Nieuwe ‘pilot line’ wordt kraamkamer van fotonica-multinationals van de toekomst

Geïntegreerde fotonica is een opkomende technologie met een potentiële markt van honderden miljarden. Innovatieve mkb-ondernemingen lopen voorop in deze ontwikkeling, maar de R&D-kosten zijn een hoge drempel voor deze nog kleine bedrijven. Daarom realiseren 12 partners uit Noordwest-Europa een ‘open access’ pilot line die de kosten en tijd voor het maken van nieuwe producten drastisch verlaagt. Deze nieuwe faciliteit zal bijdragen aan het ontstaan van naar verwachting duizend nieuwe bedrijven en duizenden banen. Het project (OIP4NWE), van 14 miljoen euro, wordt ondersteund door het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling en ging deze week van start in Eindhoven.

Fotonica lijkt veel op elektronica, maar in plaats van elektronen gebruikt het licht (fotonen) als werkpaard. Fotonica gebruikt veel minder energie, het is sneller en het biedt een schat aan nieuwe mogelijkheden. Een van de belangrijkste problemen die fotonica helpt op te lossen, is het exploderende energieverbruik van datacenters, doordat fotonische microchips veel minder energie verbruiken dan hun elektronische voorgangers. Een ander voorbeeld van fotonicatoepassingen is een zeer nauwkeurig monitoringsysteem voor vliegtuigvleugels, bruggen of hoge gebouwen.

Na twee decennia van fundamenteel fotonicaonderzoek komen de eerste bedrijven nu van de grond die fotonische geïntegreerde schakelingen produceren (photonic integrated circuits, PIC’s). Maar slechts mondjesmaat, onder meer door de hoge kosten voor R&D. Niet alleen vereist de PIC-productie dure hightech-apparatuur die is geïnstalleerd in cleanrooms, de productieprocessen hebben momenteel nog steeds een hoge uitval en zijn traag. Dit was werkbaar voor fundamenteel onderzoek, maar niet voor commerciële R&D. Het ‘technology readyness level’, wat een schaal heeft van 1 tot 9, moet worden opgekrikt van de huidige 4 naar 7.

Het nieuwe project, geleid door de TU Eindhoven, bestaat uit de realisatie van een efficiënte pilot line voor gedeeld gebruik door het Europese mkb. De uitval en de doorlooptijd van deze lijn zal veel lager zijn dan de huidige productiefaciliteiten, wat al met al moet leiden tot veel lagere kosten voor de ontwikkeling van nieuwe fotonische producten. Het project zou binnen tien jaar na realisatie moeten helpen om duizenden banen te creëren.

Het front-end-proces (productie van PIC’s op wafers) zal worden ondergebracht in het bestaande NanoLab van TU Eindhoven. PIC’s van verschillende bedrijven worden op één wafer gecombineerd om de kosten laag te houden. Het back-end-proces komt bij de Vrije Universiteit Brussel (optica voor bundelvorming en lichtkoppeling) en het Ierse Tyndall National Institute (assemblage van verbindingen met glasvezels en elektronica). Alle stappen vereisen precisie op nanoschaal om productgebreken te voorkomen.

De eerste fase van het project is de installatie van apparatuur. In de tweede fase komt de automatisering van de apparatuur tot stand. De derde fase bestaat uit intensief industrieel onderzoek samen met fabrikanten van de apparatuur om nieuwe processen te optimaliseren en te ontwikkelen. De productielijn zou volledig operationeel moeten zijn in 2022. Als eerste stimulans van de deelname van het MKB komt er een voucherplan voor externe mkb-bedrijven.

De andere betrokken partijen zijn de bedrijven Aixtron (Duitsland), SMART Photonics, VTEC Lasers & Sensors, Technobis Fiber Technologies (allen Nederland), mBryonics Limited (Ierland), Oxford Instruments nanotechnology Tools (Verenigd Koninkrijk), clusterorganisaties Photonics Bretagne (Frankrijk), Cluster NanoMikroWerkstoffePhotonik.NRW (Duitsland) en Photon Delta Cooperatie (Nederland).

Het project heeft een totaalbudget van 13,9 miljoen euro, waarvan 8,3 miljoen wordt verstrekt door de EU. De rest komt van de deelnemende partijen.