Dimes bestaat vijfentwintig jaar. Maar echt reden voor een feestje is er niet. De TU bezuinigt flink op Dimes. EWI-decaan prof.dr.ir. Rob Fastenau legt uit hoe het onderzoeksinstituut commerciëler gaat worden.
Het vermaarde chiponderzoeksinstituut Dimes (Delft Institute of Microsystems and Nanoelectronics) gaat op de schop. Uit bezuinigingsoverwegingen heeft het college van bestuur besloten de vaste financiering af te bouwen van vier miljoen euro per jaar naar nul in vijf jaar tijd.
Decaan prof.dr.ir. Rob Fastenau van de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica (EWI) heeft de lastige taak gekregen om Dimes commerciëler te maken. Staat hij ook achter het plan? “Het is duidelijk dat we niet anders kunnen.” Maar het is absoluut wennen aan de nieuwe situatie, geeft de decaan toe.
Hoogleraren moeten straks zelf aanzienlijk meer fondsen binnen gaan halen. Fastenau: “Stel dat een professor een promovendus heeft die heel veel tijd in de cleanroom besteedt, dan moet hij daar een fee voor betalen van ongeveer vijftigduizend euro per jaar. Dat maakt de promovendus grofweg twee keer duurder dan nu. We gaan ervan uit dat de hoogleraar dat bedrag door kan leggen naar de financier van het onderzoek. We zitten nu in de fase dat we daar aan moeten wennen, en dat is best een lastig proces. Een aantal hoogleraren vindt het een hoog bedrag, en het maakt hun leven natuurlijk lastiger.”
Bestaat het risico dat Dimes gaat dansen naar de pijpen van de industrie? Dat moet te allen tijde voorkomen worden, aldus Fastenau. “Onderzoek is de primaire taak van DTC (Dimes Technology Centre, red.). Waar we in elk geval voorzichtig mee moeten zijn is om onderzoekers of promovendi al te zeer in te zetten bij productietaken.”
Bedrijven willen vaak technologie die hier ontwikkeld is ook binnen Dimes produceren. En Dimes is daar ook voor in. Fastenau: “We zijn onszelf aan het voorbereiden om dit soort opdrachten te aanvaarden. Dat heeft te maken met logistiek en het stabiliseren van processen. Maar ook met de aanwezige mensen en competenties en of we waar kunnen maken wat we beloven.”
Productietaken
Het komt erop neer dat de organisatiestructuur van Dimes op de schop moet. Huidige onderzoeksopdrachten zijn op basis van best effort. Dat betekent dat je je best gaat doen om iets te ontdekken, maar dat dat ook kan mislukken. Bij een productieopdracht moet je daarentegen binnen een bepaalde tijd een afgesproken aantal afleveren. “Dat vereist een heel andere organisatie”, aldus Fastenau. “Er is niet alleen een technisch risico, maar ook organisatorisch.”
Is er misschien zelfs een financieel risico bij contracten met boeteclausules? “Nee, dat accepteren we nooit. Maar je moet iets doen met die klant om het risico draagbaar te maken. Zoals proberen een redelijke voorraadbuffer te maken. Mocht er een kink in de kabel komen doordat er een medewerker ziek is geworden of een apparaat stuk is gegaan, dan kun je daarop terugvallen.” Het is een keer aardig fout gegaan. ASML wilde detectors bij Dimes laten maken, maar week uiteindelijk uit naar Imec in Leuven. “ASML schatte in dat we niet betrouwbaar konden leveren”, reageert de decaan. “Het gaat over hun machines met een kostprijs van tientallen miljoenen euro’s. Dat maakt het heel zuur als je een bepaalde component niet op tijd geleverd kunt krijgen. Ze zijn daarom erg beducht op risico’s in het levertraject.”
Met de vaste financiering die in vijf jaar tijd terugloopt van vier miljoen per jaar terug naar nul, kan Dimes zich niet al te veel van dit soort grote tegenslagen veroorloven.
“Als je significant achterloopt bij de trendlijn zie je al dat het niet gaat lukken. De indicatie dat we op een goede manier bezig zijn, moet er eind van dit jaar zijn. Anders volgen er andere maatregelen”, zegt Fastenau.
Op de vraag wat hij onder ‘andere maatregelen’ verstaat, geeft Fastenau een wat cryptisch antwoord. “Kijk, er is een bepaalde minimale kostprijs waar je niet onder kunt. Aan een halve kernreactor heb je ook niks. Zo’n activiteit als Dimes kost enkele miljoenen. Daarvan kunnen we wel wat bezuinigen, maar niet de helft.” Vrij vertaald: als de inkomsten structureel achterblijven bij het plan, dan is Dimes niet te handhaven.
Gaan we het vijftigjarig jubileum van Dimes nog meemaken? “Ik weet niet of ik dat haal.” Lacht. “Ik zou het willen. Ik zou erbij willen zijn en ik zet me ervoor in dat het gaat gebeuren.”
De brede blik van boorDe brede blik van boor
De brede blik van boor
De detectoren die prof.dr.ir. Lis Nanver (Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica) ontwikkelt, zijn een goed voorbeeld van onderzoek bij Dimes: fundamenteel vernieuwend en direct toepasbaar voor de hightech industrie.
Detectoren met een laag van het scheikundige element boor hebben een ultradunne lichtgevoelige laag. “Deze diodes zijn een revolutie geweest voor detectie van extreem violet en zachte röntgenstraling”, zegt Nanver. Haar detectoren zijn behalve in zo’n dertig publicaties ook opgedoken in de nieuwste generatie chipmachines van ASML en de gevoeligste elektronenmicroscopen van FEI.
“Lis heeft de boorlaag als nieuwe technologie ontdekt”, zegt dr. Gerard van Veen, manager science & technologie bij FEI Nederland. “Die technologie kan op veel terreinen worden toegepast. Die laag heeft zulke aparte eigenschappen dat er nieuwe mogelijkheden komen.
Het begon als een geintje, vertelt Lis Nanver. Nou ja, geintje. Eigenlijk is serendipiteit een beter woord: dat je ergens naar zoekt en opeens struikelt over iets veel beters. Studenten bij Dimes waren bezig met het maken van een monolaag (één atoomlaag dik) van arseen op silicium. Dat gebeurt met een zogenaamde epi-reactor waarin normaal gesproken silicium met een kleine hoeveelheid ‘doop’atomen aangroeit op een silicium wafer. Speels als ze waren, probeerden de studenten het eens met een ander doopgas (diboraan of B2H6) en legden zo een heel dun laagje boor op het silicium. “Het resultaat was verbazingwekkend”, herinnert Nanver zich. “De stroom in de diode kelderde met decaden. Dus wij dachten: ze hebben een isolerende laag gemaakt en we hebben er een tijd geen aandacht meer aan besteed.”
“Een paar jaar later hebben we er experimenten mee gedaan”, vervolgt Nanver. “Toen bleek dat borium een laag creëert die hetzelfde deed als een mooi gedopete p-laag op een n-silicium onderlaag. In feite hadden we een junctiediode gemaakt. Dat is fantastisch, want doordat we bij lage temperaturen werkten, is de junctie maar een paar nanometer dik.”
Op basis van de boordetector ontwikkelde elektronenmicroscoopfabrikant FEI in samenwerking met Dimes een ‘naakte detector’ ter grootte van een boordknoopje.
De wet van Moore duwt chipmakers naar steeds kortere golflengten. Omdat lithografie een optische technologie is, worden de minimale afmetingen bepaald door de golflengte van het gebruikte ‘licht’. Chipmachinefabrikant ASML heeft de gebruikte golflengte zien dalen vanaf ultraviolet (365 nanometer), via diep UV (245 en 193 nm) tot extreem UV (13,5 nm) in de toekomstige machines.
Boorlaagdetectoren passen goed in deze extreme omgeving, want de ultradunne gevoelige laag haalt het maximale rendement uit de invallende straling. Daarnaast is de donkerstroom extreem laag (pico-ampères per cm2 bij 1 Volt sperspanning) en is de detector goed bestand tegen langdurig belichten. Die eigenschappen hebben ASML ertoe gebracht om Nanvers detectoren in te plannen voor hun ‘next generation’ NXE-3300 machine. Eén detector meet er de intensiteit van de EUV-straling, twee anderen worden gebruikt om wafers precies goed te positioneren met een combinatie van tralietechnieken.
Na de ontwikkeling bij Dimes heeft ASML er vorig jaar voor gekozen om de productie van de EUV-detectors over te brengen naar het Leuvense laboratorium Imec.
Dansen naar de pijpen van de industrieDansen naar de pijpen van de industrie
Dansen naar de pijpen van de industrie
De samenwerking met het bedrijfsleven – lees Philips –liet gedurende het bestaan van Dimes nogal eens te wensen over. Emeritus hoogleraar elektronische instrumentatie prof.dr.ir. Simon Middelhoek en emeritus hoogleraar elektrotechniek prof.dr.ir. Jan Davidse blikken terug op de ontstaansgeschiedenis van Dimes, hun geesteskind.
Jarenlang hebben de twee onderzoekers geknokt voor de oprichting van het instituut. “De weerstand vanuit de TU, overheid, Philips en de collega’s in Eindhoven en Twente is met geen pen te beschrijven”, vertelt Davidse met veel gevoel voor dramatiek. “Onbekend met wat ons te wachten stond, zijn we toch aan het avontuur begonnen.”
De twee onderzoekers, die in de jaren zestig aan de TU Delft kwamen werken, zagen hun kans schoon om iets groots op te zetten toen eind jaren zestig de integrated circuits (ic)-technologie opkwam. “Men was hier aan de TU verschrikkelijk ver achter geraakt op het gebied van transistortechniek”, vertelt Davidse. “De komst van de ic-technologie bood nieuwe kansen. Schakelingen moesten op een radicaal nieuwe manier ontworpen worden. Hier lag een kans om het onderwijs in één forse inspanning volledig eigentijds te maken.”
De hoogleraren wilden een echt laboratorium. En dat kregen ze in 1976. In het zogenaamde ic-atelier – de voorloper van Dimes – konden studenten zien hoe chips gemaakt werden, en ze konden er wat sleutelen aan transitoren en diodes.
Philips was de Delftenaren toen goed gezind. Davidse: “Enkele technici van Philips kwamen bij het ic-atelier werken. We konden hierdoor al heel snel werkende chips maken, dingen waar we mee voor de dag konden komen.”
De chiptechnologie denderde voort. In 1981 kwam het tweetal met het voorstel om het ic-atelier uit te breiden tot een Nationaal Atelier voor geïntegreerde Schakelingen en Sensoren (Nass). Later ging dat Dass (met de D van Delft) heten, wat weer onderdeel uitmaakte van Nithoss (Nederlandse Inter-TH Organisatie voor geïntegreerde Schakelingen en Sensoren).
“Toen kwam er een heel circus op gang”, zegt Davidse. “De indiening van het Nithoss-plan leidde tot oeverloze vergaderingen met een groot aantal partijen. Als belangrijkste de drie TH’s, de Stichting FOM, en de ministeries van Onderwijs en Wetenschappen en van Economische Zaken.”
In de wandelgangen bij Dimes gaat het verhaal dat vooral Simon Middelhoek met zijn standvastigheid en directheid het bloed bij de andere gedelegeerden van onder de nagels vandaan haalde.
“Ja, dat verhaal klopt wel”, lacht Middelhoek. “Ik was er zelf niet bij, maar premier Lubbers zou op een gegeven moment met zijn vuist op tafel hebben geslagen en heeft gezegd dat het nu eens afgelopen moest zijn met het gezeur.”
Ook Philips had zijn woordje in de besluitvorming. “Philips zat ons verschrikkelijk dwars”, vertelt Davidse. “Wij wilden ook onderzoek doen en zij zeiden dat dat een pretentie was die we toch niet waar konden maken. Hun reactie was begrijpelijk gezien de bedroevende onderzoekreputatie die we tot dan toe hadden opgebouwd.”
Toch kregen de Delftenaren het tij mee. Philips begon niet veel later met een enorme inspanning om de Japanse technologiebedrijven in te halen. Davidse: “Er kwam geld van de overheid en het micro-elektronicastrijdplan werd gesmeed. Wij konden toen een vuist maken.”
“Het feit dat we er al zo lang mee bezig waren, heeft ons geen windeieren gelegd. Wij kregen verreweg het meeste geld, veel meer dan Twente en Eindhoven. In 1986 kreeg Delft een directe overheidsbijdrage van 33 miljoen gulden, door de instelling aan te vullen met 24 miljoen gulden.”
“Eerst hadden we als naam Dime bedacht, zoals het Amerikaanse dubbeltje. Maar het werd Dimes, met de s van submicron aan het eind, omdat het submicroncentrum van Technische Natuurkunde ook moest participeren. Daarmee ontstond een instituut met een zeer brede researchscope.”
De relatie met Philips verbeterde, volgens Davidse. “We hebben veel projecten samen gedaan. Toen we met Dimes begonnen, was er geen sprake van dat Philips geld in ons zou investeren.”
Middelhoek vindt dat Philips altijd met dedain op de TU Delft is blijven neerkijken.
Wat verwachten de emeritus-hoogleraren dat er gaat gebeuren nu de directe financiering vanuit de TU stapsgewijs wordt teruggebracht? Davidse merkt op dat Dimes er altijd goed in is geslaagd om geld uit de tweede geldstroom (NWO-geld) binnen te halen. “Maar”, zegt hij dan, “zulke vragen moet je eigenlijk niet stellen aan iemand van over de tachtig. Dat is iets van de huidige generatie.”
Middelhoek reageert een stuk heftiger op de plannen van het college van bestuur: “Dat wordt dansen naar de pijpen van de industrie.”
Davidse: “Vroeger was op de locatie van Dimes een grote mechanische werkplaats waar je met je tekeningen naartoe ging waarna er onderdelen voor je gemaakt werden. Ik zou het jammer vinden als Dimes zo’n fabriek werd.”
Heb je een vraag of opmerking over dit artikel?
delta@tudelft.nl
Comments are closed.