17 feb. 1999
3 minuten
De ontwerper is aan zet, als de Wet van Moore toch eens tegen zijn grenzen aanloopt. Om precies te zijn: de analoge chipontwerper. Voorlopig bestaat elektronica nog niet uit carbon nanotubes of moleculen die werken als transistor, voorspelde prof. Bram Nauta in zijn rede bij de 52e Dies Natalis van de Universiteit Twente. Silicium chips kunnen nog wel even vooruit. Pushing the limits.
Nauta kan het weten: hij leidt één van ‘s werelds toonaangevende groepen op het gebied van het ontwerpen van halfgeleiderchips. De enige electrical engineering groep in Nederland met de maximale score, in een recente visitatie, en op hetzelfde podium te vinden als groepen van MIT of Berkeley.
Bram Nauta nam in zijn rede bij de 52ste verjaardag van de UT het publiek mee in de fascinerende nanowereld die schuilgaat achter bijvoorbeeld de smartphone die iedereen al zo gewoon vindt. "Stelt u zich even voor, daarin zitten chips met miljarden onderdelen. Die doen het allemáál, geen eentje uitgezonderd."
Eiffeltoren
Nog niet onder de indruk? Dan heeft Nauta een leuke vergelijking. Al die onderdelen in de iPhone5, met nanometer afmetingen, zouden we die nu eens vervangen door onderdelen die je wél met het blote oog kunt zien. Het resultaat is een apparaat zo groot als de Eiffeltoren, vijftien meter dik. Naast de Eiffeltoren zou een kerncentrale gebouwd moeten worden om ‘m van stroom te voorzien. En: deze enorme smartphone zou een miljoen keer langzamer zijn dan de iPhone5. "Niet erg handig, zult u begrijpen."
De Diesrede van Bram Nauta heet om twee redenen ‘Het onzichtbare circuit’. De transistoren waaruit een chip bestaat, hebben nanometer afmetingen en zijn dus onzichtbaar voor het oog. Maar ook ‘het circuit’, de grote machinerie van research en industrie die sinds de uitvinding van de transistor, in 1947, op gang is gekomen, onttrekt zich aan het oog van de leek. Toch is het één van de grootste industrieën in de wereld, gebruikt een willekeurige wereldburger ongemerkt 250 chips per dag en zijn we niet verbaasd als er een nieuwe telefoon of tablet verschijnt die tienmaal meer kan tegen dezelfde kostprijs als de vorige. Allesbehalve vanzelfsprekend.
Radio
Nauta’s groep is vooral sterk in het ontwerp van chips voor het zend- en ontvangstgedeelte van mobiele apparaten. ‘Radio’ heet dat nog steeds. Dat wordt steeds complexer, met het groeiend aantal mobiele standaarden – GSM, WiFi, Bluetooth, 3G, 4G en nog veel meer – en de druk bezette frequenties. Slimme filters, in combinatie met schakelingen die storende ruis onderdrukken, zijn onder meer het handelsmerk van Nauta en zijn chiparchitecten.
De Wet van Moore, die elke twee jaar een verdubbeling voorziet van het aantal componenten per vierkante millimeter chipoppervlak, loopt tegen fysieke grenzen aan. Dit wordt overigens al decennia beweerd. Toch is dit volgens Nauta niet meteen aanleiding om het dan maar over een totaal andere boeg te gooien, met ‘bottom-up’ ontworpen nano-alternatieven. "Heel mooi dat je een molecuul kunt maken dat werkt als een transistor, of misschien twintig op een rijtje, maar zet dit eens af tegen de complexiteit van een siliciumchip, met miljarden transistoren, acht of negen snelwegen daarboven die de verbindingen vormen. Daar gaapt nog een enorme kloof."
Juist als de Wet van Moore tegen grenzen aan loopt, is de ontwerper aan zet. De analoog ontwerper, voorspelt hij: want zelfs digitale schakelingen, zoals een microprocessor, zijn straks niet meer met louter digitale technieken te ontwerpen. "Maar: zoals de ontwerpers van de transistor in 1947 geen weet hadden van huidige toepassingen als Facebook en Twitter, zo kan ik ook moeilijk voorspellen hoe de wereld er over twintig jaar uitziet. Technologie is ons wel altijd een stap vóór, de samenleving en politiek hobbelen erachteraan."
Bauhaus
Nauta’s rede werd voorafgegaan door een bespiegeling van rector Ed Brinksma over de rol van de Universiteit Twente op weg naar 2020. Hij trok daarin parallellen met Bauhaus, waarin voor de Tweede Wereldoorlog ambachten, kunsten en wetenschap samenkwamen. Voor de UT ligt er op een vergelijkbare manier een kans in het versterken van ‘design’, aldus de rector. Om met Steve Jobs te spreken: "Design is not just what it looks like and what it feels like , design is how it works."
De viering van de 52ste Dies Natalis werd afgesloten met de uitreiking van twee prijzen: de Overijssel PhD Award en de Professor De Winterprijs.
Anderen lazen ook
