Terug naar insights

De ontwikkeling van next-gen chiptechnologieën

De EU investeert flink in de ontwikkeling en productie van halfgeleiderchips. Met de juiste omgevingscondities en contaminatieniveaus garanderen we dat deze labs en cleanrooms zijn ingericht voor toekomstige technologieën.

Van 3D en kwantum tot fotonica. Hoe de chiptechnologieën van de toekomst er precies uit gaan zien, weet niemand. Toch is het cruciaal om nu al de fundamenten te leggen. Zo bouwen we faciliteiten die ook over 20 jaar nog functioneel en operationeel zijn, terwijl we het Europese halfgeleider-ecosysteem versterken.

De European Chips Act: Onderzoek en productie in Europa versterken en uitbreiden

De dominante positie van Azië, met name Zuid-Korea, Taiwan en opkomende in China, in de chiptechnologie en -productie vormt een strategische uitdaging voor Europa. In 2020 werden er wereldwijd 1 triljoen microchips geproduceerd, waarvan slechts 10% afkomstig uit de Europese Unie. Tegelijkertijd is de afhankelijkheid van deze chips toegenomen in essentiële industriële sectoren zoals cloudtechnologie, IoT (Internet of Things), ruimtevaart en defensie.

Met de invoering van de European Chips Act op 21 september 2023 zet Europa belangrijke stappen om zijn positie in de halfgeleiderindustrie te versterken. Naar verwachting zal er tot 2030 zo’n €15.8 biljoen geïnvesteerd worden. Deze investeringen zijn specifiek gericht op 2 belangrijke doelen die het Europese halfgeleider ecosysteem versterken:

  1. De hoogwaardige productie van halfgeleiderchips naar Europa halen;
  2. Investeren in onderzoek om de nieuwe chiptechnologie te ontwikkelen.

Toch is financiering alleen niet voldoende. Specialistische kennis is nodig voor het ontwerpen van faciliteiten die niet alleen nu, maar ook in de toekomst, functioneel blijven (future-ready). Bij Deerns doorgronden we daarom eerst samen met de opdrachtgever de technologieën en processen binnen hun laboratoria en cleanrooms. Zo anticiperen we op huidige en mogelijke toekomstige technologieën.

Faciliteiten klaarmaken voor next-gen chiptechnologieën

Miniaturisatie en 3D integraties staan centraal in de ontwikkeling van de, nieuwe chiptechnologieën. Op dit moment werken we al op atomaire-schaal; de chip in de nieuwste IPhone is slechts enkele nanometers groot. We komen steeds dichter bij het punt dat we voorbijgaan aan Moore’s Law, en de afmetingen van de chips de fysieke, atomaire grenzen naderen. De komende decennia zullen daarom ook gericht zijn op nieuwe, aanvullende technologieën, zoals 3D integratie, fotonica, kwantumcomputing en het gebruik van DNA-structuren. De integratie daarvan met nieuwe, slimmere computingtechnologieën is daarbij essentieel. Nieuwe labs en cleanrooms moeten ook voor dit type onderzoek kunnen worden ingericht.

Contaminatiebeheersing op het hoogste niveau

Met de verdere miniaturisering en toekomstige innovaties neemt ook de complexiteit van deze faciliteiten enorm toe, met als gevolg: een hoge diversiteit aan eisen en voorzieningen die getroffen moeten worden. Doordat de processen op een steeds kleinere schaal plaatsvinden, zijn deze ook gevoeliger voor effecten van buitenaf. Een lichte trilling voelt op nano-niveau als een aardschok en een klein stofdeeltje in de ruimte is als een meteoor die op de aarde neerslaat.

De invloeden waarmee een lab of cleanroom in ieder geval rekening moet houden zijn:

  • Trillingen (omgeving, gebouw, lucht)
  • Elektromagnetische straling (EMC) en interferentie (EMI)
  • Chemische verontreinigen (lucht, materialen, gassen, vloeistoffen)
  • Stofdeeltjes
  • Temperatuur en luchtvochtigheid

Naast de toenemende diversiteit neemt ook de striktheid toe. We stellen de hoogste eisen aan cleanrooms, de omgeving, gebouwen en technische voorzieningen – en met de komst van next-gen technologieën wordt dit alleen maar urgenter. Hoogwaardige, integrale contaminatiebeheersing is cruciaal om toekomstbestendige faciliteiten te bouwen.

Op weg naar een duurzame halfgeleiderindustrie

“Hoe kleiner en complexer de halfgeleiderchip wordt, hoe meer energie en bedrijfsstoffen er nodig zijn om deze te produceren,” zegt Erik Renkens, Unit Director Life Sciences NL bij Deerns. “Veel van onze opdrachtgevers zijn actief om hun duurzaamheidsdoelen aan te scherpen, waarbij rekening wordt gehouden met wet- en regelgeving.”

Onze Sustainability Consulting experts kunnen de CO2-voetafdruk van next-gen ontwerpkeuzes analyseren en optimaliseren. Daarnaast worden in labs en cleanrooms steeds vaker voorzieningen geplaatst om grondstoffen (zoals water en gassen) te hergebruiken.

Next-gen technologieën leggen de nadruk op cleanrooms en de omliggende ecosystemen zoals gebouwen en technische faciliteiten. Hier is hoogwaardige, geïntegreerde verontreinigingscontrole essentieel om halfgeleiderfaciliteiten toekomstbestendig te maken.

Let’s talk

Erik Renkens

Unit Director Electronics

Array