Toekomstmakers

'Computerchips straks 100.000 keer sneller dankzij fotonica'

11 mei 2016 11:30 Aangepast: 31 juli 2017 13:00
Beeld © RTL Z Toekomstmakers

De nieuwste modellen van computers en smartphones zijn tegenwoordig nauwelijks sneller of zuiniger. Is de top bereikt? Nee hoor, wacht maar tot computerchips op de markt komen die voorzien zijn van fotonica. "Die kunnen met groot gemak honderdduizend keer sneller worden."

Fotonicachips werken niet met elektriciteit, maar met licht ​om informatieprocessen door te geven. Door licht in plaats van stroom in de computerchips te gebruiken, kunnen computers sneller werken en kunnen we het energiegebruik binnen de perken houden. 

Vrijwel iedereen maakt al gebruik van fotonica. Het bekendste voorbeeld is de glasvezelkabel, waarin data met lichtsignalen wordt overgebracht. Bij 'geïntegreerde fotonica' gaat het om microchips die werken op basis van lichtsignalen. Omdat lichtsignalen geen hoeken van negentig graden kunnen passeren, zien fotonische chips er anders uit. Met vloeiende lijnen:

Zogenoemde 'fotonische chips' kunnen allerlei bewerkingen doen. Bijvoorbeeld op basis een teruggekaatst lichtsignaal berekenen hoe groot de spanning is op een vliegtuigvleugel: de chip waarschuwt dan lang voordat er scheuren ontstaan. Fotonische chips kunnen ook een veel hogere datasnelheid behalen én zijn energiezuiniger. Ideaal voor in datacentra dus.

Fotonica wordt verder ook toegepast in bijvoorbeeld beeldschermen voor de computer, nachtzichttoestellen, webcams, zonnecellen en ledlampen.

'Het nieuwe goud'
De verwachting is dat de markt voor geïntegreerde fotonica op termijn meer dan een biljoen euro waard is. De Europese Unie heeft fotonica bestempeld als een van de vijf technologieën met de grootste economische potentie.

'Het nieuwe goud', noemen ze het zelfs in Eindhoven. En daar kunnen ze het weten: aan de Technische Universiteit Eindhoven is de afgelopen jaren voor honderden miljoenen aan onderzoek gedaan naar een snellere en minder energievretende computerchip. Op 25 april is hier zelfs het fotonica-instituut geopend binnen het project Photon Delta: Integrated Photonics Institute​. De directeur, Ton Backx, noemt fotonica een 'vreselijk interessant gebied'. "Over tien jaar moeten de chips duizend keer sneller en energiezuiniger zijn dan wat we vandaag de dag hebben aan technologie. Fotonica gaat dat mogelijk maken."

Ton Backx, directeur Integrated Photonics Institute​:

Thumbnail

"Omdat je met licht werkt, werk je met veel kortere golflengtes. Die zorgen ervoor dat je veel hogere bandbreedtes kan halen. Dus waar je met micro-elektronica tegen grensfrequenties aan gaat lopen, voel je dat met fotonica bij lange na niet. Je kunt met groot gemak zonder meer 100.000 keer sneller worden. Dat doen we niet op de een op de andere dag, maar de grenzen liggen gewoon veel verder weg."

In de regio Eindhoven houden 160 bedrijven zich bezig met fotonica. Een zo'n bedrijf is Smart Photonics, een laboratorium waar fotonicachips gemaakt worden. "Wij maken als het ware een soort van taart", legt directeur Richard Visser uit in de uitzending van Toekomstmakers. "We beginnen met de bodem. Dat is wat we noemen de wever. Op het basismateriaal, indiumfosfide, leggen wij laagjes die vervolgens worden bewerkt."

Paar vierkante milimeter
Bij Smart Photonics komen ze erachter dat het (bijna) onmogelijke soms toch mogelijk is. Het mooiste voorbeeld vindt Visser de chip die ze bouwden om methaandeeltjes te vinden in adem, zodat ziektes snel kunnen worden opgespoord. "Daar was eerst een heel groot en heel apparaat voor nodig. Nu hebben we het in een chipje van een paar vierkante milimeter."

De chips uit het lab van Smart Photonics worden gecontroleerd bij het bedrijf Effect Photonics, ook in Eindhoven. Tim Koene van Effect Photonics vertelt dat er vooral vraag is van datacenters. Voor het aansluiten van datacenters zijn vaak duizenden verbindingen nodig per vierkante meter. "Maar ook de verbindingen die vanaf het internetnetwerk naar zendmasten en de mensen thuis gaan." Die laatste kilometer is volgens Koene namelijk nog vaak een 'hobbelig zandweggetje' waar nog veel winst te behalen valt. "Die gaan we helemaal ontsluiten."

Bij de ontwikkeling van de praktische toepassingen heeft ook Philips een belangrijke rol gespeeld. Denk bijvoorbeeld aan de lasers die worden gebruikt om cd’s en dvd’s te schrijven en te lezen. "Fotonica vindt zijn oorsprong hier in deze regio bij Philips", zegt Ton Backx, de directeur van het nieuwe fotonica instituut. "Die zijn in de jaren zestig gestart met sterke researchactiviteiten, onder andere naar laserontwikkelingen. Dat heeft er toe geleid dat we een fikse voorsprong hebben. Ik ben ervan overtuigd dat wij die voorsprong kunnen behouden. Wij hebben hier hele goede mensen."

Bekijk de uitzending van Toekomstmakers over fotonica:

Altijd weten wat er speelt?
Download de gratis RTL Nieuws-app en blijf op de hoogte.

Playstore Appstore

Dit is een artikel van