BOUWEN AAN EEN UNIVERSEEL CHIPPLATFORM

Dit jaar hebben vijf onderzoekers van KU Leuven een Consolidator Grant van de European Research Council in de wacht gesleept. Onder hen prof. Kris Myny verbonden aan de groep Emerging Technologies, Systems & Security op Campus Diepenbeek. De Limburgse toponderzoeker legt de lat hoog: “De doelstelling bestaat erin een universele technologie te ontwikkelen die nieuwe mogelijkheden biedt voor tal van applicaties”.

De ERC Consolidator Grants zijn beurzen voor excellente onderzoekers die zeven tot twaalf jaar geleden hun doctoraat hebben behaald. Prof. Myny is in dit verband niet aan zijn proefstuk toe. In 2016 werd hem al eens een ERC Starting Grant toegekend voor onderzoek naar flexibele geïntegreerde schakelingen in het project FLICs. Voor die fexibiliteit zorgen dunnefilmtransistoren op basis van de halfgeleider Indium-GalliumZink-Oxide (IGZO). “Flexibele chips openen een wereld van nieuwe toepassingen in termen van vormfactor, kost en gebruik in schermen en wearables”, vertelt prof. Myny. “De dunnefilmtransistoren spelen ook een cruciale rol in het tweede project dat dit jaar van start ging onder de naam ORISON”.

Passie

Prof. Myny studeerde in 2002 af als industrieel ingenieur Elektronica-ICT op Campus Diepenbeek. Zijn passie voor elektronica bracht hem naar Leuven bij imec, het walhalla van de micro-elektronica in Vlaanderen en ver buiten de grenzen. Eerst volgde hij een pre-doctoraatsprogramma aan de Faculteit Ingenieurswetenschappen, wat toen nog vereist was om als industrieel ingenieur te kunnen doctoreren. Naarmate hij zich meer verdiepte in spitsonderzoek nam ook zijn belangstelling toe om zijn kennis en ervaring te delen met studenten. Toen in 2020 op de campus in Diepenbeek een docentschap vrij kwam, stelde prof. Myny zich onmiddellijk kandidaat.

Sinds drie jaar is hij opnieuw ‘thuis’ als hoofddocent chiptechnologie. Maar de banden met imec zijn allerminst doorgeknipt. Prof. Myny is er nog altijd gastprofessor, een situatie die hij ‘win-win-win’ noemt: goed voor imec, goed voor de campus en goed voor zijn baanbrekend onderzoek.

Horizon

Met zijn tweede ERC beurs wil prof. Myny de horizon van de elektronica verleggen. Het nieuwe project heeft dan ook niet toevallig ORISON, wat staat voor ‘igzObased smaRt Interposer technologieS fOr iNtegrated circuits and pixels’, een complex anagram dat enige toelichting behoeft.

Prof. Myny legt uit: “Met dit onderzoek willen we ingaan tegen de huidige trend om chips almaar kleiner, complexer en krachtiger te maken. Niet alle toepassingen hebben chips nodig met een gigantisch aantal transistoren die miljoenen berekeningen per seconde uitvoeren. Neem bijvoorbeeld de IoT-chips (Internet of Things). Die hebben geen immense rekenkracht nodig, maar moeten wel in staat zijn om op grote schaal en gedurende lange tijd te functioneren. Het is economisch én ecologisch onverantwoord hiervoor hoogwaardige chips in te zetten”.

Voor de ontwikkeling van een alternatieve oplossing grijpt prof. Myny terug naar de dunnefilmtransistoren (de IGZO’s) uit het eerste ERC-onderzoek.

“Wat we nu gaan doen is de technologie van de klassieke rekenchip combineren met de dunnefilmtransistoren die gebruikt worden in de flexibele elektronica. Concreet gaan we bovenop de technologie van de klassieke IC’s eenkele lagen van de dunnefilmtransistoren integreren waardoor de chip universeel bruikbaar wordt”.

Prof. Kris Myny

© Dries De Krom

Perspectieven

Deze technologie opent volgens prof. Myny perspectieven die we op dit moment nog niet allemaal kunnen inschatten. “We zijn nu al zeker van een aanzienlijke bezuiniging in de ontwikkelingskosten

niet voor elke toepassing moet een nieuwe chip ontworpen worden – een universele inzetbaarheid en – last but not least – een onwaarschijnlijk grote energiebesparing. Zo'n universele chip kan tot een miljard keer zuiniger zijn. Hij verbruikt enkel energie als hij permanent in werking is en staat nagenoeg uit in slaapmodus, terwijl zijn klassieke tegenhanger nog altijd een minimum aan vermogen zal verbruiken”.

De universele technologie biedt nu al nieuwe mogelijkheden voor tal van applicaties. In de medische sector denkt prof. Myny bijvoorbeeld aan slimme pleisters en lab-on-chips waarbij de energieconsumptie laag moet blijven voor langdurig gebruik, en innovatieve aanstuurelektronica verschillende spanningsniveaus moet kunnen bereiken. Maar er zijn ook mogelijkheden voor intelligente robots, wearables en virtual & augmented reality met hoge resolutie.

Vijf jaar

Prof. Myny’s ERC Consolidator Grant bedraagt twee miljoen euro en heeft een looptijd van vijf jaar. In mei 2023 zijn al twee doctorandi gestart en dit jaar komen er nog twee bij.

“Het meeste werk zal op campus Diepenbeek gebeuren maar imec blijft uiteraard nauw betrokken bij het project”, besluit prof. Myny. “Maar we gaan zeker ook praten met de producenten van chips. De flexibele elektronica verlegt eveneens hun horizon op weg naar nieuwe markten”.

Yves Persoons