Aan de zuidrand van de High Tech Campus in Eindhoven verrijst een industriële proeffabriek voor fotonische chips. Onderzoeksorganisatie TNO werkt daar aan een productielijn die chips produceert die data versturen met licht in plaats van stroom. De faciliteit moet de Europese technologiesector van cruciale capaciteit voorzien.
Door de snelle opkomst van kunstmatige intelligentie en zware datacenters lopen traditionele elektronische chips tegen hun thermische en fysieke grenzen aan. Fotonica lost dat knelpunt op door aanzienlijk hogere snelheden te combineren met een veel lager energieverbruik. Waar twee jaar geleden nog twijfel bestond over de marktvraag, melden klanten zich nu in grote aantallen bij het consortium rond TNO en partnerbedrijf SMART Photonics.
Strenge precisie zonder kortere routes
De ruwbouw van de nieuwe fabriek wordt uitgevoerd door bouwbedrijf BAM en ligt op schema om in mei volgend jaar te worden opgeleverd. Toch waarschuwt TNO dat de werkelijke ingebruikname daarna nog de nodige tijd vraagt.
Hoewel techbedrijven aandringen op snelle beschikbaarheid van productiecapaciteit, weigert TNO stappen over te slaan. Volgens Boudewijn Docter van TNO is betrouwbaarheid in een industriële omgeving doorslaggevend. Waar in een academisch laboratorium ruimte is voor mislukkingen, eist de halfgeleiderindustrie keiharde statistische processtabiliteit voordat bedrijven hun ontwerpen in grote volumes durven toevertrouwen aan een fabriek.
Stappenplan naar commerciële productie
Om aan de strenge kwaliteitseisen van chipontwerpers te voldoen, hanteert TNO een strakke tijdlijn voor de inrichting van de cleanroom:
- Eind volgend jaar: Alle specialistische machines moeten zijn geplaatst en individueel zijn gevalideerd binnen de cleanroom.
- 2028: Integratie van honderden afzonderlijke productiestappen tot één vloeiend proces, waarbij de lijn overschakelt van 4-inch naar 6-inch wafers.
- 2029: De eerste projecten worden gedraaid voor consortiumpartners binnen het Europese PIXEurope-programma.
- 2030: Volledige en grootschalige commerciële exploitatie van de pilotlijn.
Bestaande machines aangepast voor indiumfosfide
Voor de inrichting van de proeffabriek maakt TNO grotendeels gebruik van gevestigde apparatuurleveranciers uit de halfgeleiderwereld. Zo zijn bestellingen geplaatst voor lithografiesystemen van ASML, groeisystemen van AIXTRON en etsapparatuur van KLA en Oxford Instruments.
De machines van chipmachinemaker ASML worden aangepast om te kunnen werken met indiumfosfide in plaats van het gangbare silicium. Daarnaast worden de apparaten toegesneden op wafers van 6 inch, terwijl traditionele siliciumfabrieken doorgaans op grotere formaten draaien.
De uiteindelijke pilotlijn is berekend op een capaciteit van ongeveer 20.000 6-inch wafers per jaar. Zodra de ruwbouw van het pand is afgerond, start de installatie van de luchtbehandeling en apparatuur om de overstap naar stabiele massaproductie voor te bereiden.
