Uitdagingen in de chipmarkt en de rol van durfkapitaal

Van die vragen waar historici ’s nachts van wakker liggen: waarom verloor de Sovjetunie de Koude Oorlog? Een van de interessantere antwoorden op die vraag is ooit gegeven door de Amerikaanse auteur Stephen D. Bryen. Hij stelt dat de Sovjets militair en industrieel aardig gelijk optrokken met het Westen, tot men aan de kapitalistische kant van de muur het wonderwapen uit de hoge hoed toverde: de microchip. Als basis van de informatierevolutie ging het westen eenvoudigweg een nieuwe eeuw in. De komst van de computer maakte geleide precisiewapens mogelijk, zette commerciële en militaire communicatie in de hoogste versnelling en bracht complete nieuwe industrieën voort. Het Westen liep uit en de Muur viel om.  

Wake-up calls 
Een tijdje dachten we dat we na het uiteenvallen van de Sovjetunie het ‘einde van de geschiedenis’ hadden bereikt. De wereld was vrij, de wereld was liberaal en kennis en goederen werden vrij verhandeld op de open markt. De laatste tijd komen er toch wel wat barstjes in dat beeld. De disrupties van het coronavirus en de oorlog in Oekraïne zetten de verhoudingen op scherp en na het vastlopen van de Ever Given bleek wel hoe kwetsbaar al die mondiale logistieke ketens zijn.

Ook in deze episodes spelen de microchips weer een belangrijke rol. Autofabrieken kwamen bijvoorbeeld stil te liggen omdat cruciale elektronica niet geleverd werd, net als veel andere van chips afhankelijke technologie. Zorgen om spionage via in chips ingebouwde achterdeurtjes is er ook: is het wel verstandig om de Chinese overheid mee te laten luisteren via het gebruik van Chinese technologie in telecom- en beveiligingsinfrastructuur? Andersom bestaat er de wens om technologie waarop het westen voorloopt uit Oosterse handen te houden. Zo riep de Amerikaanse regering ASML nogmaals op om China geen toegang te geven tot de EUV-technologie (extreme ultraviolet) waarop het bedrijf een monopolie heeft.  

De reeks van geopolitieke wake-up calls zette de politiek op Europees en nationaal niveau in beweging om eens kritisch naar de industriepolitiek te kijken. Daarbij zijn enkele strategische doelstellingen geformuleerd. Zo moet Europa in de toekomst zelf in staat zijn om eigen chips te maken om zo de afhankelijkheid van de kwetsbare ketens te reduceren en om de spionagerisico’s te verkleinen. Ook moeten we ervoor zorgen dat we bijblijven: om de volgende revolutie niet te missen moeten Europese wetenschappers en bedrijven vooraan staan bij de ontwikkeling. Bij de laatste punt is venture capital belangrijk. Als verbindende stap tussen uitvinders en de markt speelt durfkapitaal een cruciale rol, niet in de laatste plaats omdat venturefondsen steeds meer de uitvoerende partij zijn van de strategische ambities van de institutionele partijen die als limited partners optreden, al dan niet via fund-in-fundconstructies.  

Leidende rol voor Nederland 
Binnen het Europese verband vervult Nederland een voortrekkersrol. Mede dankzij de erfenis van het Philips-concern hebben wij hier te lande een sterke traditie op twee belangrijke gebieden. In de eerste plaats zijn we erg goed in het bouwen van de machines die met licht de ‘paden’ op de chips printen (lithografie) en ten tweede zijn we erg goed in fotonica: de techniek van met lichtsignalen op chips informatie versturen. Hoe onwaarschijnlijk het ook lijkt, de lommerrijke voorsteden van Eindhoven vormen daarom een belangrijk decor voor de geopolitieke ontwikkelingen. ASML in Veldhoven is namelijk dé mondiale kampioen als het gaat om de productie van chipmachines. Nergens ter wereld worden machines gemaakt die goed genoeg zijn qua stabiliteit en precisie om de nieuwste generaties chips te bouwen. Uit heel de wereld komt techtalent naar de regio om voor ASML te werken en de banden van de gewezen Philips-dochteronderneming met de Nederlandse bedrijven en kenniscentra zijn hecht. 

Als Nederland dus een leidende rol moet spelen in de ambities van de Unie dan moet het dus gebeuren in het hartje van Brabant. De regio is zich daar terdege van bewust: om de toekomst van de regio als de bakermat van de chips veilig te stellen is er voor het ontwikkelen in de fotonica-sector een samenwerkingsverband voor het ecosysteem opgericht met de naam ‘Photonics Delta’. In de delta komen de machinebouwers samen met de foundries die de chips maken en de bedrijven die chips ontwikkelen voor de toepassing bij de eindgebruiker. Zowel de overheid via nationale en regionale fondsen als de universiteit en grote bedrijven dragen bij aan de ontwikkeling van het ecosysteem.  

Fundinggat 
Na een rondgang langs enkele fondsen blijkt dat de financiering van deep tech zoals de ontwikkeling van nieuwe chips nou niet bepaald gemakkelijk is. Dat heeft te maken met het feit dat het lang duurt voordat een nieuwe techniek naar de markt kan terwijl de ontwikkelkosten hoog zijn. Dat leidt tot een lange investeringshorizon waarbij alle returns pas helemaal aan het einde van het proces zitten. Dat is lastig voor veel fondsen die gewend zijn om te werken met snelle resultaten en korte opschaaltijden die bijvoorbeeld wel mogelijk zijn in de softwareontwikkeling. Dit leidt ertoe dat er een soort fundinggat ontstaat; voor seed rounds is er altijd wel een tonnetje los te peuteren links of rechts, maar voor langdurige ontwikkeling wordt het al moeilijker. 

Daarnaast zijn er weinig fondsen in Europa die de echt grote opschaalrondes in de negen cijfers aankunnen om de techniek op een wereldwijde schaal uit te rollen. Vooral die laatstgenoemde factor maakt op macroschaal het verschil tussen de continentale ecosystemen. Zoals een investeerder het laatst zei: in de VS zijn er 3,8 miljoen programmeurs, in Europa 4,4 miljoen. Toch verliezen we elke keer de slag: de Amerikanen hebben alle sociale platforms in handen, alle cloud-software en een groot deel van de online shoppingplatforms. De reden is waarschijnlijk financieel van aard. Binnen VC hoopt men dan ook dat bij de clusters die nu in ontwikkeling zijn, zoals kunstmatige intelligentie en kwantumcomputers, Europa nu wél de leidende wereldwijde platforms kan leveren. Ook heeft Nederland nog een uitdaging als het gaat om het naar de markt brengen van aan de universiteiten ontwikkelde technieken: in vergelijking met andere landen in dezelfde categorie blijven bijvoorbeeld veel patenten ongebruikt op de plank liggen bij de universiteiten. 

Het einde van de wet van Moore en andere dilemma's… 
De strategische vraagstukken die nu spelen bevinden zich allemaal in de wereld van de siliciumchip. In wezen zijn dit soort chips een verzameling schakelaartjes op een postzegel van zand. De truc van de afgelopen decennia was om die schakelaartjes telkens een stukje kleiner te maken en zo meer schakelaartjes op een postzegel te proppen. Dit is nogal een lastig klusje omdat wanneer de dichtheid toeneemt het aantal schakelacties per vierkante millimeter toeneemt. Naarmate de schakelaartjes kleiner worden heb je steeds preciezere machines nodig die in extreem schone ruimtes hun werk doen: hier komen fabrikanten als ASML in het spel. 

Tot nu toe ontwikkelde de rekenkracht van computers zo dat die zo ongeveer elk jaar verdubbelde: dit wordt ook wel de wet van Moore genoemd. Het is natuurlijk wel de vraag of dit proces van jaarlijkse verdubbeling eindeloos door kan gaan en zo niet waar dan de harde grens ligt waar we niet overheen komen. Op een zeker moment worden de schakelaartjes zo klein dat ze het formaat naderen van de elementaire deeltjes en op het moment dat dat gebeurt vervagen de wetten van de gewone natuurkunde die de processen reguleren en schakelen we over op de wetten van de kwantummechanica die de boel op atomaire schaal bij elkaar houden. 

Chips gaan op dat moment rare dingen doen omdat elektriciteit zich op atomaire schaal anders gedraagt dan op moleculaire schaal – om nog maar te zwijgen van het feit dat het erg lastig wordt om gereedschap te maken dat op deze schaal kan werken. We zijn nog niet bij deze limiet, dus er zit dus nog wat lucht in de pijp, maar het wordt natuurlijk lastiger en lastiger om nog kleinere transistoren te ontwikkelen. De uitweg uit deze val is om chips te gaan baseren op andere technieken dan de gebruikelijke siliciumtechniek. 

Daar zijn grofweg twee paden in. Aan de ene kant kun je natuurlijk de kwantumschaal opzoeken en op subatomaire kwantumfysica gebaseerde chips ontwikkelen. Dit is de kwantumcomputer waar we al jaren van dromen, maar die ons door technische moeilijkheden nog net ontglipt. Aan de andere kant zijn er biochips: chips gebaseerd op de neurale netwerken van levende wezens. Die zijn namelijk bijzonder efficiënt – kijk maar eens wat mieren voor complexe maatschappijen opbouwen op basis van enkele biologische schakelaartjes, of naar ons eigen brein dat we, ondanks alle vooruitgang met in de afgelopen jaren, op sommige vlakken nog lang niet benaderen.  

Een andere belangrijke factor die meespeelt bij de reshoring van dergelijke elektronicafabricage zijn de milieukosten. Er worden veel giftige metalen in gebruikt en zowel voor de arbeiders die de chips maken als de omgeving van de fabrieken is het proces uiterst ongezond. Stoflongen van het silicium, giftige kwikdampen, vervuilde rivieren… Voorheen was het mogelijk om dergelijke effecten te outsourcen naar de ontwikkelende economieën in Azië, maar dat tijdperk lijkt voorbij. Ook moet de recycling van oude chips beter geregeld worden. Zeldzame metalen als goud en lithium zijn onontbeerlijk voor de huidige generatie chips, maar veel afgedankte apparaten belanden op de vuilnisbelt. Dat is niet alleen zonde maar ook nog een strategisch een probleem: veel van de metalen die nodig zijn in de elektronicafabricage komen uit geopolitiek instabiele landen en worden gedolven onder slechte omstandigheden.