nieuwsbriefBroncode
Broncode Elon Musk kan niet genoeg chips voor zijn AI- en robot-projecten kopen, dus wil hij ze zelf produceren, in een Texaanse Terafab. Musk kan echter niet om ASML heen, het enige bedrijf ter wereld dat de EUV-lithografiemachines bouwt die je nodig hebt om geavanceerde AI-chips te maken. Maar er is nieuwe concurrentie op komst, deze keer uit Noorwegen: Lace Lithography. Ze doen het niet met fotonen, maar met atomen.
In het Belgische onderzoekslab IMEC wordt de onderkant van een ASML-EUV-chipmachine geïnstalleerd.
De beursgang van de eeuw, dat is misschien nog wat vroeg. Maar met een gefluisterde waardering van 1.700 miljard dollar heeft SpaceX, het ruimtetransportbedrijf van Elon Musk, straks wel het record in handen van de grootste beursgang tot nu toe. Volgens Amerikaanse media hoopt Musk er zo’n 50 miljard dollar mee op te halen. Hij kan het geld gebruiken om de bouw van een eigen chipfabriek te financieren. Dat is de Terafab, die chips moet gaan produceren voor SpaceX, xAI en Tesla. Musk heeft rekenkracht nodig voor zijn kernactiviteiten: snelle chips voor xAI’s datacenters (ook in de ruimte, want daar is non-stop zonne-energie voorhanden) en AI-processors die de zelfrijdende Tesla-taxi’s en de Optimus-robots aan de praat houden.
Je leest hier een artikelversie van onze nieuwsbrief NRC Broncode. Wekelijks schrijven wij over technologische ontwikkelingen die op de redactievloer tot opwinding leiden. Inschrijven (voor Plus-abonnees) doe je hier:
Inschrijven voor NRC Broncode
Er is een nijpend gebrek aan geheugenchips en de levering van processors schiet tekort, vertelde Musk bij de aankondiging van de Terafab. Op dit moment is Tesla samen met Samsung een fabriek in Texas aan het bouwen en rekent het op chips van nieuwe TSMC-fabrieken in Arizona. Dat gaat Musk nog niet snel genoeg dus wil hij zelf chips produceren in Texas. Wanneer deze ‘next level’ Terafab – geschatte kosten 20 tot 25 miljard dollar – gaat draaien, is niet bekend.
Musk moet sowieso langs in Veldhoven, bij ASML. Dat is de marktleider in lithografiemachines, de systemen die bepalen hoe fijnmazig het chippatroon gedrukt kan worden. ASML is het enige bedrijf dat met EUV, extreem ultravioletlicht, ragfijne chippatronen kan printen op het door Musk gewenste niveau van 2 nanometer (miljoenste van een millimeter). ASML maakte afgelopen jaar 48 van zulke EUV-machines. Er zijn plannen om de productie op te schroeven, maar snel verdubbelen zit er niet in – dat krijgen de toeleveranciers niet voor elkaar. Bovendien willen chipmakers ook niet te veel machines bestellen, om overcapaciteit te voorkomen.
Er is dus een beperkt aantal chipmachines beschikbaar en die apparaten krijgen het ook nog eens een stuk drukker. Waarom? Even nerden: moderne AI-chips zijn ingewikkelde combinaties van meerdere processors en geheugenchips. Voor de productie van een Nvidia-supercomputer uit 2027 (Rubin Ultra) zijn volgens ASML tien ‘wafers’ nodig, de ronde schijven waarop chips geproduceerd worden. Dat is meer dan een verdubbeling ten opzichte van de Blackwell-chip uit 2024.
De vraag naar rekenkracht stimuleert uitvinders om te onderzoeken of je op een andere manier kleine chippatronen kunt afdrukken dan ASML’s aanpak – waarbij EUV-licht ontstaat door met een zware laser op druppeltjes tin te schieten. Technieken als nano-imprint (stempelen) en e-beam (schrijven met elektronen) zijn niet erg geschikt voor massaproductie. Het Amerikaanse XLight wil EUV-licht scheppen met een enorme elektronenversneller, Huawei probeert EUV-licht te maken door een vonkje bij een bad met tin te houden en de Amerikaanse start-up Substrate heeft een wat vaag plan om röntgenstralen te gebruiken.
Maar in Noorwegen doen ze het anders. Lace Lithography ontwikkelt een lithografiemachine die met heliumatomen chiplijntjes kan printen.
„Waar licht ophoudt, beginnen de atomen”, zegt Bodil Holst, oprichtster van deze start-up uit het Noorse Bergen. Ze legt via een videocall uit hoe hun techniek werkt, samen met technisch directeur Adrià Salvador Palau. De golflengte van het licht bepaalt hoe nauwkeurig je kunt ‘afdrukken’. Vergelijk het met een piepkleine tekening die je liever maakt met een dun pennetje dan met een stomp timmermanspotlood. EUV gebruikt een golflengte van 13,5 nanometer en verkleint die straal verder met spiegels. De ‘straal’ van de heliumatomen is echter minder dan een tiende nanometer breed en kan dus veel fijnmaziger tekenen.
In theorie passen er dan meer transistors op hetzelfde oppervlak en worden chips efficiënter en krachtiger. In de praktijk zul je ook moeten kunnen meten of alle lijntjes nog wel netjes op en aan elkaar passen, anders werkt de chip niet. En dat moet ook nog eens in een hoog tempo, want chipmakers willen doorstampen.
In een notendop: Lace jaagt opgevoerde heliumatomen – met een extra elektrische lading – door een masker met gaten. De atomen die niet tegengehouden worden, raken de fotogevoelige laag van een silicium schijf en tekenen zo het patroon. Dat masker met gaten deed Bodil Holst denken aan kantklossen (‘lace making’ in het Engels) en daarom noemde ze haar bedrijf zo. In het Lace-lab in Bergen staat een proefopstelling en rond 2030 moet een prototype gereed zijn dat meerdere chiplagen kan afdrukken. Tegen die tijd kan de chipindustrie ook aan deze methode snuffelen, als potentiële opvolger voor EUV in het decennium daarna.
Lace wil simpelere en goedkopere machines bouwen dan die van ASML en haalde in een eerste investeringsronde 40 miljoen euro binnen. De EU stelde een subsidie ter beschikking voor onderzoek samen met imec in België. De resultaten daarvan presenteerde Holst onlangs in de VS, in een zaal waarin ook ASML-onderzoekers zaten. „Ze zeiden dat ze het een interessante nieuwe benadering vonden.”
De grondslag voor de atomen-aanpak stamt uit de jaren negentig, maar noch de tijd, noch de techniek was er rijp voor. Er is namelijk veel rekenwerk nodig om dat geperforeerde masker zo vorm te geven dat de lijntjes van de chip nog kloppen. Dat kan alleen maar met behulp van AI, met snelle chips, legt Adrià Salvador Palau uit. „Zonder de krachtige chips van EUV-machines hadden we dat probleem dus nooit kunnen oplossen.”
Doorzie de wereld van technologie elke week met NRC-redacteuren