Educatieve game geeft inzicht in complexiteit chipontwerp

Hoe maak je de complexiteit van chips en elektronica inzichtelijk voor het grote publiek? TU/e-onderzoeker Elles Raaijmakers denkt dat het kan met een educatieve game. Eerder stuurde ze onder TU/e-vlag al robuuste elektronica-koffers naar scholen en bibliotheken.

Door: TU/e

Wie een chipfabriek wil runnen, hoeft straks geen miljoenen te investeren. In de game I.C. Tycoon (voorlopige werktitel) neem je als speler de rol aan van chipontwerper en -producent. Je werkt voor veeleisende klanten en lost problemen op die verrassend dicht bij de realiteit liggen. Achter het project zit postdoc Elles Raaijmakers: “Je begint met een fabriek en klanten die allemaal iets anders willen”, legt zij uit. “Dat houdt het maken van een ontwerp in, de productie opzetten en opleveren. Soms is de klant tevreden, maar vaak willen ze op het laatste moment toch nog aanpassingen. Die zijn niet altijd makkelijk te realiseren, net als in het echt.”

Onder de motorkap van I.C. Tycoon zitten open-source chipsontwerpen van een Duitse vestiging van de chipmaker Global Foundries. Het spel leert spelers dus echt iets over hoe chips werken, want hoewel de ontwerpen verouderd zijn, is het basisprincipe achter chips hetzelfde.

Interactieve publieksvoorlichting

Elles Raaijmakers, die gespecialiseerd is in wetenschapsvoorlichting en gamificatie, wil als een interactieve vorm van publieksvoorlichting met de game stap voor stap inzicht geven in de complexiteit van chipontwerp,. “Je moet zoveel weten voordat je een chip kunt maken. Een game maakt het mogelijk om die kennis gedoseerd over te brengen. Spelers kunnen hun ontwerpen ook delen en vergelijken, dat maakt het leerproces actiever.”

De TU/e werkt voor een correcte, inhoudelijke invulling van deze game samen met de Universiteit Twente en voor de publiekscommunicatie met de Universiteit van Amsterdam. Omdat het ontwikkelen van een game een vak apart is, is daarvoor het Eindhovense gamebedrijf Enversed Studios ingeschakeld.

Weerbarstige praktijk

Het idee om chips via een game uit te leggen, ontstond pas nadat eerdere publieksprojecten met hetzelfde doel te complex bleken. In eerste instantie wilde de begeleider van Elles, TU/e-hoogleraar bij Electrical Engineering Peter Baltus, gebruikers rechtstreeks aan de slag laten gaan met open-source chipontwerpen. De bijbehorende software en onderdelen waren echter lastig te hanteren voor beginners, en toen een tussenhandelaar failliet ging, viel het project stil.

Groene vlammen

Het ging over een andere boeg, terug naar de basis van elektriciteit en eenvoudige schakelingen, met kant-en-klare educatieve componenten. Een school in Venlo wilde wel als proeftuin dienen.  Raaijmakers: “We mikten op acht leerlingen, er kwamen er 32 opdagen. De leerlingen hadden elkaar blijkbaar enthousiast gemaakt. Toen één groepje het volume van de geluidschip wilde verhogen, hingen ze zes batterijen (omgerekend 18 volt) aan een 5 volt-chip. Het geluid ging niet harder, maar er kwamen wél groene vlammen uit.”

Uiteindelijk wisten de kinderen in twee uur zo’n 250 chips op te blazen, te laten smelten of anderszins onklaar te maken. ‘Leerzaam experiment, maar geen duurzaam in te zetten methode’, was de nuchtere conclusie.

Elektro-koffers als alternatief

Als toegankelijker alternatief bestelde de TU/e uiteindelijk drieduizend ‘Snap Circuits’-koffers van het Amerikaanse Elenco, plus driehonderd meetinstrumenten. Daarbij gaat het niet specifiek om chipontwerp, maar om basiselektronica. Kindvriendelijk én kind-proof. Bibliotheken kregen de koffers gratis via aangesloten distributiesystemen en ondersteunende organisaties. Inmiddels doen 26 bibliotheken en vijf middelbare scholen mee, verspreid over tienprovincies.

Deelnemers zijn vrij in hoe ze de koffers inzetten: ze worden uitgeleend aan leden, gebruikt tijdens workshops of ingezet bij samenwerkingen met basisscholen. Ook zijn er demonstratiedagen waarop kinderen vrij kunnen bouwen. Verschillende bibliotheken werken daarbij samen met technisch onderlegde vrijwilligers, die helpen om het materiaal verder uit te breiden en te verdiepen.

De eerste reacties zijn enthousiast. Tijdens het Weekend van de Wetenschap, afgelopen oktober, zat de tafel volgens een van de bibliotheken ‘constant vol’ en bouwden kinderen samen met ouders en grootouders aan stroomcircuits. Raaijmakers en het projectteam werken nog hard aan zelf geproduceerde Nederlandstalige instructieboekjes, want in de originele pakketten was daar niet in voorzien. ‘We gaan hier heel veel kinderen blij mee maken en hun nieuwsgierigheid naar techniek prikkelen’ kreeg Raaijmakers te horen.

Game testen

Toch bleef het kriebelen om iets actiefs met de open-source chipontwerpen te doen die nog op de plank lagen. Dat leidde tot I.C. Tycoon, ontwikkeld samen met het eerder genoemde Enversed Studios. “Hoe toegankelijk die koffers ook zijn, ze geven geen compleet beeld van chips”, aldus Raaijmakers.

De financiering van de game kwam aanvankelijk uit een BOOST!-beurs van de TU/e. In september 2025 volgde een NWO Science Communication-beurs om de game verder te ontwikkelen en beschikbaar te maken voor een breed publiek.

Vanaf april 2026 wordt de game getest met middelbare scholieren. Op basis van hun feedback volgt nog een verbeterronde, waarna de game naar verwachting in de zomer van 2026 breed beschikbaar komt.

‘Te moeilijk’ bestaat niet

Dat Raaijmakers en haar team steeds weer nieuwe manieren zoeken om technologie onder de aandacht te brengen, heeft volgens haar alles te maken met de invloed van Peter Baltus die het team onder zijn hoede heeft. “Peter heeft een growth mindset. ‘Te moeilijk’ bestaat voor hem niet. Hij grijpt elke kans aan om iets uit te leggen en loopt zelfs rond met door hemzelf ontworpen chips in zijn broekzak, die hij op elk moment tevoorschijn kan halen om iets uit te leggen. Voor hem is technologie zo fascinerend dat hij vindt dat iedereen erover zou moeten weten. En daar kan ik me alleen maar bij aansluiten, want de experts van morgen zitten vandaag in de schoolbanken. Dáár wil ik ze bereiken.”