Geroemd als 'het nieuwe goud', maar wat zijn fotonische chips eigenlijk?

Wat zijn fotonische chips?

Fotonische chips zijn "gewoon hetzelfde" als elektronische chips, legt Michael Heck, hoogleraar aan de Technische Universiteit Eindhoven, uit. Het bestaat uit kleine stukjes hardgeleider materiaal, "plakjes" van een paar vierkante millimeter. In tegenstelling tot elektronische staan er transistoren op. "In fotonische chips staan er kleine lichtbronnen op kleine schakelaartjes, kleine fotodetectoren. En in plaats van met elektrische stroompjes werken wij met lichtkanaaltjes."

Hoe werkt het?

Er kan licht mee gemaakt worden en stroom doorheen gestuurd worden. Wat er volgens Heck in feite mee kan, is meer bits en bytes door het glasvezelnetwerk "duwen". Aangezien we steeds meer data willen gebruiken en verwerken, kunnen fotonische chips daarbij helpen. Bovendien is het "veel energie-efficiënter" dan elektronische chips, gaat Heck verder.

Hoe wordt het gemaakt?

Fotonische chips worden op dezelfde manier gemaakt als hun elektronische evenknie, maar er wordt indium fosfaat aan toegevoegd. Het proces is dus net iets anders en bestaat uit 400 stappen, legt Johan Feenstra, CEO van SMART Photonics, uit. "Ze zijn vaak één millimeter groot en dan op op een een paar millimeter vierkant zitten misschien wel 400 verschillende optische componenten."

Welke toepassingen kent het?

Met een toenemende vraag naar data-opslag, worden er alsmaar meer datacenters opgezet. Daar zijn kernreactors voor nodig, omdat zo'n center enorm veel energie gebruikt. Fotonische chips hebben minder energieverbruik, wat belangrijk is voor de toekomst, vertelt Feenstra. "Ik denk dat dat een van de belangrijkste tools is waar we nu aan werken."

Ook in de gezondheidszorg kan het worden gebruikt. "Als we sensoren kunnen maken waarmee we onze gezondheid goed kunnen volgen, waarmee we medicijngebruik kunnen aanpassen op persoonlijk niveau, al dat soort zaken, is dat natuurlijk belangrijk voor de toekomst. Ook met het verouderen van de maatschappij, bijvoorbeeld."

Kunstmatige intelligentie

AI wordt getraind met heel veel data, maar die data moet wel een chip "in en uit" gaan, vertelt Heck. "Dat gaat op een gegeven moment niet meer door die kleine metalen pootjes die normaal onder het chip hangen." Op dat gebied kunnen fotonische chips ook een rol gaan spelen.

Chips act

In Europa en Nederland wordt er enorm geïnvesteerd in de ontwikkeling van chips onder de Chips Act. "In heel veel landen wordt aan verschillende technologieën gewerkt", verklaart Heck. Dat betekent dat er wordt gekeken naar nieuwe technieken, bouwblokken, lezertjes en dergelijke die in de toekomst op moeten komen, met als doel om het uiteindelijk goedkoper te maken en bij meer eindgebruikers te brengen.

Wanneer dat zo is, zal de ontwikkeling van fotonische chips gaan leiden tot meer werkgelegenheid en innovaties in Nederland. "Dat is een heel breed scala aan mensen die bij ons aan de slag kunnen", verzekert Feenstra.

Wereldleider

De overheid toont ook veel "goodwill" en investeert zo'n 450 miljoen in deze innovatie. Met de overheid als "eerste klant" zijn er twee voordelen, vertelt Heck. "Ten eerste dat je weet wat je wil. Dus je begeleidt dat heel goed, dat proces. En ten tweede natuurlijk dat je het gaat kopen. Dus op het moment dat je succesvol die chipjes kunt bouwen, heb je al iemand die het gaat kopen."

Tegelijkertijd is er veel meer geld nodig om de race in de ontwikkeling van deze chips in Nederlands voordeel te krijgen. "Nederland kan wereldleider worden als we goede keuzes maken", zegt Heck. "En als er goed samenwerkt wordt binnen Europa, wat ook belangrijk is voor dat hele ecosysteem, inclusief eindgebruikers, kan Nederland zeker meespelen en globaal meespelen. Dus leidend zijn in chip-manufacturing."