Dit jaar heeft het Nederlandse fotonica-ecosysteem grote stappen gezet: een Nationale Agenda Fotonica is gelanceerd en een publiek-privaat investeringsplan is goed voor 242 miljoen euro in acht jaar. Op diverse plaatsen wordt gewerkt aan opschaling van de capaciteit voor de productie en packaging van geïntegreerde fotonische chips. Klap op de vuurpijl: Technobis kreeg een grote order voor de levering van zijn fiber-optische sensingsystemen.
Een fiber-optisch sensingsysteem van Technobis. Foto: Technobis
‘Hoe meer chips/wafers er geproduceerd worden, hoe sneller het proces stabiel is’
Geïntegreerde fotonische chips hebben een veel hogere capaciteit en een veel lager energieverbruik (en minder warmteontwikkeling) dan de huidige elektronische chips. Toepassingen liggen in data- en telecommunicatie en in sensing voor sectoren zoals lucht- en ruimtevaart, gezondheidszorg en hightech. Nederland loopt wereldwijd voorop in de ontwikkeling en toepassing van die geïntegreerde fotonica. Nu de technologie op doorbreken staat, is het hoog tijd voor een gezamenlijke agenda. Dit voorjaar lanceerde clusterorganisatie PhotonDelta, brancheorganisatie PhotonicsNL en Dutch Optics Centre (een initiatief van TU Delft en TNO) de Nationale Agenda Fotonica. Doelstelling: ‘De toepassing van fotonicatechnologieën voor het oplossen van maatschappelijke uitdagingen en het creëren van nieuwe bedrijvigheid intensiveren en versnellen’. Naast innovatieprogramma’s bevat de agenda plannen voor internationale branding en is er aandacht voor opleiding. Hartje zomer verzilverde PhotonDelta deze agenda door een publiek-privaat investeringsplan voor 242 miljoen euro in acht jaar te presenteren. Daarmee geeft het Nederlandse fotonica-ecosysteem invulling aan de in het regeerakkoord gemaakte afspraken over investering in technologische en economische ontwikkelingen rond geïntegreerde fotonica.
ASML financiert opschaling
Een broodnodige actie in dit verband is opschaling van de productiecapaciteit voor fotonische chips. In zowel Enschede als Eindhoven zijn daarvoor belangrijke stappen gezet. Deze zomer werd bekend dat het Zuid-Koreaanse Magic Micro, producent van elektronische componenten, een meerderheidsbelang heeft genomen in LioniX International. Dit Enschedese bedrijf, voortgekomen uit de Universiteit Twente (UT), heeft zich ontwikkeld tot bouwer van fotonische modules. Dankzij de toegang tot het technologieportfolio van Magic Micro kan LioniX de mogelijkheden voor elektronische integratie en packaging van zijn modules verder uitbreiden. Bovendien heeft LioniX nu toegang tot de hoogvolume-productiecapaciteit van Magic Micro op 6- en 8-inch wafers. Voor de packaging en assemblage van fotonische chips en modules zette LioniX in 2017 al dochterbedrijf PhiX op, dat er een lijn voor bouwt in de High Tech Factory op de UT-campus.
In Eindhoven heeft SMART Photonics, spin-off van de TU/e, sinds 2015 een pilot-productielijn voor fotonische chips op de High Tech Campus. Voor opschaling haalde het bedrijf dit najaar zes miljoen euro aan nieuw kapitaal op. ‘Daarmee kunnen we zowel de stabiliteit als de robuustheid van onze processen verbeteren en een stevige basis leggen voor de volgende stap naar een volledige productiefabriek’, verklaarde cfo Robert Feelders. Daarnaast zetten bestaande beleggers in SMART Photonics leningen voor in totaal 4,5 miljoen euro om in aandelen. Onder hen ASML, de Veldhovense bouwer van (elektronische) chipmachines die ook prima geschikt zijn voor fotonische chips. Natuurlijk was Feelders blij met de stap van ASML. ‘Het getuigt van vertrouwen in ons bedrijf en onze nieuwe technologie en verstevigt onze financiële positie. Dit alles geeft ons de ruimte voor verdere groei richting 2020, wanneer we met de massaproductie van fotonische chips willen starten.’
Voor opschaling haalde het bedrijf dit najaar zes miljoen euro aan nieuw kapitaal op. ‘Daarmee kunnen we zowel de stabiliteit als de robuustheid van onze processen verbeteren en een stevige basis leggen voor de volgende stap naar een volledige productiefabriek’, verklaarde cfo Robert Feelders.
Mega-order
Op dit moment is SMART Photonics nog bezig de productieprocessen te optimaliseren en valideren. Daarvoor moeten de nodige testproductieruns worden uitgevoerd. PhotonDelta stelt daarvoor geld beschikbaar. Technobis maakt graag van deze testproductiecapaciteit gebruik. Dat heeft alles te maken met de grote order die het Alkmaarse bedrijf onlangs scoorde. Tien jaar werkt pionier Pim Kat met zijn Technobis nu aan de ontwikkeling van geïntegreerde fotonica; in totaal heeft hij al achttien miljoen euro geïnvesteerd. Hij mikt op toepassingen voor sensing – in medische instrumenten, precisiemachines, grote bouwwerken zoals bruggen en torenflats, en vliegtuigen en helikopters. Zo onderzocht Technobis met steun van ASML de inzet van geïntegreerde fotonica voor de monitoring van mechanische en thermische vervormingen in lithografiemachines. In die machines kan de kleinste vervorming al invloed hebben op de nauwkeurigheid van het lithografieproces. Tot installatie van Technobis’ systemen in de ASML-machines leidde dat nog niet. Maar nu heeft Technobis dan toch zijn slag geslagen, dankzij een grote order voor fiber-optische sensingsystemen uit een andere hoek. Die systemen bestaan uit lange glasvezels, voorzien van geïntegreerde sensoren gekoppeld aan fotonische chips van Technobis, voor de verwerking van de lichtsignalen uit die fibers. Zolang de contractuele details nog niet zijn geregeld, kan Kat geen klantnaam en toepassing noemen.
Testruns
‘Nadat we een succesvolle test met een fiber en onze chip had gedaan, vroeg de klant of de chip ook acht fibers met elk wel duizend geïntegreerde sensoren kon uitlezen’, verklaart Kat. ‘Dat is echt op de grens van wat met signaal-multiplexing mogelijk is. Kan niet, dacht ik, maar toen gesuggereerd werd dat onze concurrent het wel kon, ben ik in mijn schuur gaan schetsen en puzzelen. Daarover sprekend met onze researcher zei die dat het mogelijk was. Vervolgens hebben we dat binnen vier weken uitgewerkt en aan de klant laten zien. En toen bleek dat wij de enige waren die deze oplossing kan bieden.’ Nu moet Technobis nog dit jaar de eerste ‘echte’ prototypes leveren. Voor de productie brengt de opschaling bij Smart Photonics uitkomst. ‘Met geld van PhotonDelta gaan zij veertig wafers produceren die helemaal vol zitten met onze chips. Bij die testruns heeft het hele ecosysteem baat en als dat toch moet gebeuren, dan maar met onze chips. Samen met designer Bright Photonics hebben we wel twintig designvariabelen voor onze chip op die wafers uitgeprobeerd. Daar komen zeker geschikte chips uit. Dat scheelt ons veel ontwikkeltijd en geld. Momenteel werken er bij ons tien mensen aan en dat kunnen wij niet allemaal zelf voorfinancieren.’
Alleen dit jaar al heeft Technobis één miljoen euro in de ontwikkeling gestoken. ‘Het commitment van het ministerie van Economische Zaken, PhotonDelta en onze partners was heel belangrijk voor het vertrouwen van de klant in onze oplossing. Zo kan Nederland het Silicon Valley van de fotonica worden.’ Zelf levert Technobis daar een stevige bijdrage aan. ‘We zijn een packaging foundry gestart en gaan die ook inzetten voor derden die toepassingen voor telecom, datacom en sensing ontwikkelen. Verder doen we testen, evaluaties en co-design van sensorchips voor niet-concurrerende applicaties. Nu al zijn drie nieuwkomers uit ons land daarop ingehaakt. Alles met het doel om het ecosysteem snel te doen groeien. Hoe meer chips/wafers er geproduceerd moeten worden, hoe sneller het proces stabiel is. En hoe hoger de yield, hoe goedkoper de chips.’
Naar 1 miljard
De ‘mega-order’ die Kat heeft binnengehaald, betreft nog relatief kleine aantallen. Maar hij ziet de fantasie van de engineers bij de klant al op hol slaan. ‘Als je er dit mee kunt, dan kan dat ook’, bedenken ze. Zo is er een hele reeks sensorsystemen die door onze oplossing kan worden vervangen.’ Breekt geïntegreerde fotonica vervolgens in de medische wereld door, dan gaat ook Kats verbeelding met hem op de loop. Dan kan Technobis zomaar ‘in 2025 een omzet van een miljard euro behalen.’
Als geïntegreerde fotonica ook in de medische wereld doorbreekt, kan Technobis zomaar ‘in 2025 een omzet van een miljard euro behalen’, denkt Pim Kat. Foto: Sam Rentmeester
