Machinebouwers kunnen hier hun technologie ontwikkelen en testen. Dat is waar we zeker kansen zien.’ Of de pilotlijn ook leidt tot grootschalige productie in Europa, kan Van den Brand niet beloven. ‘Het is wel de ambitie, maar succes van geavanceerde equipment ligt dichterbij.’
Zonder fabriek geen impact
Stokkermans legt de lat hoger. ‘De packaging pilot line is nodig om nieuwe packagingconcepten te ontwikkelen. Daarmee garanderen we groene en competitieve producten voor nu en in de toekomst. Maar als je die niet zelf kunt opschalen en produceren, dan mis je een groot deel van de impact’, zegt hij. ‘De economische waarde ontstaat ergens anders, dus dan moet je je afvragen wat je hier nog meer kunt doen.’
Volgens Stokkermans moet de packagingsector weer worden teruggebracht naar Europa. De technologie die hij daarvoor wil inzetten, verschilt fundamenteel van hoe chips nu worden verpakt. ‘Back-endfabrieken werken met een grote variëteit aan metalen strips’, weet Stokkermans. ‘Dat is historisch zo gegroeid, maar het is inefficiënt en moeilijk te automatiseren.’ In plaats daarvan pleit hij voor een methode die panel-level packaging heet, en waarbij chips op grote, gestandaardiseerde panelen en masse worden verwerkt. ‘Je werkt dan met een substraat dat altijd hetzelfde is, net als in de front-end met wafers. Daardoor kun je de processen veel beter automatiseren. Met panel-level packaging produceer je eenvoudige componenten al snel 35 tot 40 procent goedkoper. En hoe complexer de chips, hoe groter dat voordeel wordt.’
De automatiseringsstap is daarbij essentieel, legt Stokkermans uit. ‘Als je in Europa wilt produceren, moet je dat competitief doen. Dat betekent dat je naar een lights-out factory moet, een fabriek die grotendeels zonder mensen draait. Want dan haal je de afhankelijkheid van goedkope arbeid eruit en kan het in Nederland concurrerend worden.’
Alles in Nijmegen
Het idee is om die technologie in Nijmegen te concentreren, op en rond de bestaande NXP-locatie. ‘Je kunt daar een end-to-end fabriek bouwen, waar je wafers maakt, de dies verpakt en de chips test’, schetst Stokkermans het OSAT-model (outsourced semiconductor assembly and test) van veel Aziatische sleutelspelers in de semiconketen. ‘Alle ingrediënten zijn hier al aanwezig: productie, kennis en de bedrijven die de machines bouwen. En als we weer alle productiestappen op één locatie kunnen doen, versnelt dat de time–to-market van productontwikkeling van maanden naar weken.’ Het vraagt wel om schaal en betrokkenheid van de industrie. ‘Je moet volume draaien. Dus je hebt partijen nodig die hun productie hier willen onderbrengen.’ Hij noemt met name automotive en defensie als logische startpunten, sectoren waarin leverzekerheid en onafhankelijkheid zwaar wegen. ‘Als je als Europa zegt dat je autonoom wilt zijn, dan moet je ook bereid zijn om die productie hier te organiseren.’
Volgens Stokkermans zit daar ook de economische logica. ‘De halfgeleiderindustrie is vijf keer groter dan de markt voor semiconmachinebouw’, merkt hij op. ‘Je kunt hier wel machines ontwikkelen en die exporteren, maar als je zelf produceert, heb je vijf keer meer impact op het verdienvermogen van Nederland. En dan gaat het niet alleen om autonomie, maar ook gewoon om een businesscase.’
Van chiponderzoek naar toepassing
Als onderdeel van het LifePort Semicon-initiatief kijkt Richard van Wezel naar wat geavanceerde chiptechnologie daadwerkelijk mogelijk maakt. De directeur van OnePlanet Research Center en hoogleraar neurowetenschappen aan de Radboud Universiteit werkt op het snijvlak van semicon en toepassingen in gezondheidszorg en landbouw. ‘Je wilt als regio niet alleen goed zijn in het maken van chips’, zegt hij. ‘Je moet ook kunnen laten zien wat je ermee kunt.’
Binnen OnePlanet, een samenwerking tussen Radboud, WUR en imec, wordt die vertaalslag gemaakt. ‘We werken aan sensortechnologieën die bijvoorbeeld in de landbouw kunnen worden ingezet’, legt Van Wezel uit. ‘Denk aan het in kaart brengen van een boomgaard met behulp van sensoren en digital twin-technologie, zodat je gericht en met robots kunt snoeien. Of aan het meten van gassen als stikstof en methaan, niet alleen op het erf, maar ook in natuurgebieden.’ Dat soort toepassingen vraagt om de nieuwste typen chips. ‘Voor metingen met tuneable lasers on chip, of in het mid-infraroodgebied, heb je technologie nodig die er nog niet standaard is. Die moet je ontwikkelen én opschalen.’
Streamer: ‘Niet iets compleet nieuws optuigen, maar een schepje erbovenop doen’
‘De allernieuwste chiparchitecturen worden bijvoorbeeld bij imec ontwikkeld’, gaat Van Wezel verder. ‘Maar als je ze wilt toepassen, heb je partijen nodig die ze kunnen produceren en verpakken.’ Daarmee raakt zijn werk direct aan de plannen op de campus. ‘Packaging speelt een belangrijke rol in het opschalen van dit soort chips. En bedrijven zijn nodig om de productie op te schalen.’
OnePlanet werkt aan een slimme pil die je kunt inslikken om in het lichaam metingen te doen. ‘Die meet bijvoorbeeld de pH-waarde, temperatuur en redoxpotentiaal, een indicator voor infecties. Je kunt die pil volgen in het lichaam en zo heel gericht zien waar iets misgaat.’ Het project zit inmiddels in de fase van klinische trials en moet uitgroeien tot een nieuwe onderneming.
Als wetenschapper kijkt Van Wezel met zijn collega’s nog verder vooruit. ‘Een groot vraagstuk is het energieverbruik van chips’, zegt hij. ‘We sleutelen bijvoorbeeld aan neuromorphic computing, een techniek waarbij je probeert te leren van hoe het brein informatie verwerkt. Die doet dat namelijk veel efficiënter.’ Dat onderzoek zit nog aan de fundamentele kant, maar bepaalt wel waar de volgende generatie technologie vandaan komt.
Van Wezel ziet het LifePort-initiatief als een versnelling. ‘We waren al bezig met deze toepassingen’, zegt hij. ‘Maar de samenwerking die nu ontstaat, en bijvoorbeeld die packaging line waar ook imec expertise inbrengt, maakt het mogelijk om sneller op te schalen en nieuwe richtingen te verkennen.’ Daarbij kan ook het speelveld breder worden. ‘Bijvoorbeeld dual-use toepassingen in veiligheid en defensie.’
