Historiek en mijlpalen: imec – onafhankelijke R&D-hub voor nano- en digitale technologie

In 1984 besloot een bevlogen groep jonge visionaire onderzoekers om in Leuven een superlab op te richten voor onderzoek en ontwikkeling in micro-elektronica. Met substantiële financiële steun van de Vlaamse overheid ontstond imec.

Het was de periode waarin de personal computer van IBM doorbrak, Apple de eerste Macintosh lanceerde en de floppydisk beschikbaar werd als eerste gangbare opslagmedium voor de thuisgebruiker. Ontwikkelingen die toen vaak al plaatsvonden in Silicon Valley. Het inspireerde de oprichters van imec die er hadden gestudeerd of gewerkt om ook Vlaanderen op de wereldkaart te zetten voor halfgeleideronderzoek.

De visie bij de start was om CMOS-computerchips steeds kleiner, krachtiger en zuiniger te maken. Om op die manier de observatie van Intel-oprichter Gordon Moore in een wet te veranderen, namelijk dat geïntegreerde schakelingen elke 24 maanden in kracht verdubbelen. Onder de opeenvolgende leiding van baron Roger Van Overstraeten, Gilbert Declerk en Luc Van den hove is de omvang en impact van imec sindsdien continu gegroeid. Een bewijs dat het imec samenwerkingsmodel stabiliteit garandeert in een veelal cyclische sector. De laatste onafhankelijke externe evaluatie van imec wees uit dat voor elke euro die Vlaanderen in imec investeert zowat acht euro terugvloeit.

Van het ondersteunen van de industrie naar het pad effenen voor het functioneel schalen van halfgeleiders

Imec was in 1984 een opkomend laboratorium met ongekende ambities. Van bij de start investeerde het stevig in het uitbouwen van een unieke geavanceerde infrastructuur, zoals een cleanroom die geschikt was voor chipprocessen op de toenmalige industriële standaard van silicium wafers met een diameter van 200mm. Imec groeide gestaag, met meer infrastructuur, en meer labs, kantoren, en later ook een 300mm cleanroom en het Attolab, een gespecialiseerde infrastructuur die de grenzen verlegt van lithografie (een van de belangrijkste processen bij het produceren van zeer kleine structuren op chips). Belangrijk hierin zijnde strategische samenwerkingen met toonaangevende toestelleveranciers, waardoor imec beschikte over prototypetoestellen waar nergens anders onderzoek op gedaan kon worden. Het duurde niet lang voor de wereldleiders uit de industrie hun weg vonden naar imec voor gezamenlijk onderzoek en ontwikkeling naar de volgende generaties chiptechnologieën; als aanvulling op hun interne onderzoek.

Op die manier groeide imec uit tot dé plek waar de hele waardeketen van de chipindustrie samen onderzoek doet om voorop te blijven in de technologische ontwikkeling: van materiaal- en toestelleveranciers tot fabrikanten van chips en eindproducten. En dit mede dankzij het baanbrekende open innovatie samenwerkingsmodel wat imec ontwikkelde en nog steeds verder verfijnt. Het model organiseert steeds complexer wordend pre-competitief onderzoek op basis van het delen van de risico’s en kosten. Het liet imec toe om wereldwijd voorop te blijven lopen en mee te gaan in de kapitaalsintensieve evolutie naar steeds grotere wafers waarop de chips worden gemaakt en steeds complexere processen om chips verder te verkleinen en krachtiger te maken.

Waar imec begon met zeventig onderzoekers, bestaat het nu uit meer dan vijfduizend medewerkers. De omzet groeide van enkele tientallen naar meer dan zevenhonderd miljoen euro. Het merendeel hiervan zijn private inkomsten uit samenwerkingen met de industrie. Deze komen boven op de structurele publieke middelen die imec al doorheen heel haar geschiedenis mag ontvangen van de Vlaamse overheid en die de essentiële fundering vormen voor imec’s succes. Ze laten imec toe om vanuit fundamenteel onderzoek waardevolle kennis op te bouwen waarmee het nieuwe bedrijven opricht of bestaande bedrijven, in Vlaanderen en wereldwijd, oplossingsrichtingen aanreikt waar ze zonder imec geen toegang toe hebben.

De inspanningen en complexiteit die gepaard gaan met het verbeteren van computerchips zijn ondertussen exponentieel toegenomen, mede door de opkomst van big data, artificiële intelligentie en het internet der dingen. Imec heeft zich doorheen deze evolutie opgewerkt van een lab dat de industrie assisteert tot een gerenommeerde R&D hub die een wereldwijd ecosysteem voor technologie en elektronica rondom zich verzamelt om de industriële toekomstvisies vorm te geven.

Van halfgeleidertechnologie naar slimme toepassingen

Nu het zijn veertigste levensjaar nadert, is de visie van imec relevanter dan ooit: de grenzen verleggen van wat mogelijk is en de toekomst vormgeven met behulp van technologie.

Van bij de oprichting heeft imec zich niet alleen toegelegd op halfgeleidertechnologie an sich, maar ook op de verscheidenheid aan toepassingen ervan. Zo was duurzame energie van bij het begin een strategische pijler. En evolueerde die van hoofdzakelijk onderzoek naar silicium zonnecellen naar het volledige spectrum van duurzame energie-opwekking,
-omzetting en -opslag. Mede aangewakkerd door de betrokkenheid in twee samenwerkingsverbanden: Solliance (NL) en EnergyVille (B). Imec trad toe tot het in Eindhoven gevestigde Solliance (‘solar research alliance’) kort nadat deze in 2010 was opgericht. Samen met industriële en academische partners heeft de onderzoeksalliantie een toonaangevende rol in het wereldwijde onderzoek naar dunnefilm zonneceltechnologie. Sinds 2011 is imec ook betrokken bij het initiatief EnergyVille, een in Genk gevestigde samenwerking met KU Leuven, VITO en UHasselt die technologie en kennis ontwikkelt om publieke en private partijen te ondersteunen in hun overgang naar een energiezuinige, koolstofvrije en duurzame bebouwde omgeving.

Deze evolutie in energieonderzoek is exemplarisch voor de doorgedreven applicatiefocus bij imec. De voorbije decennia hebben imec onderzoekers hun pallet verrijkt door ver buiten de grenzen te gaan van enkel het verbeteren van CMOS-technologie en steeds meer kennis te ontwikkelen over de slimme toepassing ervan in domeinen zoals energie, gezondheid & biomedische wetenschappen, mobiliteit, industrie 4.0, agrofood, slimme steden en educatie.

Ter ondersteuning van deze strategie, zette imec verscheidene gespecialiseerde onderzoeksomgevingen en samenwerkingsverbanden op. Bijvoorbeeld NERF (Neuro-Elektronics Research Flanders) werd in 2011 opgericht samen met VIB en KU Leuven als interdisciplinair onderzoekscentrum om neurale netwerken te bestuderen en nieuwe technologie te ontwikkelen om de werking van het brein te doorgronden. Ook hersen gerelateerd is Mission Lucidity, in 2018 opgestart in samenwerking met VIB, KU Leuven en UZ Leuven. Het initiatief brengt wereldwijd toonaangevende expertise in geneeskunde, biomedische wetenschappen en nanotechnologie samen om doorbraken te realiseren in het ontcijferen van genetische zenuwaandoeningen zoals dementie, en op termijn ook te helpen voorkomen of genezen. Imec’s ExaScience lab op haar beurt werd opgericht in 2013 voor de ontwikkeling van software voor supercomputers om de gigantische hoeveelheden complexe data te verwerken voor bijvoorbeeld het analyseren van moleculen bij de ontwikkeling van geneesmiddelen of andere toepassingen in de domeinen van farma, geneeskunde of industrie 4.0.

In 2016 fusioneerde imec met iMinds, tot dan een van de andere Strategische Onderzoekscentra (SOC’s) van de Vlaamse overheid, met een focus op digitale technologie en toepassingen. De fusie bracht twee bouwblokken samen in de oplossing voor veel van de toepassingen van vandaag: slimme hardware en slimme software. Dankzij de fusie met iMinds kan imec hardware en software nog beter in parallel ontwikkelen en optimaliseren met het oog op unieke oplossingen voor digitale systemen en innovatie.

Wereldwijd actief met een positieve lokale voetafdruk

De succesformule van imec streek ondertussen neer over de hele wereld. Waarbij imec aandacht heeft voor de specifieke context en uitdagingen op elke plek waar het met lokale financiering samenwerkingen aangaat. Zo richtte imec in 2005 Holst Centre op samen met TNO en met steun van de Nederlandse overheid. Het op High Tech Campus Eindhoven gevestigde initiatief ontwikkelt sensortechnologie en andere micro-elektronicakennis voor de maatschappelijke uitdagingen in gezondheid & welzijn, energie & klimaat en mobiliteit & industrie 5.0. Nog in Nederland was imec in 2019 medeoprichter van OnePLanet Research Center, een multidisciplinaire samenwerking met Wageningen University & Research (WUR), Radboud Universiteit en Radboudumc, en met steun van de provincie Gelderland. OnePlanet Research Center zet de nieuwste chips en digitale technologie in voor een maatschappij waarin iedereen toegang kan hebben tot een gezonde levensstijl en gezonde en duurzame voeding.

In 2008 richtte imec voor het eerst een overzeese onderzoeksafdeling op: in Hsinchu (Taiwan) waar de nadruk ligt op systeemontwikkeling, -prototyping en -productie. In 2016 volgde een ontwerpafdeling in NeoCity, Florida, met steun van Osceola county. En nog in de Verenigde Staten zette imec in 2019 een onderzoeksactiviteit op aan – en in samenwerking met – de gerenommeerde Berkeley Universiteit in Californië. Daar ligt de focus op het gezamenlijk ontwikkelen van technologie en hun eindtoepassing voor de optimalisatie van de volgende generatie slimme apparaten en nieuwe architecturen voor artificiële intelligentie en machineleren. Daarnaast heeft imec voor het onderhouden van de partnerrelaties regionale kantoren in San Francisco (V.S.), Tokio & Osaka (Japan), Shanghai (China) en Bangalore (India).

Vanzelfsprekend bouwde imec ook in Vlaanderen over de jaren heen ontelbare relaties en samenwerkingen met lokale stakeholders. En richtte het zich boven op de algemene onderzoeksactiviteiten ook op specifieke lokale beleidsuitdagingen, zoals de Vlaamse transitiedomeinen industrie 4.0, energie, slim wonen & leven, samenleven in 2050, mobiliteit en levenslang leren. Zo is er hethet City of Things project waarin imec met een heel aantal partners sinds 2017 kennis en oplossingen ontwikkelt voor slimme stedelijke omgevingen in Vlaanderen en daarbuiten. Of het Flanders AI onderzoeksproject wat in 2019 startte en waarin een tiental Vlaamse organisaties de krachten bundelen om samen met de industrie onze regio op de internationale kaart te zetten in de ontwikkeling van specifieke aspecten van artificiële intelligentie. Ook startten in 2019 de samenwerkingsprojecten Mobilidata, i-Learn en Internet of Water Flanders waarin imec een prominente rol heeft. In het Internet of Water Flanders project vinden Vlaamse partners met kennis van technologie en van waterbeheer elkaar om oplossingen te ontwikkelen die de waterkwaliteit in Vlaanderen fijnmaziger en continue in kaart kunnen brengen. I-Learn creëert, in nauwe samenwerking met Vlaamse scholen en leerkrachten, een online portaal waarop softwareproviders hun digitale toepassingen voor gepersonaliseerd leren beschikbaar kunnen stellen. Deze educatieve technologie stelt leerkrachten in staat om een leertraject op maat van elke leerling te creëren. En Mobilidata heeft als doel om een vlot en veilig mobiliteitssysteem op te zetten wat de bereikbaarheid en mobiliteit in Vlaanderen moet waarborgen, de leefbaarheid verhogen en tegelijkertijd de verkeersonveiligheid en schade aan milieu en natuur terugdringen.

In al deze projecten vormt imec als het ware een draaischijf om de eigen kennis en expertise en die van de betrokken partners in te zetten voor maatschappelijke doelstellingen.

Ondersteuning voor bedrijfsleven en ondernemerschap

Alle succesvolle innovaties beginnen met een goed idee. Maar niet alle slimme ideeën worden succesvolle innovaties. Om het commerciële potentieel te bereiken, moet innovatie worden gevoed en ondernemerschap worden gestimuleerd. Van bij het ontstaan heeft imec dan ook oog voor spin-offs en biedt het dienstverlening en ontwikkelprojecten aan op maat van de industrie. Doorheen de jaren stond imec aan de wieg van meer dan tweehonderd spin-offs. Sinds 2017 vanuit een vernieuwde aanpak die sindsdien al tot 22 spin-offs leidde met een gecombineerde marktwaarde van zowat tweehonderd miljoen euro.

Mede door de overname van iMinds en de reeds bestaande ICON en iStart programma’s heeft imec haar steun aan ondernemers nog verder uitgebouwd. Dankzij imec.icon krijgen Vlaamse bedrijven laagdrempelig toegang tot vraaggestuurde technologieontwikkeling op maat van hun specifieke behoeften. En met imec.istart ondersteunde imec al meer dan tweehonderd startups en scale-ups met toegang tot talent, infrastructuur, kennis en kapitaal. Voor scale-ups heeft imec sinds 2017 ook een eigen durfkapitaalfonds, imec.xpand. In dit fonds participeren naast imec en de Vlaamse overheid ook grote internationale ondernemingen, financiële instellingen, universiteiten, lokale en internationale overheidsgerelateerde partijen, maar ook particuliere investeerders. Dankzij een specifieke aanpak laat het hardwaregedreven nanotechnologie-innovaties uitgroeien tot wereldwijd toonaangevende bedrijven.

Het geheim achter het succes van imec?

De belangrijkste factoren achter deze reis doorheen de succesvolle imec geschiedenis zijn (1) de medewerkers: een steeds groeiende groep met de slimste techneuten van over de hele wereld. Samen met (2) imec’s unieke infrastructuur: als je het kan bedenken, kan het waarschijnlijk gerealiseerd worden in een van de imec labs, kantoren of cleanrooms. En natuurlijk (3) imec’s onderzoekssamenwerkingen: gebaseerd op een visie voor een betere toekomst voor onze planeet en haar bewoners.