© ASML
Meest complexe machine ter wereld moet beste computerchips ooit gaan maken, onder wakend oog van Limburger
De meest complexe machine ter wereld. Zo wordt het High NA-toestel genoemd van het Nederlandse techbedrijf ASML dat computerchips moet gaan printen met een precisie van een paar nanometers, oftewel miljoensten van een millimeter. Limburger Peter Vanoppen leidt het miljardenproject in goede banen.
De wereld krijgt zijn honger naar computerchips niet gestild. Analisten verwachten dat de chipindustrie de komende jaren zal groeien van 600 naar 1.000 miljard euro. Het verbeteren van microchips is daarbij essentieel omdat mensen steeds kleinere, maar krachtigere en snellere elektronische apparaten willen. In de wereld van halfgeleiders geldt de zogenaamde wet van Moore: het aantal schakelaars op een chip verdubbelt elke twee jaar, terwijl de kosten gelijk blijven of verminderen. Dat leidt tot een constante technologische vooruitgang. Maar om dat te blijven volhouden, zijn er wel steeds kleinere en dus krachtigere microchips nodig.
Medewerkers van ASML werken in een cleanroom aan de High NA-machine. — © ASML
Het Nederlandse bedrijf ASML uit Veldhoven, vlak bij Eindhoven, bouwt al jaren lithografiemachines om computerchips te maken. Het systeem werkt zoals de diaprojector van weleer. Niet met dia’s, maar met maskers. Die worden gebruikt om laag voor laag een patroon te projecteren op een silicium schijf. Door de lijnen dichter op elkaar te drukken, passen er ook meer schakelaars op hetzelfde oppervlak en kan je dus krachtigere chips maken. ASML bouwt al jaren zogenaamde EUV-lithografiemachines, waarbij de afkorting staat voor extreem ultraviolet. EUV-licht komt echter niet voor in de natuur. Het ontstaat wanneer een zware laser 50.000 keer per seconde op een minuscuul druppeltje tin vuurt. Het kostte ASML 20 jaar om de technologie helemaal op punt te krijgen.
AI is drijfveer
“De nieuwe High-NA-machine borduurt verder op hetzelfde principe”, zegt de woordvoerder van ASML. “Hoe kleiner, hoe beter. Dat is het motto in onze sector. De allerkleinste details die de High NA-machine kan afbeelden zijn 8 nanometer groot, of 8 miljoenste van een millimeter. Bij de vorige generatie EUV-machines was dat nog 13 nanometer. Het verschil lijkt klein, maar in onze industrie is dat een wereld van verschil. Het betekent dat je bijna drie keer meer schakelaars op hetzelfde oppervlakte kunt plaatsen. Als je weet dat er vandaag al microchips bestaan die miljarden schakelaars hebben, dan zullen die nieuwe chips een heel stuk krachtiger worden. De grootste drijfveren om steeds betere chips te maken, zijn artificiële intelligentie, zelfrijdende wagens en de mobiele markt. Ze zijn ook nodig om alle data in de vele cloudtoepassingen in goede banen te leiden.”
Een prentje om in te kaderen voor techneuten. — © ASML
Het prototype van de machine staat momenteel opgesteld in een stofvrije cleanroom van de Nederlandse computerchipsfabrikant ASML in Veldhoven. Kader de foto in en je hebt een meesterwerk van titanium, roestvrij staal en ultragladde spiegels. Veertien meter lang, vier meter hoog en vier meter breed. 150 ton op de weegschaal, 400 miljoen op het prijskaartje. Een Star Wars-fan herkent hierin misschien wel de krachtbron van een ruimtetuig voor interstellaire verplaatsingen. Om maar te zeggen, de machine spreekt tot de verbeelding.
Dure spiegels
Cruciaal in het High-NA-verhaal is de samenwerking met Zeiss, de Duitse leverancier van het optische systeem. Dat bestaat uit een speciale lens en ultragladde spiegels om het EUV-licht te weerkaatsen. De NA is de afkorting voor numerieke apertuur, vakjargon voor de lensopening. Als je die vergroot, kun je nog scherpere beelden maken en dus schakelaars dichter op elkaar projecteren. Om deze optische onderdelen te kunnen produceren, moest Zeiss eerst een geavanceerd laboratorium bouwen van bijna 1 miljard euro. De spiegels kosten zelf miljoenen euro’s per stuk omdat ze zo glad gepolijst zijn: de laatste oneffenheden worden er atoom voor atoom vanaf geschoten.
ASML werkte voor de ontwikkeling van de High NA-machine samen met het Duitse bedrijf Zeiss. — © ASML
De geboren Limburger Peter Vanoppen is binnen ASML verantwoordelijk voor het High NA-project. “De High NA-machine is zo ontworpen dat we de belangrijkste onderdelen los van elkaar kunnen testen zonder dat we het hele apparaat daarvoor in elkaar moeten zetten”, zegt Vanoppen in de Nederlandse krant NRC.
Zeven vrachtvliegtuigen
Het modulesysteem maakt het mogelijk om tegelijkertijd High NA-machines op te bouwen bij ASML in Veldhoven en bij de Amerikaanse chipfabrikant Intel, de eerste klant van deze machine. Het toestel is zo omvangrijk dat het vervoerd moet worden in 13 containers en 240 kratten. Zeven grote vrachtvliegtuigen zijn in totaal nodig om alles te verplaatsen. De machine opbouwen en afstellen is een werk van maanden voor een team van ongeveer 250 mensen.
Voor beide bedrijven breekt nu een cruciale fase aan. Intel durfde destijds de sprong naar de EUV-technologie nog niet maken. De concurrenten in Zuid-Korea (Samsung) en Taiwan (TSMC) wel en konden daardoor meer geavanceerde chips op de markt brengen dan hun Amerikaanse concurrent. Intel hoopt nu - door als eerste te kiezen voor de High NA-machine - weer een koppositie in de wereldchipmarkt te pakken. Als alles naar wens verloopt, zouden in 2026 de eerste telefoons of computers uitgerust worden met de eerste chips die met High NA gemaakt zijn.
