Bikkelen om in de race te blijven

Imec hoopt tegen eind dit jaar het project voor een moderne Europese testfabriek voor halfgeleiders binnen te halen. Tegelijk diversifiëren de Leuvenaren in biomedische toepassingen.

Circulerende kankercellen vroeg detecteren met een lab-op-een-chip. Voor CEO Luc Van den hove van het onderzoekscentrum imec is dat geen toekomstmuziek. De celbeeldverwerker en -sorteerder die imec ontwikkelt, bestaat uit een beeldsensor met een lichtbron die bloedcellen fotografeert, krachtige circuits voor beeldanalyse, een microvloeistofkanaal met verschillende in- en uitgangen en ten slotte microverhitters die met minuscule stoombelletjes de cellen naar de juiste uitgang sturen. De enkele vierkante centimeters elektronica kunnen 20 miljoen cellen per seconde sorteren.

“We brengen onze competenties samen tot iets unieks”, zegt de CEO. Imec neemt zelf een stuk financieel risico. “Delen hiervan hebben we geprefinancierd. Een aantal van die concepten is nog een beetje veraf. Maar nu zetten we samenwerkingen op met partners. Een ervan is Biocartis, het bedrijf van Rudi Pauwels dat zich heeft gespecialiseerd in de detectie van biomarkers. Hij is niet voor niets uit Genève teruggekomen. De combinatie van imec en het Vlaams Instituut voor Biotechnologie schept hier het goede ecosysteem.”

Airbus van de chips

Het zijn hoopvolle dagen voor Luc Van den hove. Europees Commissaris voor de Digitale Agenda Neelie Kroes stelde onlangs dat de Europese Unie haar aandeel in de wereldproductie in halfgeleiders moet kunnen verdubbelen tot een kleine 20 procent. “De industrie moet het succes van Airbus herhalen in chips”, zei ze. De EU gebruikt ruim 20 procent van de halfgeleiders in de wereld, maar produceert minder dan 10 procent, en de trend is dalend.

Om de trend te keren, stelt Kroes een Joint Technology Initiative voor, dat in de EU tussen 2014 en 2020 jaarlijks 1,5 miljard euro moet mobiliseren voor onderzoek, ontwikkeling en innovatie in de micro- en nano-elektronica. Dat is een verdrievoudiging van de jaarlijkse investeringen in 2008-2013. Het gaat om de combinatie van nationaal en Europees geld en eigen investeringen van de industrie. Boven op de fondsen voor het nieuwe project komt financiering van de Europese Investeringsbank, waarmee de Commissie in februari een memorandum sloot om investeringen in sleuteltechnologieën zoals nano-elektronica te bevorderen.

Rania Gergoutsakou, directeur public policy van sectororganisatie Semi Europe, is in de wolken. “Kroes zet onze sector eindelijk op de kaart. Zij toont dat het Europa ernst is met zijn plannen om halfgeleiders te produceren.” Ze is vooral verguld dat Kroes aangaf hoe belangrijk de halfgeleiderindustrie is in de EU: 200.000 directe en 1 miljoen indirecte banen. Bovendien vormt de sector meer en meer de basis van alle innovatie in communicatie, gezondheidszorg, energie en transport. De Europese Commissie verwacht 250.000 nieuwe banen van haar initiatief.

Mee in de investeringsrace

Wat Kroes niet vertelde, is wie het geld zou leveren en waar het naartoe zou gaan. “Dat is nog niet finaal beslist”, zegt Van den hove. “Kroes heeft het kader geschetst van wat de Commissie wil ondersteunen. Zij heeft sterke prioriteiten gesteld. Zij heeft gezegd dat het nodig is een proeflijn op 450 millimeter in Europa te hebben.”

Vooral dat laatste telt voor imec. Luc Van den hove wil die testfabriek in Leuven zien verrijzen. De 450 millimeter verwijst naar de diameter van de siliciumschijven waaruit de toekomstige generaties chips zullen worden gezaagd. De huidige komen uit schijven van 200 of 300 millimeter. De sprong van 300 naar 450 verdubbelt het aantal chips in één productierun en reduceert de kosten met zo’n 30 procent.

Wie de schaalvergroting wil volgen, moet in een totaal nieuwe productie-infrastructuur investeren. Bovendien wil de industrie de overstap combineren met een verdere miniaturisering van de transistors op de chip, van de huidige 22 nanometer in de modernste Intel-processoren naar 14 nanometer en minder. Een nanometer is een miljardste van een meter.

Het aantal halfgeleiderproducenten dat die enorme investeringen aankan, wordt stilaan klein. “Je ziet een consolidatie bij de eindgebruikers, bij de machinebouwers en bij de onderzoekscentra”, zegt Van den hove. Wil imec als onderzoekscentrum aan de top blijven, dan moet het mee in die investeringsrace. Van den hove houdt rekening met een investering van 1 miljard euro over vijf jaar. 200 miljoen per jaar, dat is ruim drie keer de jaarlijkse cashflow van imec en ruim het dubbele van de 91 miljoen euro investeringen die imec vorig jaar deed.

Om die sprong aan te kunnen, kijkt Van den hove naar de Europese Commissie. “Natuurlijk hebben we de steun van Vlaanderen nodig om die proeflijn hier te plaatsen, maar het is duidelijk dat de totale investering de mogelijkheden van Vlaanderen te boven gaat”, zegt hij. De Vlaamse regering trok vorig jaar al 20 miljoen euro aan kapitaalsubsidies uit voor de start van de bouw van de cleanroom en verwante faciliteiten voor het 450 millimeteronderzoek. Dat was een eerste schijf van een totaal van 100 miljoen.

Van den hove is dan ook blij dat Kroes nu officieel een 450 millimeterproeflijn op haar programma heeft staan. Maar behalve imec lonken in Europa nog twee researchclusters naar de EU-centen: het Franse LETI in Grenoble en de instituten van het Duitse Fraunhofer-Gesellschaft met hun connecties in Dresden. De twee hebben sterke politieke steun en een lokale halfgeleiderfabricage achter zich. Grenoble huisvest de fabrieken van ST Microelectronics, Dresden heeft GlobalFoundries en Infineon.

Bij de vorige generatiewissel, van 200 naar 300 millimeter, werd imec min of meer gepasseerd. “We hebben in 2003-2004 geprobeerd significante Europese steun te krijgen, maar dat is niet gelukt”, zegt Van den hove. “Nu ben ik wel echt hoopvol dat we een zeer significante steun krijgen. We praten dan niet over 10 procent (van het miljard, nvdr), maar over meer.”

Wafelijzerpolitiek

Dan moet de EU haar subsidiepolitiek voor precompetitief onderzoek herzien. Nu brengt de EU een kwart van de fondsen in, de lidstaten een tweede kwart en de industrie de helft. Zo komt imec nooit aan de bak. Vlaanderen kan niet opboksen tegen de middelen van Duitsland of Frankrijk.

Maar de tijden veranderen. Op een evenement van de Europese Commissie op 29 mei waren de Franse minister van Onderzoek Geneviève Fioraso, minister-president Stanislaw Tillich van Saksen (van de Dresden-cluster, met een Saxony450-lobbygroep) en Vlaams minister-president Kris Peeters bij elkaar. Luc Van den hove ziet langzamerhand zijn boodschap ingang vinden: “Europa moet zijn sterkte punten uitbuiten, onafhankelijk van de nationale strategie. Als er een sterk instituut is in België en een sterke industriële speler in een ander land, moeten we die twee verbinden en een hefboomeffect creëren. We moeten weg van het pure matchingverhaal, waarbij elke regio een nationaal researchcentrum heeft.”

“Er is een consensus dat we niet onder elkaar moeten vechten”, bevestigt Gergoutsakou van Semi Europe. De EU zal focussen op tien clusters in Europa, schrijft de Commissie in een memo. Dresden, Grenoble en Leuven/Eindhoven zijn de belangrijkste. “Er moeten strategische keuzes worden gemaakt en strategische groepen gevormd. Financiering zal volgens prioriteiten lopen”, heet het.

De Commissie zet nu een Electronic Leaders Group op, die voorstellen moet uitwerken. De regels voor Europese overheidssteun worden tegen eind dit jaar herzien. Mike Bryant, de uitgever van de Enable450-nieuwsbrief, die gefinancierd wordt door de EU-Commissie, ging er in het maartnummer van zijn publicatie alvast van uit dat de 450 millimetertestfabriek effectief in Leuven komt.

New York kopieert imec

De echte concurrentie voor imec komt van het Albany NanoTech Complex van het College of Nanoscale Science and Engineering (CNSE) in de staat New York. Formeel is CNSE pas in 2004 opgericht, maar datzelfde jaar al vochten CNSE en imec om de nieuwste machines van ASML, dat volgens Van den hove 80 procent van de wereldmarkt voor fotolithografiemachines in handen heeft. Sindsdien won CNSE honderden miljoenen dollars aan samenwerkingsprogramma’s met industriespelers, onder meer met ASML en IBM.

De kers op de taart kwam er in 2011, toen de gouverneur van New York aankondigde dat een technologiegroep onder leiding van Intel en IBM 4,8 miljard dollar zou investeren. De 450 millimeter-testfabriek van het Global 450 Consortium (G450C) rond Intel, Samsung, TSMC, IBM en GlobalFoundries maakt deel uit van dat pakket. G450C helpt machineontwikkelaars en materiaalleveranciers uit de hele wereld om de overstap naar 450 millimeter te maken. In februari was 2,6 hectare vloeroppervlakte en 5600 vierkante meter cleanroom klaar. Zo’n 60 machines zijn geselecteerd voor plaatsing in 2013-2014. Tegen 2015-2016 moet de testfabriek voldoende informatie opleveren om pilotlijnen te runnen. Tegen 2017-2018 moet er voldoende knowhow zijn om de eerste volumeproductie te lanceren.

De 450 millimetercleanroom van imec zal pas eind 2015 klaar zijn voor de installatie van machines, ruim twee jaar na CNSE. Luc Van den hove is evenwel niet onder de indruk van de miljarden waarmee Albany in de pers komt. “G450C gaat nu over enkele honderden miljoenen dollars. De strategie van New York was: laat ons proberen alles naar New York te trekken. Zij hebben vaak gezegd dat het imec-model zo succesvol was, dat ze het zouden kopiëren. Ze hebben er heel veel geld tegenaan gegooid.”

Met 30 procent (1,4 miljard dollar) steun overhaalde de staat New York in 2009 de chipfabrikant GlobalFoundries zijn nieuwe fabriek niet naast de bestaande in Dresden te bouwen, maar in Malta, New York. Het bedrijf bouwt nu voor 2 miljard dollar een nieuw ontwikkelingscentrum naast zijn New Yorkse fabriek, goed voor 1000 banen. Vorige maand verscherpte de staat New York zijn aantrekkingskracht nog met een ruime, tienjarige belastingvrijstelling voor al wie investeert op de campussen van de staatsuniversiteiten, waartoe CNSE behoort. “De regels op overheidssubsidies in Europa dienen om een opbod tussen de regio’s te vermijden, maar het gevolg is dat wij de industrie uit Europa wegjagen”, stelt Van den hove.

Dure fase overslaan

Intussen kan imec wel al 450 millimeterapparaten opstellen in de uitbreiding van zijn 300 millimetercleanroom, die voorbereid is op 450 millimeterwafers. “Albany bepaalt de standaarden voor 450 millimeter en zet een aantal zeer vroege prototypes neer om het werken met die wafers te testen. Dat is een zeer dure eerste fase, onder meer omdat de machinefabrikanten daar op ondersteuning rekenen. Onze kerncompetentie ligt in de tweede fase, waar je productieprocessen kunt ontwikkelen op toestellen die al iets rijper zijn. Dat is ook de fase waarin we de sterkste toegevoegde waarde kunnen leveren aan onze partners. Kijk maar naar het ASML-succesverhaal.”

“Europa heeft niet veel topfabricage, maar het blijft belangrijk om de motor van de innovatie hier te houden”, zegt Van den hove, verwijzend naar zijn celsorteerder. “De technologie kun je niet meer loskoppelen van de toepassing. Wij zorgen ervoor hier de meest geavanceerde technologie te gebruiken. Tegelijk diversifiëren we sterk naar biomedische applicaties. Dat is het tweede luik van onze strategie. Wij denken dat gezondheidszorg de volgende killer-app zal zijn. Met het Vlaams Instituut voor Biotechnologie en onze farmasector hebben we daar een ecosysteem dat je nergens anders ter wereld vindt.”

BRUNO LEIJNSE

“Europa heeft niet veel topfabricage, maar het blijft belangrijk om de motor van de innovatie hier te houden” Luc Van den hove, imec