Voor hightechbedrijf ASM uit Almere is er nog een wereld aan atomen te winnen

Chipmachinebouwer Flinterdunne laagjes leggen, atoom voor atoom, is de specialiteit van ASM. De grondlegger van de Nederlandse halfgeleiderindustrie beleeft een tweede jeugd – in de derde dimensie.

Wafers, ronde platen vol chips, worden per laag opgebouwd - atoom voor atoom.
Wafers, ronde platen vol chips, worden per laag opgebouwd - atoom voor atoom. Foto ASM

‘En dan houden we hier dus een watermolecuul over...”

Peter Zagwijn pauzeert even als hij de glazige blik aan de overkant van de tafel opmerkt. Dat krijg je ervan als je een specialist van Advanced Semiconductor Materials (ASM) vraagt hoe je een chip produceert met chemische dampen. Dat gaat per nanometer – een miljoenste van een millimeter – en zelfs per atoom.

Om een idee te krijgen van de nauwkeurigheid: het kloppende hart van de nieuwste iPhone is een chip die 11,8 miljard schakelingen op de oppervlakte van een vingernagel weet te persen. Gemaakt bij TSMC in Taiwan, met behulp van Nederlandse techniek.

Op dit moment is ASM International – zo heet de holdingmaatschappij – een van de snelste groeiers op de beurs. Net als die chipmachinefabrikant uit Nederland, ASML. Twee wereldspelers, allebei groot in het zeer kleine, die profiteren van de groeiende vraag naar rekenkracht en opslagcapaciteit.

Waar ASML zorgt voor de horizontale schaalverkleining – lithografiemachines die steeds fijnere lijntjes projecteren – is ASM de partij die verticale schaalverkleining voor zijn rekening neemt: chips worden opgebouwd uit steeds dunnere lagen.

In een chipfabriek projecteert een lithografiemachine een chipontwerp op ronde schijven, wafers genoemd. Na het etsen – weghalen van overtollig materiaal – wordt in een reactor een volgende laag aangebracht met chemische dampen (depositie).

Peter Zagwijn legt de processtappen uit: „We willen hier een metaaloxide laten groeien, dus het metaal moet eventjes roesten. Dat doen we met water.”

Dat ‘eventjes’ is een paar milliseconden: de reactor vuurt zo’n duizend gaspulsen per minuut af. De reactoren kunnen meerdere wafers tegelijk bewerken en zijn zo groot als een personenauto. Veel kleiner dan de lithografiemachines van ASML, die het formaat van een stadsbus hebben. Zagwijn lacht: „Het aantal medewerkers, de omzet, de winst: alles is hier tien keer zo klein als bij ASML.” De eisen van klanten als TSMC, Intel en Samsung, zijn echter net zo hoog.

Lees ook: Topman hightechbedrijf ASM: ‘Nederland heeft de sleutel tot de chipindustrie’

De pioniersgeest van Del Prado

ASM werd in 1964 opgericht door Arthur del Prado, grondlegger van de Nederlandse chipindustrie. Del Prado werkte eind jaren vijftig in Silicon Valley, nog voordat het Silicon Valley heette, en zag daar de eerste transistoren gebouwd worden.

Hij keerde terug naar Nederland en begon zijn eigen bedrijf in Bilthoven. Eerst als vertegenwoordiger in silicium en chipmachines uit de VS, later als zelfstandig leverancier. ASM groeide door, ook internationaal. Op de beurs in Hongkong staat sinds 1989 het Aziatische ASM Pacific Technology genoteerd – de tak waarin ASM nog altijd een minderheidsbelang heeft. Bij die divisie worden eenmaal geproduceerde chips verwerkt en verpakt.

Del Prado’s bekendste pleegkind is het huidige ASML. Dat bedrijf uit Veldhoven kwam voort uit een joint venture tussen ASM en Philips in 1984. ASM verkocht zijn aandeel in 1988. Pas drie maanden voor zijn overlijden in 2016 ging Arthur del Prado met pensioen. Zijn zoon Chuck had al in 2008 de leiding van ASM overgenomen. Hij is inmiddels opgevolgd door Benjamin Loh.

ASM’s machines behandelen vaak meerdere wafers tegelijk. Foto ASM

De derde dimensie

ASM’s grootste succes moet nog komen, is de overtuiging. Dat is wel een kwestie van lange adem. In 1999 nam het bedrijf het Finse Microchemistry over, kraamkamer van de atomic layer deposition-technologie (ALD). Nu, decennia later, levert dat ook financieel resultaat op. ALD wordt gebruikt voor de meest veeleisende chips en maakt het mogelijk die extreem nauwkeurig, atoom voor atoom, te laten ‘groeien’.

Chipontwerpers bouwen meer in de hoogte – honderden lagen op elkaar. „Die derde dimensie is belangrijk – de nieuwste geheugenchips hebben zelfs wel duizend lagen nodig”, vertelt Peter Zagwijn. „Maar net als bij een 3D-printer geldt: in de lucht kun je niet bouwen.” Hoe meer verdiepingen, des te meer hulplaagjes en steunpilaren nodig zijn om de boel overeind te houden. En des te meer werk voor ASM.

ASM haalt in 2020 een omzet van circa 1,3 miljard euro en heeft een marktaandeel van ruim 50 procent in atomic layer deposition. Concurrenten als Applied Materials, Tokyo Electron en Lam Research bieden soortgelijke techniek. „Zij zijn later in deze markt gestapt – onze machines kunnen complexere taken aan”, zegt Zagwijn.

ASM breidt het aantal medewerkers nu snel uit. Het zijn er inmiddels bijna 3.000. Een derde van hen is de laatste drie jaar in dienst gekomen.

De machines worden gefabriceerd in Singapore, het onderzoek wordt met name verricht in de VS, Japan, Zuid-Korea. De Europese ontwikkeling vindt plaats in Almere, waar ook ASM’s hoofdkantoor staat, Helsinki en bij Imec, in België. Daar worden ontwerpen getest voor ze in productie gaan. Leveranciers werken intensief samen om zo’n kleine schaal in zulke grote volumes chips te produceren.

Omdat de huidige ingrediënten van halfgeleiders tegen natuurkundige beperkingen aanlopen – elektronen kunnen weglekken – speurt de chipindustrie naar nieuwe combinaties van materialen voor een volgende technologiesprong. „We hebben het weleens uitgerekend: elke tien jaar verdubbelt het aantal materialen waarmee we werken”, zegt Peter Zagwijn. Voor ASM is er nog een wereld aan atomen te winnen.