Samenvatting prof. Maaike Op de Beeck over 'Minuscule Chips en Revolutionaire Toepassingen'

Prof. Dr. Maaike Op de Beeck, R.U.Gent en IMEC, Leuven Technologie 2.0..

 

De spreker verhaalt zorgvuldig opgebouwd, met veel en goed didactisch materiaal, wat een chip is, hoe hij wordt gemaakt tot waar het actuele toepassingen in de medische sector vindt. Zowel de leek als de ervaren deelnemer werden begeesterd, gelet op de ingehouden stilte in de zaal, gevolg van de aandacht, en de persoonlijke vragen voor de professor achteraf.

Chips zijn ultrakleine elektronische onderdelen in vele elektrische toestellen (o.a. computers).
Je vindt ze als blinkende stukjes silicium verpakt in kleine zwarte doosjes, meestal gesoldeerd samen met andere onderdelen op groene plaatjes, de zogenaamde 'gedrukte schakelingen'.
Chips kunnen informatie opslaan en die later opnieuw afgeven. Ze hebben meestal het karakter van informatiedrager of van regelaar van logische processen. Een gemiddelde huiscomputer heeft er een veertigtal. De grondstof is zand: silicium: een zogenaamde halfgeleider, die met de juiste manipulatie plaatselijk goed isolerend op andere plaatsen goed geleidend wordt.
Men neme zuiver wit zand, gaat dit ultiem zuiveren, smelten en volgens de regels van de kunst afkoelen tot een perfecte kristalstructuur. De enorme cilindervormige kristallen worden in schijven gezaagd: de grondstof voor de chipfabrikant.
Een chip is een doolhof voor elektrische deeltjes, waarin geleidende paden door isolerende structuren gescheiden worden. Er zijn ook transistoren of elektronische hefbomen, die open of dicht gezet kunnen worden via elektrische signalen en geleidende bruggen die de stroom snel naar de andere kant van een chip kunnen sturen. Door een 'slimme' sturing van de verschillende elementen (verbinden met schakelaars, lichtonderbrekers, sensoren, …) kan de stroom ofwel door een chip gaan (bv akoestisch alarm) ofwel niet.
Hoe maak je nu zo'n chip-doolhof?
Eerst wordt de basisdoolhof gemaakt in het silicium: door heel lokaal bepaalde behandelingen aan het silicium te geven verkrijgt men geleidende baantjes met isolerende delen ertussen. Dan moeten de slagbomen gemaakt worden en tot slot de bruggen.
Het klinkt misschien eenvoudig, maar in realiteit is het extreem moeilijk. De chip-doolhof is immers enorm klein: de geleidende baantjes van de doolhof zijn tegenwoordig zo'n 0,2 micron breed. Je moet zo 250 baantjes naast elkaar leggen om de breedte van één mensenhaar te hebben! Het kleinste foutje (bv stofje) dat gemaakt wordt, kan zeer dramatische gevolgen hebben voor de latere werking van de chip.
Omdat het zo ingewikkeld is, werken er heel veel mensen mee aan de fabricatie. Eenieder is specialist van één enkel onderdeeltje van het totale productieproces, waarvoor erg goede afspraken gemaakt worden, en iedereen moet zijn/haar deeltaak heel nauwkeurigheid en verantwoordelijk uitvoeren. Alleen dan zal de chip goed zijn.
Tot slot worden de schijven versneden tot losse chips, geplaatst in een houder en de geleidende delen met 'pootjes' verbonden, waarlangs de elektrische signalen op de juiste plaats in de chip kunnen komen.
Spreker behandelt nog summier enkele toepassingen uit de gezondheidszorg waar ze in haar hoedanigheid aan meewerkt -met name implantaten- in het lichaam te brengen en steeds kleiner en slimmer wordende technische toepassingen, in de regel geregeld door chips.
Zo bespreekt ze nieuwe versies van pacemakers (hartritme), modulatie signalen binnenoor (hoorapparaten), de aansturing van kunstmatige ledematen (bionica) en andere het gebruik van slimme contactlenzen (zichtverbetering).
Met een vragenronde, een dankwoord en een voorzet voor volgende café’s door voorzitter Louis komt een boeiende avond weer aan zijn einde. 

© Jozef Konings


Presentatie ' Minuscule Chips en Revolutionaire Toepassingen'


Foto's prof. Maaike Op de Beeck: 'Minuscule Chips en Revolutionaire Toepassingen'

Met dank aan stand-in fotograaf Jef Konings


Cartoons Gie Campo