Chiplabo van de wereld
2024 was het jaar waarin we ons 40-jarige bestaan vierden. 40 jaar waarin we zijn uitgegroeid tot het chiplabo van de wereld: wereldleider in R&D voor nano-elektronica en digitale technologie, met meer dan 5.500 werknemers van over de hele wereld, en meer dan 600 bedrijven in onze R&D programma’s naar innovatie in microchips en hun toepassingen in gezondheidszorg, mobiliteit, AI, ...
Een mooie bevestiging van onze status was de toekenning van €1,45 miljard door de Europese Unie en Vlaanderen voor de uitbating van de NanoIC pilootlijn. Ook bedrijven zullen financieel bijdragen aan het project. ASML engageerde zich al om €1,05 miljard te investeren.
Rendering van de nieuwe cleanroom die zal worden gebouwd als uitbreiding van de reeds bestaande imec-pilootlijnfaciliteiten in Leuven.
In juni 2024 kondigden we samen met ASML ook de opening aan van het High NA EUV Lithography Lab in Veldhoven (Nederland). Het High NA EUV Lab zal de ontwikkeling van High NA EUV-lithografie naar massaproductie mee mogelijk maken.
Van links naar rechts: Luc Van den hove (imec), Peter Vanoppen (ASML), Christophe Fouquet (ASML), Ann Kelleher (Intel) tonen de eerste wafers bij de opening van het High NA EUV Lab (2024).
We ondertekenden ook een MOU met de Spaanse overheid en de regionale overheid van Andalusië over de plannen voor een gespecialiseerde R&D-pilootlijn voor chiptechnologie in Malaga (Andalusië) die onze bestaande pilootlijn in Leuven zal aanvullen met nieuwe processen en materialen voor innovatie in gezondheidszorg, life sciences, fotonica, augmented en virtual reality, precisiemetingen, ... Onze CEO Luc Van den hove bracht een bezoek aan het Málaga TechPark, en de premier van Spanje, Pedro Sanchez en de Belgische premier Alexander De Croo werden verwelkomd in Leuven.
Ook de EU-U.S. Trade and Technology Council, met ondermeer de Amerikaanse Minister van handel Gina Raimondo en de Europese Commissarissen Margrethe Vestager, Valdis Dombrovskis, en Thierry Breton brachten een bezoek aan ons hoofdkwartier in Leuven.
De Amerikaanse Minister van handel Gina Raimondo en de Europese Commissaris Margrethe Vestager op bezoek in Leuven tijdens de EU-US Trade and Technology Council (2024).
Betere chips
De chipindustrie is in volle verandering. Niet alleen wordt het extreem moeilijk en duur om de afmetingen van transistoren verder te verkleinen, ook energie en snelheid beginnen een steeds grotere uitdaging te worden in de steeds complexere chipsystemen. Naast het ontwikkelen van de volgende generatie chiptechnologieën, wordt het onderzoek naar nieuwe systeemarchitecturen en systeem-technologie co-optimalisatie waarbij de toekomstige noden van een systeem worden meegenomen bij de ontwikkeling van de technologieën waaruit het systeem opgebouwd is, steeds belangrijker in onze R&D. Zo stelden we in 2024 een nieuwe architectuur voor die verdere miniaturisatie van chipsystemen mogelijk maakt.
Op technologievlak realiseerden we in 2024 een aantal belangrijk verbeteringen van CFET-transistoren. En kort na de opening van het High NA EUV Lab presenteerden we eerste fijne structuren op basis van high NA lithografie. We introduceerden een disruptieve geheugenarchitectuur voor data-intensieve compute toepassingen, en stelden doorbraken in de realisatie van fijnmazige interconnecties tussen chips en wafers.
Een onderzoeksdomein dat aan belang wint door de groeiende ecologische voetafdruk van de chipindustrie is duurzaamheid. Met behulp van imec.netzero, een model dat de impact van chipproductieprocessen kwantificeert, hebben we in 2024 aangetoond dat het lithografie- en etsproces – cruciale processen in de productie van chips – voor meer dan 40% bijdroegen tot de totale CO2-emissie van de chipproductie. We stelden ook duurzamere alternatieven voor die bedrijven kunnen helpen hun duurzaamheidsdoelstellingen te behalen. Sinds september 2024 hebben we ook een Ambassador programma, met ambassadeurs die een duurzaamheidsreflex doorheen de hele organisatie moeten promoten. Zij zullen de milieu-impact als parameter in belangrijke projecten van imec introduceren.
Betere bouwblokken voor kwantum en supergeleidende computers
Met twee hoge impact papers toonden we ons leiderschap in R&D rond kwantum computing. We slaagden erin om silicium kwantumbits te produceren met hoge reproduceerbaarheid en lage ruis op basis van industrieel toepasbare fabricatieprocessen met hoge opbrengst.
Silicium kwantumbits geproduceerd met de modernste 300mm procestechnologie.
In België realiseerden we de eerste Quantum Key Distribution (QKD)-verbindingen, samen met UGent en BelNet (BeQCI consortium). Het BeQCI-project heeft tot doel een manier te ontwikkelen om gegevens 100 procent veilig te verzenden met behulp van principes uit de kwantumfysica.
Dankzij chiptechnologie kan QKD goedkoper, sneller en schaalbaarder worden.
We presenteerden ook drie functionele bouwblokken van een supergeleidende chip gefabriceerd met industrie-compatibele processen. Supergeleidende chips moeten op termijn AI en High Performance Computing vooruitsturen.
Betere communicatie
Nu de wereld steeds meer met elkaar verbonden is, wordt de vraag naar naadloze, snelle en betrouwbare communicatie steeds belangrijker. In 2024 realiseerden we technologie om de toekomstige communicatie-infrastructuur te kunnen realiseren, bouwblokken voor de volgende generatie silicium-fotonica communicatietechnologie, zoals een zendontvanger die hoge bandbreedte en hoge energie efficiëntie combineert; en performante fotodetectoren met bandbreedtes hoger dan 50GHz; een nieuwe architectuur voor analoog-naar-digitaal omzetters (ADCs) met een hoge energie-efficiëntie, zeer compacte voetafdruk en exceptionele conversiesnelheid; en een interposer tussen een RF-versterker en een chiplet met verwaarloosbare verliezen, geschikt voor >100 GHz toepassingen.
Imec's zeer compacte analoog-naar-digitaal omzetters met hoge energie efficientie en een exceptionele conversiesnelheid (VLSI, 2024).
Betere sensoren en actuatoren
De kostenefficiënte productie van chiptechnologie en zijn capaciteit tot miniaturisatie biedt ook nieuwe mogelijkheden bij de ontwikkeling van sensoren en actuatoren in een brede waaier aan toepassingsdomeinen zoals in life sciences, agrifood, infotainment, mobiliteit, ... We realiseerden LED-stack uit perovskiet die licht uitstraalt dat 1.000 keer helderder is dan de huidige industriestandaard van OLEDs. Dit resultaat, dat in Nature Photonics werd gepubliceerd, maakt injectielasers mogelijk voor beeldprojectie, omgevingsmonitoring, medische diagnostiek, ...
LED stack uit perovskiet die licht uitstraalt dat 1.000 keer helderder is dan de huidige OLEDs (Nature Photonics, 2024)
In het Belgische project Q-COMIRSE ontwikkelden we een prototype van een korte-golf infrarood beeldsensor op basis van een loodvrije technologie, een kritische stap naar massaproductie van infrarood beeldsensoren aan lage kostprijs en op basis van niet-toxische technologie. En we realiseerden een nieuwe hyperspectrale sensor die beelden van hoge kwaliteit kan maken vanuit de ruimte, bijvoorbeeld voor het monitoren van voedselsystemen, voor landbouw, biodiversiteit, water- en luchtkwaliteit, en mijnbouw.
Imec's nieuwe multi- en hyperspectrale beeldsensor voor ruimtetoepassingen (2024).
AI voor betere inzichten
Binnen het imec.icon project CHAI zetten we samen met KU Leuven deep reinforcement learning in om duizenden virtuele experimenten uit te voeren om een farmaceutisch recept van Johnson & Johnson te optimaliseren met als resultaat een kortere productietijd, minder solventen, lagere productiekosten, minder afval, een zuiverder product, en een energiebesparing tot 10%. We implementeerden bij Procter&Gamble en bij Allnex Belgium ook een ‘explainable’ AI-model dat beter interageert met de toesteloperatoren. Het AI-model kon daardoor beter leren op basis van de input van de operator en zijn ervaring, en omgekeerd werd de leercyclus voor minder ervaren operatoren korter.
De imec.digimeter toonde dat in Vlaanderen ook het brede publiek de mogelijkheden van AI heeft ontdekt, maar dat de snelle opkomst ervan de digitale kloof dreigt ook te vergroten. Om leerkrachten te ondersteunen om op een weloverwogen en verantwoorde manier met generatieve AI-tools in de klas aan de slag te gaan lanceerden imec en KU Leuven een gratis e-learning over AI.
Kennis en begrip van AI in Vlaanderen is hoog, maar de digitale kloof dreigt verder toe te nemen (Digimeter, 2024).
Betere mobiliteit
Bij imec ontwikkelen we oplossingen voor ‘Advanced Driver Assistance Systems (ADAS)’, ‘in-cabin sensing’, en chiplettechnologie voor energie-efficiënte en betrouwbare high-performance computers voor de software-gebaseerde voertuigen van de toekomst. We ontwikkelen ook technologie voor draadloze communicatie tussen voertuigen onderling, en tussen voertuigen en hun omgeving, en betere batterijtechnologie.
Binnen het H2020 SOLiDIFY consortium ontwikkelden we samen met 13 Europese partners, een prototype van een zeer performante lithium-metaal vastestofbatterij die geproduceerd kan worden volgens een kosteneffectief proces dat kan aangepast worden aan de bestaande batterijproductielijnen.
Prototype van imec's lithium-metaal vastestof batterij (Solidify, 2024).
We lanceerden het Automotive Chiplet Programma voor onderzoek naar chiplets voor de automotive industrie. We stelden een laag vermogen ultra-wideband (UWB) chip voor die 10 keer beter bestand is tegen interferentie door WiFi- en 5G-signalen dan de huidige UWB-chips. Belangrijk in bijvoorbeeld een sensor die de aanwezigheid van een baby in de auto kan detecteren en die dus altijd nauwkeurig moet werken. We ontwikkelden ook 'EdgeApp,' een netwerkapp die dynamische interactie met de 5G-netwerkinstellingen toelaat op basis van real-time bandbreedte en latency vereisten. De app garandeerde dynamische QoS (Quality of Service) in een demonstratie rond afstandsbediening van schepen, gedemonstreerd door Nokia op Mobile World 2024.
Imec's nieuwe impuls radio (IR) UWB ontvanger chip, met laagste stroomverbruik (7.6mW) en 10x betere interferentiebestendigheid (ISSCC, 2024).
In mei 2024 lanceerden we binnen Mobilidata startten we een pilootstudie met autonome en op-afstand-bediende auto’s zodat we hun introductie in Vlaanderen op een gefundeerde, veilige en toekomst-georiënteerde manier kunnen realiseren.
Betere zorg
Chipgebaseerde gezondheidsoplossingen zullen meer gepersonaliseerde precisiegeneeskunde mogelijk maken en bijdragen tot betere preventie, diagnose en genezing. Samen met Sarcura GmbH presenteerden in 2024 een prototype van een flow cytometer op chip voor de detectie van menselijke leukocyten, een belangrijke mijlpaal naar kostenefficiënte, schaalbare, zeer geparallelliseerde analyse van cellen. Nog in 2024 stelden we PAT cube voor, een kleine probe die in bioreactoren tegelijkertijd verschillende parameters in real time kan monitoren waardoor hogere automatisering mogelijk wordt. Dat zal de opbrengt en de kwaliteit van het eindproduct ten goede komen.
Imec en Sarcura's flow cytometer op chip (2024).
Op ISSCC 2024 introduceerden we een prototype van een op ultrasound-gebaseerde draadloze voeding voor implanteerbare hersenprobes dat kleiner is en minder energie verbruikt dan de bestaande oplossingen. Op VLSI 2024 presenteerden we een uitleeschip voor grootschalige opnames van oppervlakkige hersenactiviteit, een nieuwe hersenprobe voor meten van diepe hersenactiviteit en een techniek om artefacten in te onderdrukken bij het meten van hersenactiviteit.
Imec's ultrasound-gebaseerde proof-of-concept chip voor draadloze voeding implanteerbare hersenprobes (ISSCC, 2024).
In OnePlanet Research Center werkten we aan inslikbare sensoren voor de opvolging van parameters in het spijsverteringskanaal.
Betere zonnecellen
Binnen het imec.icon project BIPV4ALL ontwikkelden we oplossingen om gebouw-geïntegreerde zonnepanelen meer betaalbaar en breder toepasbaar te maken, zoals een software tool die architecten toelaat om geïntegreerde panelen op maat te ontwerpen en rechtstreeks door te sturen naar de productiefaciliteit, aanpassingen in de technische weefsels die prestatie van de panelen in de schaduw verbeteren, en automatisatie van productieprocessen.
Hoewel zonne-energie een vitale speler is in de zoektocht naar duurzame energie, vormt de onvoorspelbaarheid ervan een uitdaging voor nauwkeurige voorspellingen van energie- en financiële opbrengsten. Met UHasselt hebben we binnen EnergyVille een energieopbrengstmodel ontwikkeld dat met een ongeëvenaarde precisie de opbrengst van zonnepanelen kan voorspellen.
Imec venturing
Door onze centrale rol in het hart van het high-tech ecosysteem zijn we ideaal geplaatst om deeptech en digitale startups te begeleiden naar een succesvolle marktintroductie. In 2024 lanceerden we drie nieuwe spin-offs. Brailsports, een spin-off van imec, UAntwerpen en UGent, ontwikkelt een AI-gebaseerd platform dat atleten en hun coaches ondersteunt bij het bepalen van het optimale trainingsvolume en het aanpassen van trainingsschema's op basis van data. Skinetix, een spin-off van imec en de VUB, brengt expertise in sensortechnologie en AI samen in een platform dat professionele atleten ondersteunt om hun prestaties te maximaliseren en revalidatie te versnellen.
Sportkleding met geïntegreerde sensoren registreert gedetailleerde bewegingen en spieractiviteit (Skinetix, 2024).
Imec.xpand lanceerde in 2024 zijn tweede fonds van 300 miljoen euro, en het imec.istart acceleratieprogramma lanceerde het imec.istart future fund voor Seed- en Serie A-financiering van digitale startups. In 2024 zullen meer dan 40 nieuwe startups zich hebben aangesloten bij het imec.istart acceleratorprogramma.
