Na ASML komt er nu ook BSML

Chipmakers proberen hun chips tot nu toe vooral kleiner te maken, om meer elektronica kwijt te kunnen in een apparaat. Een groep Nederlandse bedrijven werkt aan een alternatief.

Het is nogal benauwd in de gemiddelde laptop, gsm-telefoon of mp3-speler. Ruimte voor nog meer chips om foto’s, muziek of video op te slaan is er niet.

Tenzij je de chips niet naast elkaar, maar op elkaar zet. Het is een eenvoudig idee, maar de uitvoering is ingewikkeld. Op initiatief van onderzoeksorganisatie TNO bespreekt een aantal Nederlandse hightechbedrijven de mogelijkheid om gezamenlijk een machine te ontwikkelen waarmee chips op elkaar gestapeld kunnen worden.

Egbert-Jan Sol, directeur kennis van TNO industrie en techniek, zegt in gesprek te zijn met de bedrijven ASM International, Besi, Assembléon en OTB. „De ideeën zijn er, maar het vergt een flinke investering om een prototype te maken, zeg maar 10 tot 15 miljoen euro. En daarna heb je nog 75 tot 100 miljoen nodig om de productie op gang te brengen.” Het consortium in oprichting zoekt daarom nog een investeerder.

Mp3-spelers en draagbare telefoons zouden met gestapelde chips veel kleiner kunnen uitvallen, of bij hetzelfde volume nog meer functies kunnen krijgen. Geheugenchips kunnen door te stapelen aanzienlijk kleiner worden gebouwd, en dat kan leiden tot flashgeheugens die harde schijven in computers overbodig maken.

De huidige methode om meer elektronica op een vierkante centimeter chip onder te brengen is de gestage verkleining van componenten en verbindingen. De machines die onder meer door het Nederlandse bedrijf ASML worden geleverd – wafer steppers geheten – kunnen nu chips maken waarin 25 miljoen transistors op een dun laagje silicium ter grootte van een duimnagel zijn ondergebracht.

Bij gestapelde chips kan de verkleining een belangrijke stap verder worden gebracht. Daartoe worden de ongeveer 1 millimeter dikke silicium dragers van de chips – de ‘wafers’ – tot een veel dunnere laag afgeschaafd.

De chips worden op elkaar gemonteerd, nadat er gaatjes in geboord zijn om de noodzakelijke verticale verbindingen tussen de chips te maken. Het resultaat is een driedimensionale chip, die niet alleen minder ruimte inneemt dan de afzonderlijke chips, maar waarin bovendien de verbindingen korter zijn en de verwerkingssnelheid dus groter is.

Voor het project – in een speelse verwijzing naar chipmachinebouwer ASML al BSML genoemd – zijn zogeheten pick and place-machines vereist die zeer nauwkeurig werken, met een tolerantie van 1 à 2 micrometer. Dat is ongeveer tien keer zo nauwkeurig als de machines op dit moment aankunnen.

Gus van der Feltz is marketingdirecteur van Assembléon, fabrikant van onder meer pick and place-machines en een van de deelnemende bedrijven. „Ik denk wel dat zo’n machine een logische vervolgstap kan zijn. En daarom praten we ook graag mee.”

Ook Ivo Raaijmakers, technisch directeur van ASM International – dat eveneens machines voor de fabricage van chips maakt – vindt het plan voor machines om chips te stapelen een goed initiatief. „We hebben de technologie ervoor in huis, maar we zouden een consortium moeten vormen om het werkelijk van de grond te krijgen.”

En wat vindt ASML van de 3D-chips? ASML is ’s werelds grootste fabrikant van machines om chips te maken, en tot dusver de kampioen van de voortdurende verkleining van chips in twee dimensies.

„We volgen het natuurlijk met belangstelling”, zegt ASML-woordvoerder Lucas van Grinsven. „Maar je werkt dan met bestaande chips, en je kunt het ook heel anders stapelen. In plaats van de silicium dragers van de afzonderlijke chips af te schaven, kun je ook volstaan met één wafer, en de elektronische schakelingen daar laag na laag overheen leggen, met dunne isolerende plaatjes ertussen.” Het Zuid-Koreaanse Samsung, maar ook San Disk, een Amerikaanse producent van geheugenkaartjes voor onder andere camera’s, is al bezig om te bekijken of het op die manier chips kan maken, „met onze machines”, aldus Van Grinsven.