ENGINEERINGNET.BE - Door de rap toenemende digitalisering voldoen traditionele chips al bijna niet meer. "We versturen continu een gigantische hoeveelheid data over en weer", aldus professor Martijn Heck van TU Eindhoven.
"Zeker nu de ontwikkeling van AI exponentieel groeit. Al die apparaten en datacenters werken met chips en daarop wordt data elektronisch via metalen pinnetjes doorgestuurd."
"Er moet nu al zoveel data doorheen dat het bijna niet meer door die pinnetjes past. Op een gegeven moment moet je die pinnetjes vervangen door lichtkanaaltjes. Dat betekent dat die chips ook fotonica moeten bevatten, om alle data aan en af te voeren.”
Een andere uitdaging is dat de steeds kleiner wordende onderdelen op chips, zoals transistoren, inmiddels de grootte van een atoom benaderen. “Op een elektronische chip zitten hypothetisch gezien wel 160 miljoen transistorradio’s”, visualiseert hoogleraar Peter Baltus van TU Eindhoven.
Naar de fabricagemethoden om op steeds kleinere schaal zulke componenten te maken, lopen ook onderzoeken binnen deze universiteit. Desondanks speelt die beperking mee bij de behoefte aan een nieuw type chips die de groei van het dataverkeer kan bijbenen.
De werelden van het ontwerpen van chips, processen en materialen, en de apparatuur moeten daarvoor samenkomen. Heck: “De chip is al de meest geavanceerde technologie ooit en nu moeten we naar een hybride variant, die nog complexer is."
Hieraan werkt momenteel het EU-project INSPIRE, onder leiding van Heck, waarin een schaalbare, robuuste en kostenefficiënte printtechniek wordt ontwikkeld voor zo’n hybride chip.
“Je kunt chips op verschillende manieren met elkaar combineren. Het makkelijkste is om twee verschillende chips naast elkaar te leggen en met kleine draadjes ertussen letterlijk een bruggetje te maken."
"Of je legt ze op elkaar met kleine soldeercontactjes zodat je verticale elektrische verbindingen krijgt. In INSPIRE leggen we ook chips op elkaar, maar dan om verticaal optische verbindingen te krijgen. Daarvoor heb je zeer nauwkeurige apparatuur nodig.”
Heck: "Zulke fotonische-elektronische chips zijn bedoeld voor communicatie in bijvoorbeeld datacenters, waar servers met elkaar verbonden zijn via optische glasvezels. Of voor sensoren die onderdelen in vliegtuigvleugels, bruggen of wegen meten zodat we weten of daar iets fout zit. Dat gaat ook via glasvezels, dus belangrijk om daar de juiste chips voor te hebben.”
De enorme vlucht die sensoren nemen in allerlei toepassingen, zoals automotive, internet of things en wearables, leidt zo tot een grote behoefte aan het combineren van verschillende technologieën op chips. Heck: “Het kost tien tot vijftien jaar om dit te ontwikkelen, dus daar zit de urgentie.”
