New Origin wil fotonische chips op industriële schaal produceren in Enschede

New Origin wil op Kennispark in Enschede een fabriek bouwen voor fotonische chips op basis van siliciumnitride. Met productie op 200mm-wafers richt de onderneming zich op industriële volumes. De technologie is geschikt voor optische circuits met zeer lage lichtverliezen, onder meer voor sensoren, datacommunicatie en kwantumtechnologie.

Een fotonische chip is een geïntegreerd optisch circuit waarin licht wordt geleid en bewerkt. Golfgeleiders, splitters, filters en andere optische componenten kunnen op één chip worden samengebracht. Daarmee zijn complexe optische functies te realiseren in een compact systeem. Waar elektronische chips elektrische signalen verwerken met elektronen, gebruiken fotonische chips lichtdeeltjes, fotonen, om informatie te transporteren of optische bewerkingen uit te voeren.

New Origin richt zich op siliciumnitride (SiN), een materiaal dat licht met zeer weinig verlies kan geleiden. Dat is van belang voor toepassingen waarin licht over relatief lange afstanden op een chip moet reizen of waarin optische signalen nauwkeurig moeten worden gemanipuleerd. SiN werkt bovendien over een breed golflengtegebied, van zichtbaar licht tot het kortgolvige infrarood. Dat maakt het materiaal geschikt voor uiteenlopende toepassingen, waaronder biomedische sensoren, optische communicatie, augmented reality en kwantumfotonica.

Productie op 200mm-wafers

New Origin wil de SiN-technologie opschalen naar productie op wafers van 200 mm. Op zo’n wafer worden meerdere chips tegelijk vervaardigd met behulp van onder meer dunnefilmafzetting en fotolithografie. Bij dat laatste proces worden patronen overgebracht op een lichtgevoelige laag, zodat de optische structuren met hoge precisie kunnen worden gevormd.

De onderneming werkt hiervoor samen met het Belgische onderzoeksinstituut imec. Dat draagt een bestaand productieplatform voor siliciumnitride over aan New Origin en ondersteunt de opschaling naar industriële productie. De basis is LPCVD, voluit low-pressure chemical vapor deposition, een proces waarmee dunne materiaallagen onder lage druk worden afgezet. De partners willen het platform verder ontwikkelen en op termijn ook nieuwe materialen en processtappen integreren.

New Origin wordt een zogenoemde pure-play foundry: een onafhankelijke producent die chips vervaardigt op basis van ontwerpen van andere bedrijven. Klanten hoeven daardoor niet zelf over een complete productiefaciliteit te beschikken om hun fotonische circuits te laten maken. De beoogde startcapaciteit bedraagt circa 10.000 wafers per jaar, met een groeipad naar 50.000 wafers per jaar. De eerste productie wordt volgens de huidige planning begin 2029 verwacht.

Andere technologie dan de fabriek in Eindhoven

De geplande fabriek vult de Nederlandse productie-infrastructuur voor fotonische chips aan. In Eindhoven werkt SMART Photonics met indiumfosfide (InP), een halfgeleidermateriaal waarmee actieve optische componenten, zoals lasers en versterkers, kunnen worden geïntegreerd. Ook bouwt TNO op de High Tech Campus Eindhoven aan een pilotlijn voor InP-chips op 6-inch-wafers.

SiN en InP hebben verschillende eigenschappen. Siliciumnitride is vooral aantrekkelijk vanwege de lage optische verliezen en het brede golflengtebereik. Indiumfosfide maakt het mogelijk om licht op de chip zelf op te wekken en te versterken. Welke technologie geschikt is, hangt af van de beoogde toepassing. In sommige systemen kunnen verschillende materialen bovendien worden gecombineerd.

Ook aan de TU Delft wordt onderzoek gedaan naar geïntegreerde fotonica, waaronder hybride circuits waarin siliciumnitride wordt gecombineerd met andere materialen. Zulke combinaties kunnen de lage verliezen van SiN verenigen met eigenschappen die nodig zijn voor compactere of instelbare optische componenten. De ontwikkeling van productieplatforms en de integratie van verschillende materialen zijn daarmee twee complementaire onderdelen van de fotonische-chiptechnologie.

Energie en water als randvoorwaarden

Voor de vestiging in Enschede zijn ook de nutsvoorzieningen van belang. New Origin, de gemeente Enschede, de provincie Overijssel, netbeheerder Enexis, Waterschap Vechtstromen en andere regionale partijen hebben gewerkt aan oplossingen voor de elektriciteits- en watervoorziening.

Voor de stroomvoorziening ligt een haalbaar netwerkplan op tafel, dat technisch verder moet worden uitgewerkt. Aqua Twente gaat proceswater uit het Twentekanaal leveren. Daarnaast is Waterschap Vechtstromen bereid om onder voorwaarden gezuiverd afvalwater beschikbaar te stellen als aanvullende bron.

De technische afspraken over deze voorzieningen moeten nog worden afgerond. Daarmee is de realisatie van de fabriek dichterbij gekomen, maar de verdere uitwerking van de plannen is nog nodig voordat de vestiging definitief vorm krijgt.