Mega-chip levert wel iets op

Het einddoel van het MEGA-project was een bepaald produkt, een geheugenchip. Philips, gesteund door de Nederlandse (en Duitse) overheid werkte er vier jaar aan en besloot daarna geen geheugenchips te gaan maken. Toch zegt een onafhankelijke commissie van drie Duitse en drie Nederlandse experts dat het project een groot succes was.

Stel, men leeft in een land waar de mensen wonen in holen en plaggenhutten. Enkele reizigers komen terug met verhalen over grote kerken die zij in het buitenland hebben gezien. Besloten wordt: dat doen wij ook. Men gaat aan de slag. Hoe komen wij aan steen, aan cement? Hoe bouw je grote overspanningen, hoe maak je glas? Hoe bewerk je hout, wat is een orgel en hoe bouw je dat? Men gaat onderzoeken. Haalt kennis van buiten. Bakt baksteen, die eerst krom, daarna te bros is en pas na vele pogingen aan de specificaties voldoet, die eerst ook nog moesten worden uitgerekend (hoe moest dat?).

Als al het denk- en onderzoekwerk is gedaan, er grote bergen baksteen en voorraden glas en hout bijeen zijn en de tekeningen en bouwinstructies klaarliggen, wordt bedacht dat de ontkerstening een kathedraal overbodig maakt. In plaats daarvan bouwt men van het materiaal huizen, kantoren en fabrieken. Natuurlijk, de architect, die de tekening van de kerk had gemaakt, heeft voor niets gewerkt en de kerkklok zal ook nooit luiden, tenzij iemand elders haar koopt.

Maar al het andere wordt nuttig gebruikt. Zelfs de inspanning om bouwtekeningen te leren maken is niet voor niets geweest. Die techniek maakt het de bouwkundigen mogelijk huizen en dergelijke te ontwerpen. En de bevolking is in een slag van primitief modern geworden. Vergelijk dit proces nu eens met het geven van een opdracht om een kolengraafmachine te bouwen. Die kan, wanneer hij af is, alleen voor het graven van kolen worden gebruikt. Als er dan niets te graven valt, is het geld weggegooid.

Het MEGA-project omvatte een groot aantal technieken, allemaal nodig om die speciale geheugenchip de 1 Mbit SRAM met enkele miljoenen onderdelen op een oppervlak kleiner dan een vierkante centimeter in grote aantallen te maken. Die technieken kunnen allemaal worden gebruikt bij het maken van andere metaaloxyde silicium (MOS-)chips. Alleen het ontwerp van het geheugen zelf dient nergens toe als de chip niet wordt geproduceerd. De geheugenchip werd gekozen als doel in het MEGA-project omdat geheugens qua techniek het meest geavanceerd zijn. Daarbij zijn ze relatief eenvoudig te ontwerpen en te testen. Van alle chips die op dit moment op de markt zijn Philips alleen al maakt zo'n 15.000 verschillende soorten worden bijna alleen enkele geheugenchips uitgevoerd in structuren die kleiner zijn dan een micron. Voor al die andere chips zal het nog kort of lang duren al naar gelang behoefte en mogelijkheden voor daarvoor zogenoemde submicron-technieken worden gebruikt.

Het is niet mijn bedoeling hier het besluit van Philips om geen geheugenchip te gaan produceren te verdedigen. Daarvoor weet ik te weinig van de bedrijfseconomische kant. Maar een feit is dat de markt voor de 'Philips-chip', vergeleken bij de prognoses van 1984 tegenvalt. SRAMs werden in 1989 door 25 bedrijven in de wereld gemaakt. Behalve Philips hebben het afgelopen jaar nog vier andere bedrijven, waaronder hele grote, met al een miljoenenomzet in SRAMs, besloten de produktie te staken. (Nat. Semiconductor, Saratoga Semiconductor, Advanced Micro Devices en VLSI Technology.)

Waaruit blijkt nu het succes van MEGA? De complexiteit van chips neemt ongeveer met een factor vier toe in drie jaar. Zo gemeten lagen Philips en partner Siemens bij de aanvang van het project een chip-generatie achter bij de rest van de wereld. Het project werd binnen de begroting voltooid en vrijwel in de geschatte tijd. Dit oogstte in de wereld van de micro-elektronica applaus. Niet voor niets werd de technische leider van het project, drs. R. Kramer, door SEMI, de wereld-organisatie van 1300 producenten van halfgeleider-produktie-apparatuur, daarvoor onderscheiden met de 'Semiconductor Equipment and Materials Medal', de hoogste onderscheiding in dit vak. Beide firma's hebben door MEGA duidelijk op de bestaande achterstand ingelopen. (Dit is een generalisatie. Op sommige onderdelen is men verder dan op andere, er is geen unieke maat.)

De chip-omzet van Philips, 15.000 verschillende produkten, wordt door buitenstaanders geschat op zo'n 2,5 miljard gulden per jaar. Ongeveer de helft daarvan berust op het MOS-procede. Er heeft voortdurend produkt-ontwikkeling plaats. Zelfs bij een constante portefeuille onzin natuurlijk worden er bij de gemiddelde levensduur van tien jaar van deze produkten, elk jaar dus ongeveer 1500 nieuwe ontworpen. MEGA-kennis op het gebied van de techniek van de chip zelf, het ontwerpen, het modelleren, de simulatie van structuren en circuits, wordt hierbij in de MOS-linie ingezet.

De nieuwe produktie-inrichtingen in de grote chipfabriek in Nijmegen worden allemaal opgezet met de kennis van produktie-ingenieurskunst, opgedaan in het MEGA-project. De verworven technieken voor het computer gestuurd ontwerpen, CAD, en fouten-detectie kwaliteitscontrole worden nu toegepast in allerlei nieuwe MOS-ontwerpen. De ontwikkelde CAD behoort tot de beste in de wereld.

Voor ingewijden noem ik nog de kennis over elektrostatische ontladingen, de 'latch-up' problematiek (het uitbranden van schakelingen door een elektronische lawine) en bijvoorbeeld de spannings-conversie, die in de toekomst in de meeste nieuwe Philips MOS-chips zal worden aangewend. De aanpak van problemen als: hoe te etsen, hoe vlak te maken, hoe te metalliseren, hoe de lithografie in te richten, hoe ionen te implanteren, hoe de diffusie te regelen, thermisch te herstructureren enz. komen in elk nieuw proces aan de orde.

En, het is wat navrant om te zeggen, maar de verspreiding van de kennis door het hele chip-bedrijf van Philips wordt thans versneld door de gedwongen overplaatsing van talloze specialisten naar produktie-afdelingen.

Nevenresultaten van het MEGA-project zijn ook het vermelden waard. Sommige zijn indirect, maar er zijn ook klinkende voorbeelden. Europa is onrustbarend zwak op het gebied van fabricage-apparatuur. De meest centrale en gecompliceerde apparatuur voor de chipfabricage is de zogenoemde stepper. Dank zij MEGA en Philips' inzet heeft een ander Nederlands bedrijf, ASML, nu een positie bereikt, die de wereldstandaard genoemd mag worden. Geen chipfabrikant, waar ook ter wereld, kan daar meer omheen.

Uit Philips maakte zich een groepje experts los, dat met de in MEGA opgedane kennis een zelfstandig bedrijf begon, Crystal Consulting Engineers. Dit bedrijf heeft nu zo'n grote naam op het gebied van de bouw van chipfabrieken en laboratoria, dat het over de gehele wereld opdrachten verwerft voor de meest geavanceerde nieuwbouw. Onder de klanten bevinden zich naast Philips: ASM, Dupont, IBM en Texas Instruments. Het laatste nieuws was een opdracht uit Taiwan voor de bouw van een fabriek voor 16 Mbit geheugens.

Ik schat dat tachtig tot negentig procent van de kennis die in MEGA werd ontwikkeld en die nodig was om de SRAM-chip te maken, wordt of zal worden toegepast in de fabricage en het ontwerp of de planning van andere produkten. De consument beschikt er over in zijn TV, zijn Teletekst, zijn CD-speler, videorecorder enzovoorts. Zij dringen door in de telecommunicatie en in onnoemelijk veel andere industriele produkten. Men moet bedenken dat de ontwikkeling zo snel gaat, dat de ongeveer vijftien chips, die nu de kern van een CD-speler vormen, een prestatie leveren die nog maar enkele jaren geleden een flinke computer niet zou hebben misstaan.

Het besluit van Philips om niet verder te gaan met SRAMs had ook als gevolg dat het nieuwe SRAM-project in JESSI, het Europese micro-elektronicaprogramma, werd ingetrokken. Dat is voor dat programma minder dramatisch dan het lijkt: het SRAM-project is slechts ongeveer vijf procent van JESSI, dat veel meer omvat dan geheugens. Allerlei nieuwe ontwikkelingen, die bij een mono-geheugenproject als MEGA in het project geincorporeerd waren, zijn in JESSI in andere onderdelen ondergebracht. Philips blijft met die andere onderdelen een van de drie grootste partners in JESSI. En zowel bij de research aan de chips zelf, als bij het ontwerpen van chips en de aanverwante JESSI-onderdelen wordt op de in MEGA verworven kennis voortgebouwd. Zonder MEGA zou de deelneming van Philips aan die onderdelen niet denkbaar zijn!