Miljoenenproject optische chips opstap naar miljardenmarkt
Geplaatst: 18 oktober, 2010
Afgelopen week was de aftrap van het internationale R&D-project
PARADIGM. Dit project, geleid door de TU Eindhoven, gaat ontwikkeling
en productie van optische chips standaardiseren, waardoor ze veel
goedkoper worden. Het moet de deur openen naar een nieuwe markt, die
tientallen miljarden euro groot is.
Een optische chip. De echte afmetingen zijn 4,5 bij 5,5 millimeter.
Ook komen door het project allerlei nieuwe producten binnen handbereik.
De kosten van het project zijn 13 miljoen euro, waarvan het leeuwendeel
van de EU komt.
Optische chips, chips die werken met lichtsignalen in plaats van
elektronische signalen, zijn hard nodig om het alsmaar groeiende
internetverkeer te kunnen verwerken. Maar ook de steeds grotere
datastromen in computers en in processoren met tientallen rekenkernen
hebben optische componenten nodig. Het grote dataverkeer loopt al via
lichtsignalen - in glasvezels - maar in knooppunten is de
signaalverwerking nog elektronisch. En die knooppunten lopen tegen hun
grenzen aan. Optische schakelingen, ofwel 'photonic devices', moeten
hier de oplossing voor gaan bieden.
Een paar cent
Het project PARADIGM (Photonic Advanced Research and Revelopment for
Integrated Generic Manufacturing) moet ervoor zorgen dat die oplossing
betaalbaar is. Aan het project nemen zestien partijen deel, waaronder
bedrijven, universiteiten en kennisinstellingen. Oclaro, Alcatel-Thales
III-V Lab, Fraunhofer instituut, Philips Miplaza, CIP, Gooch&Housego,
Linkra, de universiteiten van Cambridge, Chalmers, Milan and
Eindhoven, en drie design software bedrijven. De Technische
Universiteit Eindhoven is de projectcoördinator, via
TU/e-onderzoeksschool COBRA.
De grootste bottleneck voor de grootschalige toepassing is momenteel
het prijsniveau voor het ontwikkelen en het fabriceren van optische
chips. Dat is hoog in vergelijking met normale, elektronische chips.
Meint Smit, TU/e-hoogleraar Optische communicatietechnologie (faculteit
Electrical Engineering): "Micro-elektronica kost een paar cent per
vierkante millimeter chip, doordat de technologie enorm
gestandaardiseerd is. En de ontwikkelingkosten zijn laag doordat er
geavanceerde software is om de chips snel en nauwkeurig te kunnen
ontwerpen. Dat willen wij ook bereiken met photonic devices." Door
standaardisatie van de ontwerpmethodes en de productietechnieken moeten
vooral producten die niet in groot volume gemaakt worden, meer dan een
factor tien goedkoper worden. Bovendien kunnen bedrijven veel sneller
prototypes maken en producten naar de markt brengen. Smit verwacht dat
binnen zes jaar een groot deel van alle optische chips op deze
gestandaardiseerde manier gemaakt kan worden.
Tientallen miljarden
Door die goedkopere productie worden ook nieuwe producten
levensvatbaar. Een voorbeeld is de fibersensor. Die kan gebruikt worden
voor het meten van allerlei zaken, zoals spanningen in bruggen,
vliegtuigen of windmolenbladen, en tijdig waarschuwen voor
overbelasting. Het duurste deel is nu nog de optische uitleesunit, maar
die zal door integratie danig in prijs omlaag gaan. Maar de
onderzoekers voorzien ook toepassingen in medische instrumenten en in
computers. Al met al gaat het om een markt die tien procent van de
omvang van de micro-elektronicamarkt kan bereiken, schat hoogleraar
Meint Smit. Daarmee zou het gaan om tientallen miljarden aan omzet.
Smit verwacht dat de technologie van PARADIGM vanaf 2016 commercieel
beschikbaar zal komen.
Technologische voorsprong
Europa heeft momenteel een technologische voorsprong op de rest van de
wereld in deze race, stelt Smit, en het nieuwe project moet deze
positie versterken. De voorsprong is het gevolg van al lopende Europese
projecten om optische integratietechnologie te standaardiseren. In
totaal loopt er nu in Europa voor ruim vijftig miljoen aan projecten,
het merendeel op twee technologieën (Indium Fosfide en Silicium
technologie) die samen een groot deel van de bestaande en toekomstige
toepassingen afdekken.
Een klein jaar geleden ging zo al het project EUROPIC van start, dat
zich richt op het doorvoeren van standaardisatie van al bestaande
technologie. PARADIGM richt zich op het ontwikkelen van een verbeterde
technologie waarmee de gestandaardiseerde chips zich qua prestaties
straks kunnen meten met veel duurdere componenten nu. PARADIGM richt
zich ook op de 'verpakking' van de optische chips, waarmee ze worden
aangesloten op één of meer glasvezels. Die verpakking is momenteel net
zo duur als de chips zelf, en moet dus ook goedkoper. Met de
technologie van PARADIGM zal het aandeel van deze gestandaardiseerde
chips verder stijgen en zal deze technologie de dominante technologie
voor optische chips worden.
Technische Universiteit Eindhoven