AI & computing › Kwantumcomputing & AI-hybrides
Imec zet wereldrecord voor dichtheid van supergeleidende chips
Het Belgische onderzoekscentrum imec heeft een wereldrecord gevestigd in de bouw van supergeleidende chips. De instelling wist 3,8 miljoen minuscule schakelaars op één vierkante centimeter te persen en maakte bedrading die tien keer dunner is dan gebruikelijk. De doorbraak moet supercomputers en datacenters in de toekomst veel zuiniger maken.
Onderzoekscentrum imec uit Leuven heeft tijdens de Applied Superconductivity Conference (ASC) 2026 een nieuw wereldrecord gepresenteerd: 3,8 miljoen Josephson-juncties op een oppervlak van één vierkante centimeter. Dat is de hoogste dichtheid die ooit voor dit type schakeling is gehaald. Daarnaast toonde imec supergeleidende bedrading van slechts 30 nanometer breed, ongeveer tien keer dunner dan de draden die nu in gangbare supergeleidende chips worden gebruikt.
Wat maakt deze schakelaars bijzonder
Een Josephson-junctie is een piepklein onderdeel dat werkt als een razendsnelle elektronische schakelaar. Hij kan signalen verwerken met extreem weinig energieverlies, wat hem interessant maakt voor krachtige rekensystemen. Imec bouwde de nieuwe circuits met niobium-titaniumnitride, verdeeld over drie metalen lagen op de chip. De kleinste juncties meten slechts 150 nanometer, minder dan een duizendste van de dikte van een mensenhaar. Hoe kleiner en dichter deze schakelaars op elkaar passen, hoe meer rekenkracht er in dezelfde ruimte past.
De dunnere bedrading is minstens zo belangrijk. Deze draden vervoeren signalen tussen verschillende onderdelen van een chip en tussen de verschillende lagen. Omdat supergeleidende materialen bij extreem lage temperaturen vrijwel geen elektrische weerstand hebben, gaat er nauwelijks energie verloren tijdens dat transport. Dunnere, dichter opeengepakte bedrading betekent dat ingenieurs meer verbindingen op dezelfde chip kwijt kunnen, zonder dat het energieverbruik meestijgt.
Op weg naar grotere systemen
Imec ontwikkelt de technologie op wafers van 300 millimeter, dezelfde afmeting die de reguliere chipindustrie gebruikt. Die keuze maakt het makkelijker om de nieuwe supergeleidende circuits straks te combineren met bestaande fabricagemethodes en om op te schalen naar grotere en complexere systemen. Het onderzoekscentrum werkt daarnaast aan manieren om losse chiplagen driedimensionaal te stapelen, zodat componenten nog dichter bij elkaar komen te liggen.
Richard Rouse, directeur van imecs Superconducting Digital Program, zegt dat de technologie zich in eerste instantie richt op chipfabrikanten, clouddienstverleners en bouwers van grote rekensystemen. Op termijn ziet imec ook toepassingen in kwantumcomputers, fotonische chips en neuromorfe verwerking, waarbij chips werken volgens principes die lijken op het menselijk brein.
Een groot obstakel blijft bestaan: supergeleidende chips moeten worden gekoeld tot temperaturen dicht bij het absolute nulpunt om hun bijzondere eigenschappen te behouden. Dat maakt ze aanzienlijk lastiger in te zetten dan gewone computerchips, die gewoon op kamertemperatuur werken. Toch laat het record van imec zien dat de technologie rijper wordt en dichter bij praktische toepassingen komt, juist nu datacenters wereldwijd worstelen met een groeiende energiebehoefte.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Als supergeleidende chips op grote schaal betaalbaar en bruikbaar worden, kunnen datacenters en supercomputers fors zuiniger draaien dan met de huidige chiptechnologie. Dat is relevant nu de energiehonger van AI en cloudcomputing snel groeit. De grootste horde blijft de noodzaak van extreme koeling, waardoor grootschalige toepassing voorlopig beperkt blijft tot gespecialiseerde omgevingen.
- Josephson-junctie
- Een piepklein elektronisch onderdeel dat als razendsnelle schakelaar werkt en daarbij nauwelijks energie verbruikt.
- Supergeleiding
- Een materiaaltoestand bij extreem lage temperaturen waarbij elektrische stroom vrijwel zonder weerstand kan stromen.
- Niobium-titaniumnitride (NbTiN)
- Een supergeleidend materiaal dat imec gebruikt om de nieuwe, dichter opeengepakte schakelingen te bouwen.
- Wafer
- Een dunne schijf van silicium waarop chips worden gefabriceerd; de chipindustrie gebruikt veelal een standaardmaat van 300 millimeter.
- Fotonische chip
- Een chip die informatie verwerkt met licht in plaats van met elektrische stroom.
- Neuromorfe verwerking
- Een manier van rekenen waarbij chips zijn ontworpen naar het voorbeeld van hersencellen en hun verbindingen.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
