Van schoonste plek tot grootste droom: hier ontstaan de chips van morgen
Het kloppend hart van de Brainportregio, maar dan in het klein: de cleanroom van de Technische Universiteit in Eindhoven. In deze ultraschone ruimte wordt geëxperimenteerd met het maken van nieuwe chips. Dinsdag 23 juni bestaat de universiteit 70 jaar. De vraag naar technisch personeel is zo groot, dat er een nog grotere cleanroom komt. "Dat wordt de parel van de campus", vertelt TU/e-professor en wetenschappelijk directeur van de cleanroom Erwin Kessels.
Stofvrij pak en slofjes aan en een mondkapje op: de cleanroom heeft wat weg van een plek waar een misdrijf is gepleegd. "De mensen die hier werken, kleden zich soms wel vijf keer per dag om", legt de wetenschappelijk directeur van de cleanroom uit.
Dit is de plek waar nog snellere en nog betere chips worden ontwikkeld. "Jouw telefoon nu is veel krachtiger dan die je tien jaar geleden in je hand had. Om nieuwe chips te maken moet je dit soort onderzoek doen en nieuwe chips ontwikkelen. Ons onderzoek is daarvoor de basis", legt hij uit.
Elk stofje, hoe minuscuul ook, kan het onderzoek helemaal verpesten. "Als er tijdens het maken een stofdeeltje op zo’n chip komt, kan deze het uiteindelijk niet doen. Dat wil je niet. Het produceren van een chip duurt soms wel drie maanden."
"Zie het als een taart bakken, daar zet je ook allerlei stappen."
In de cleanroom waan je je in een andere wereld, een walhalla voor mensen met smetvrees. De superschone ruimte is zo’n drie dubbelspel tennisvelden, 800 vierkante meter, groot. Via het plafond komt gezuiverde lucht de cleanroom binnen.
Alle lichaamsbeharing en kleding moeten bedekt zijn. Alles kan vuil mee de cleanroom in nemen. Kessels haalt heel voorzichtig met een pincet een grote spiegelachtige schijf uit een bak. "Dit is een plak silicium, het startmateriaal waar we chips van maken. Zo’n schijf kost ongeveer vijftig euro. Dat is nog vrij goedkoop", vertelt Kessels.
In de stofvrije ruimte staan meer dan tien verschillende grote grijskleurige bakken van machines. "Elk apparaat is een nieuwe stap in het proces om chips te maken. Een zo’n machine kost wel een miljoen."
Het maken van een chip gebeurt telkens in meerdere stappen. "Zie het als een taart bakken, daar zet je ook allerlei stappen. Dat gaat hier ook zo", begint Kessels.
"Een chip bestaat uit laagjes die je een voor een moet aanbrengen, waarna je het materiaal weer op bepaalde plekken weghaalt. Soms moet je het proces wel tien keer doorlopen, voordat je een chip hebt. Als de schijf vol is, zitten er misschien wel honderd chips van een vierkante centimeter op. Dan is ie goud waard."
- Onderzoekers in de cleanroom met een plak silicium, het startmateriaal voor chips (foto: Bart van Overbeeke/TU/e).
Dat is deze cleanroom ook voor de Brainportregio en de rest van Nederland. "We ontwikkelen hier nieuwe chips. Chips die met licht werken (fotonische chips, red.), maar ook met nieuwe materialen en kleinere onderdelen."
Zo is in deze ruimte ook SMART Photonics 'geboren'. "Het zaadje voor de fotonische chips is hier gelegd." De spin-off van de TU/e maakt chips die werken met licht in plaats van elektriciteit, waardoor deze sneller en duurzamer zijn. Het Eindhovense bedrijf telt inmiddels ruim 190 medewerkers.
"Deze cleanroom wordt de parel van de campus."
Regelmatig kijken bedrijven als ASML over de schouders van de onderzoekers mee. "Zij hebben soms concrete vragen. Niet voor morgen, maar misschien wel voor over tien jaar. Wij doen het onderzoek en zij gebruiken de resultaten om de volgende stap te kunnen zetten." Maar, zo zegt de directeur: "Het allerbelangrijkste wat wij hier doen is mensen opleiden voor bedrijven als ASML."
Om nog meer mensen af te kunnen leveren, 'krijgt' de TU/e over twee jaar een nieuwe cleanroom die anderhalf keer zo groot is. "We worden steeds afhankelijker van chips. Nu komt daar ook nog kunstmatige intelligentie (AI) bij. Onze hele moderne wereld is erop ingericht, dus ook wij moeten blijven vernieuwen", legt de wetenschappelijk directeur uit.
Het is dan ook niet zo vreemd dat een grote techspeler als ASML voor miljoenen meebetaalt aan die nieuwe ruimte. "Deze cleanroom wordt de parel van de campus: centraal en zichtbaar, zodat je van buitenaf kunt zien wat hier gebeurt. Dat is belangrijk om nieuwe studenten enthousiast te maken voor techniek. De Brainport is een van de meest vooraanstaande technische regio’s in de wereld."
Musk nodigt professor uit voor lessen over chipproductie
Dat de Brainportregio booming is als het gaat om chips en de productie daarvan blijkt wel uit een bijzondere uitnodiging van Elon Musks bedrijf SpaceX. Het bedrijf achter ruimteraketten, kunstmatige intelligentie en satellieten heeft professor Erwin Kessels gevraagd in Amerika een cursus te geven over chipproductie.
Musk wil in Texas een grote chipfabriek neerzetten. Daarmee wil hij supersnelle chips gaan produceren voor zijn bedrijven Tesla, SpaceX en AI-bedrijf xAI. Kessels is gespecialiseerd in atomic layer deposition (atoomlaagdepositie), een productietechniek waarmee heel dunne laagjes materiaal deeltje voor deeltje aangebracht kunnen worden. Die techniek speelt een belangrijke rol bij de productie van de meest geavanceerde chips.
