Met hun methode om geometrische patronen op siliciumwafers te etsen voor de volgende generatie computerchips brengen de Nederlandse Erik Loopstra en de Nederlands-Russische Vadim Banine een nieuw digitaal tijdperk dichterbij. Het uitvindersduo werd voor hun innovatie beloond met de European Inventor Award Publieksprijs 2018.

De onderscheiding werd uitgereikt tijdens de feestelijke ceremonie in Parijs, Saint-Germain-en-Laye, waar zo’n 600 genodigden bijeen waren uit de politiek, wetenschapswereld, het bedrijfsleven en specialisten in intellectueel eigendom. Loopstra en Banine en hun onderzoeks- en engineeringsteams bij de Nederlandse fabrikant van halfgeleiderapparaten ASML en de Duitse fabrikant van optica ZEISS, ontwikkelden het extreem-ultraviolette lithografie (EUVL) productiesysteem voor kleinere, snellere en krachtiger halfgeleiders.

Favoriet bij publiek

Voor de Publieksprijs kon tussen 24 april en 3 juni 2018 online een stem worden uitgebracht op een van de vijftien genomineerde uitvinders of uitvindersteams voor de European Inventor Award 2018. Loopstra en Banine kregen de meeste van de duizenden uitgebrachte online stemmen. Een internationale jury van innovatiedeskundigen koos daarnaast een winnaar - uit meer dan 500 inzendingen in totaal - in elk van de vijf categorieën: Industrie, Onderzoek, Midden- en Kleinbedrijf, Niet-EOB-landen en Lifetime Achievements.

De European Inventor Award wordt jaarlijks uitgereikt door het EOB om uitmuntende uitvinders uit Europa en de rest van de wereld te eren, die een uitzonderlijke bijdrage hebben geleverd aan sociale ontwikkeling, technologische vooruitgang en economische groei.

Grenzen opzoeken van de natuurkunde

Steeds kleinere, krachtiger chips zijn van cruciaal belang voor verdere technologische ontwikkelingen in het digitale tijdperk. Volgens de voorspelling van de Amerikaanse ingenieur en Intel Corporation, mede-oprichter Gordon Moore verdubbelt sinds de jaren zestig de rekenkracht van computers ruwweg elke twee jaar. Nu echter lopen conventionele chipproductiemethoden tegen fysieke en economische limieten aan. Daarmee komt de wet van Moore in de verdrukking. De ontwikkeling van het EUVL-productiesysteem, dat de golflengte van de straling vermindert die wordt gebruikt om chipdetails met een factor 14 te etsen, zorgt ervoor dat Loopstra en Banine met hun onderzoeks- en engineeringsteams nu een nieuwe impuls geven aan deze wet. "Met een golflengte die bijna net zo kort is als röntgenfotografie, beelden we functies uit op de chip van slechts 5 nanometer breed, wat nauwelijks 20 siliciumatomen is", legt Vadim Banine uit. "Met deze technologie hebben we de grenzen van de conventionele fysica zo goed als bereikt."

Laser schiet op minuscule druppels tin

Het EUVL-systeem is gebaseerd op een krachtige laser die op minuscule druppels tin schiet. Dat creëert een ultraheet plasma dat extreem ultraviolette straling genereert. Een optisch systeem met spiegels geleidt dit licht vervolgens naar de silicumlaag van de chip. "Optica worden niet meer gemaakt van lenzen, maar bestaan uit het gladste spiegelsysteem ter wereld", zegt Erik Loopstra. Hij legt uit dat als een van de spiegels van het EUVL-systeem vergroot zou worden tot de omvang van Duitsland, of 1.000 km breed, de grootste afwijking minder zou zijn dan de breedte van een mensenhaar. Naast geavanceerde optica en krachtige laser, ontwikkelden de uitvinders en hun teams voor het EUVL-systeem een vacuümomgeving die vervuiling - veroorzaakt door materiaal 1.000 keer dunner dan menselijk haar - tot bijna nul vermindert.

De twee uitvinders benadrukken de waardevolle ondersteuning van hun respectievelijke teams bij ASML en Zeiss, die gedurende twee decennia meewerkten aan de realisering van EUVL, dat nu klaar is om ingezet te worden voor grootschalige microprocessorchipproductie. Ze wijzen ook op de rol die patenten hebben gespeeld bij het veiligstellen van de belangrijke bescherming van intellectueel eigendom.