Atomic pitch splitting: doorbraak voor chipproductie Alixlabs

In een tijd waarin de halfgeleiderindustrie worstelt met torenhoge kosten en complexe productieprocessen, biedt een Zweedse startup een veelbelovende oplossing. Alixlabs, gevestigd in Lund, werkt aan een innovatieve techniek genaamd atomic pitch splitting (APS), die geavanceerde chips mogelijk maakt zonder afhankelijkheid van dure euv-lithografie. Met steun van Nederlandse partners en investeerders hoopt het bedrijf de kloof tussen laboratorium en commerciële toepassing te overbruggen, terwijl het duurzaamheid en kostenbesparing hoog in het vaandel houdt. Deze ontwikkeling kan een unieke kans bieden voor Europa om weer een rol te spelen in de voorhoede van chipfabricage.

Ontdekking van een nieuwe techniek

Het verhaal van Alixlabs begint met een onverwachte vondst in 2015 aan de Lund University. Onderzoekers, onder leiding van Jonas Sundqvist, probeerden nanodraden dunner te maken. Tot hun verrassing splitsten de structuren zich op in kleinere draden. Dit proces, zonder gebruik van traditionele lithografie, opende de deur naar een fijnere patronering. Sundqvist, met ruime ervaring in de sector, zag hierin een kans om een alternatief te bieden voor bestaande methoden.

In 2019 richtten Sundqvist en zijn collega’s Alixlabs op. Hun doel was helder: een techniek ontwikkelen die chipfabrikanten helpt om kleinere structuren te maken tegen lagere kosten. Vorig jaar toonde het bedrijf, samen met Intel, indrukwekkende resultaten. Ze creëerden 12,5nm half-pitch-vinstructuren in silicium, vergelijkbaar met 3nm-chips, zonder euv.

De kracht van atomic pitch splitting

De kern van de technologie van Alixlabs ligt in atomic layer etching (ALE). Deze methode verwijdert materiaal laag voor laag met grote precisie. In combinatie met atomic pitch splitting verdubbelt of verviervoudigt het de dichtheid van patronen. Dit biedt een voordeel ten opzichte van bestaande multipatterning-technieken. Die vereisen vaak meerdere complexe stappen, wat tijd en geld kost.

APS daarentegen vermindert het aantal processtappen. Dit verlaagt niet alleen de kosten, maar ook de kans op defecten. Volgens Sundqvist kan deze aanpak de productiekosten per maskerstap met wel 40 procent drukken. Tegelijkertijd stijgt de doorvoer in fabrieken. Dit maakt de techniek aantrekkelijk voor fabrikanten die worstelen met de hoge prijs van geavanceerde nodes.

Alixlabs en de kosten van chipfabricage

De halfgeleiderindustrie staat onder druk door stijgende kosten. Een wafer bij 5nm of kleiner kost inmiddels tienduizenden dollars. Dit komt door de complexiteit van productieprocessen onder de 7 nanometer. Lithografie, zowel euv als multipatterning, vraagt om enorme investeringen en strikte controle. Daarnaast is er een tekort aan geschoolde arbeidskrachten, wat opschaling bemoeilijkt.

Hoewel APS nog steeds een basispatroon nodig heeft via lithografie, kan het als alternatief dienen voor sommige chiplagen. Fred Roozeboom, adviseur bij Alixlabs, ziet een toekomst waarin beide technieken naast elkaar bestaan. Fabrikanten kunnen zo kiezen voor de meest kostenefficiënte optie. Dit biedt flexibiliteit in een sector waar elke besparing telt.

Duurzaamheid als prioriteit

Naast kosten speelt ook duurzaamheid een grote rol in de industrie. Moderne fabrieken verbruiken enorme hoeveelheden energie, water en grondstoffen. De CO2-uitstoot van deze processen botst met wereldwijde milieudoelen. Voor chipmakers is het een uitdaging om concurrerend te blijven en tegelijk groener te werken.

APS kan hier een verschil maken. Door minder processtappen en minder gebruik van euv-machines te vereisen, daalt het energie- en materiaalverbruik. Sundqvist ziet dit als een manier om zowel economische als ecologische doelen te ondersteunen. Het maakt geavanceerde productie niet alleen betaalbaarder, maar ook minder belastend voor de planeet.

Europa’s kans met Alixlabs

Voor Europa biedt de technologie van Alixlabs een unieke mogelijkheid. Hoewel de regio een sterke positie heeft met bedrijven als ASML en Imec, blijft het achter in de daadwerkelijke productie van geavanceerde chips. De meest vooruitstrevende fabriek in Dresden draait op 12nm, wat in het huidige AI-tijdperk achterhaald is, volgens Roozeboom.

Sundqvist gelooft dat Europa met APS een inhaalslag kan maken. Hij spreekt van een ‘binnenweg’ naar geavanceerde nodes. Met relatief eenvoudige lithografische middelen en de kracht van APS kunnen nieuwe fabrieken concurreren. Dit verlaagt de drempel voor investeringen aanzienlijk. Het idee is dat Europa zo minder afhankelijk wordt van Aziatische en Amerikaanse productielijnen.

Samenwerking met Nederlandse partners

Alixlabs werkt nauw samen met Nederlandse bedrijven en investeerders. Een bètaversie van hun machine wordt momenteel ontwikkeld met semicon-partners uit Nederland. Het investeringsfonds Forward.one speelt een belangrijke rol in de financiering. Sundqvist noemt Nederland lachend een ‘one-stop shop’ voor zijn bedrijf. Deze samenwerking is een belangrijke stap richting commerciële toepassing van APS.

Alixlabs en de wereldmarkt

Hoewel Europa een focus is, verwacht Sundqvist ook veel interesse uit Azië. Hij staat open voor bestellingen uit landen als China, afhankelijk van exportregels. Mocht dat niet mogelijk zijn, hoopt hij op steun van de EU of Zweden. Hij droomt van een Europese fabriek die met APS de nieuwste chips produceert. Dit zou een flinke boost geven aan de regionale industrie.

De technologie van Alixlabs staat nog in de kinderschoenen, maar de potentie is groot. Het biedt een pad naar kleinere, goedkopere en duurzamere chips. Voor een sector die voortdurend onder druk staat om te innoveren, kan dit een welkome verandering zijn. De komende jaren zullen uitwijzen hoe groot de impact werkelijk wordt.