Japan en Nederland, natuurlijke partners in semicon

Net als Nederland bezet Japan unieke posities in de keten voor de chipproductie. De twee zoeken elkaar op, en zetten daarbij concrete stappen, zo bleek tijdens de uitgebreide handelsmissie met minister Dirk Beljaarts van vorige en deze week in Japan.

High Tech Systems Magazine liep mee met de delegatie Deeptech Equipment, bij elkaar zo’n vijfentwintig mensen die het land als onderdeel van een handelsmissie bezochten.

De Verenigde Staten doen al jaren hun best om de wereldwijde orde in chips te ondergraven. Ze willen koste wat kost hun leidende positie handhaven en daveren daarbij als een olifant door de porseleinkast van de globale semiconductororde.

Amerika wil in ieder geval zelfvoorzienend zijn als het om chips gaat. Die houding namen politici en beleidsmakers op alle continenten over. Soevereiniteit werd buzz.

Opvallende vraag die hardop in Japan werd gesteld: hebben we de Amerikanen eigenlijk wel nodig? Goed om te weten dat die vraag werd gesteld door twee landen die naast Amerika gelden als zwaargewichten als het om chipproductie-technologie gaat. ‘We boksen boven ons gewicht’, zo verwoordde directeur Focco Vijselaar van VNO-NCW onze positie terecht, toen hij vorige week een forumdiscussie in Osaka leidde.

Aanhaken

Heel zwart-wit gesproken excelleert Japan momenteel in materialen voor halfgeleiders, Nederland in lithografie en atoomlaagdepositie. Maar het Aziatische land is ook financieel sterk, heeft ervaring met strategisch investeren in technologie en is bereid om de portemonnee te trekken.

Momenteel trekt het land 62 miljard dollar uit voor een inhaalslag in IC’s (van 2022 tot 2029), meer dan alle Europese landen bij elkaar. Centraal staat Rapidus, het initiatief dat het land weer in de kopgroep moet brengen van staten met de meest geavanceerde chipproductietechnologie. ‘Met het Rapidus-project maakt Japan een sprong naar 2-nm-technologie en doet daarmee een poging bij de koplopers Taiwan, Korea en USA aan te haken’, zegt Jan-Jaap Koning, program officer bij het High Tech System Centre van de TU Eindhoven.

Inhaalslag

Rapidus bewijst dat Japan vastbesloten is om een inhaalslag te maken. De positie van het land is niet zo belabberd als die van Europa, dat slechts 4 procent van de wereldwijde productie voor zijn rekening neemt. Vorig jaar viel Japan volgens marktonderzoeker Omdia met 1,7 procentpunt terug naar 7 procent, waarmee het inmiddels ver verwijderd is van zijn positie in de jaren tachtig.

Recentelijk nam de Japanse regering een nieuwe wet aan om aandeelhouder te kunnen worden in Rapidus. Het Ministry of Economy, Trade and Industry (METI) is verantwoordelijk voor de besteding van de 100 miljard yen (610 miljoen euro) die voor het najaar op stapel staat. Het bedrag komt bovenop de 1,72 triljoen yen (10,5 miljard euro) aan subsidies die tot nu toe zijn toegezegd aan het chipinitiatief.

Rapidus moet vooral de hardware leveren die nodig is om ai te ondersteunen. Want ook de producten waar Japan sterk in is, zoals consumentenelektronica, camera’s, automotive, robotica, industriële elektronica en automatisering - krijgen intelligentie aan boord. De industrie gaat er bijvoorbeeld vanuit dat edge-AI-hardware voor de automotivemarkt zeker 3- en 5-nanometerchips nodig zal hebben om zelfstandig rijden via camera’s mogelijk te maken.

Fotolakken

Hoe staat Japan er eigenlijk voor en wat zijn de observaties van de delegatieleden van de missie equipment. Zien ze kansen om sterker samen te werken?

Op het gebied van materialen voor de chipproductie heeft Japan nog steeds een excellente positie. JSR bijvoorbeeld, is dominant in fotolakken voor extreem ultraviolet (euv)- en argonfluoride (ArF)-lithografie. Analisten schatten het wereldwijde marktaandeel van het bedrijf in deze markt op een vijfde. JSR speelt wel in de absolute top, het levert ruim 60 procent van de totale euv-fotoresistbehoefte van TSMC.

Dan fotomaskers voor euv. Daar staan in de top vijf maar liefst drie Japanse leveranciers, met Dai Nippon Printing (DNP) als koploper. Naast de Japanse leveranciers Toppan en Hoya bezetten het Amerikaanse Photronics en het Koreaanse SK Electronics respectievelijk een tweede en vijfde plaats.

Nederland en Japan zijn beide sterk in equipment, waarbij ze elkaar goed aanvullen. De Japanse spelers zijn wellicht minder onbekend, maar ze leveren zeer strategische technologie. Zo is Tel met 92 procent aandeel marktleider in wafertracks. Advantest - dat vorig jaar het Zwolse bedrijf Salland Engineering overnam - is marktleider in chiptestapparatuur. Lasertec was lange tijd de enige leverancier van inspectieapparatuur die met euv-licht euv-maskers kan inspecteren (actinic inspection). Verder is Disco met een aandeel van 70 tot 80 procent marktleider in zaagmachines voor het scheiden van chips op wafers.

Niet aan de grote klok

De Nederlandse delegatie Deeptech Equipment bezocht een aantal van deze bedrijven. High Tech Systems Magazine sloot aan, maar de Japanse machinebouwers hangen hun interesse in onze mechatronicakennis en het ASML-ecosysteem liever niet aan de grote klok. Anderen, zoals Dai Nippon Printing, hebben daar geen moeite mee.

In Japan zitten interessante partijen om mee samen te werken. Veeleisende klanten zijn altijd goed, want ze zorgen voor vernieuwing en innovatie, zegt Eric Meulenkamp, new business development manager bij Demcon en een van de deelnemers aan de handelsmissie. ‘Japanse klanten zitten in de top van de semicon en stellen door hun engineeringsterktes hoge eisen.’

Ook Paddy Flanagan, cco bij verpakkingsspecialist HQ Group, ziet de aantrekkingskracht voor Nederlandse partijen. ‘Als je kunt zeggen dat je een Japanse klant hebt, toon je direct aan dat je van meerwaarde kunt zijn.’

Heterogene integratie

Met de groeiende interesse om samen te werken, liggen daar nieuwe kansen voor onze researchinstituten, universiteiten en eerste- en tweedelijns toeleveranciers, meent Meulenkamp. Onze beperkte positie in materialen voor heterogene integratie of advanced packaging maakt samenwerken met Japanners voor ons erg interessant, zegt hij. ‘Equipment, design, materialen en processen moeten perfect samengaan.’

Meulenkamp van Demcon ziet een langzame, maar gestaag groeiende interesse om écht te leren hoe innovatie werkt op basis van samenwerking met andere bedrijven. Hij ziet dat zich ook vertalen in actie. ‘Een aantal grote bedrijven met wereldwijde marktposities neemt nu het voortouw’, zegt Meulenkamp. ‘Ook de Japanse vereniging van semicon-equipmentapparatuur (SEAJ) ondersteunt het.’

Flanagan van de HQ Group koppelde aan de Japan-missie direct een aantal bedrijfsbezoeken, onder meer aan een machinebouwer. ‘Mijn verwachting om concrete interesse voor onze producten en diensten te vinden was gematigd positief’, zegt hij. Maar de opgedane kennis en ervaring met gerenommeerde semiconbedrijven bleek deuren te openen en tot concrete vervolgstappen te leiden. ‘De Japanners waren ook bereid om onze vestiging in Maleisië te bezoeken.’ Dat laat volgens hem zien dat er bereidheid is om samen te gaan werken, ze erkenden onze toegevoegde waarde.’

Open innovatie

In de gesprekken tijdens de missie toonden Japanners zich geïnteresseerd over hoe je ontwikkelprojecten tot stand brengt, uitvoert en afspraken maakt over intellectueel eigendom. ‘Dat dergelijke vragen op tafel komen, toont aan dat ze daadwerkelijk willen gaan samenwerken’, zegt Meulenkamp. Hier ligt volgens hem de grote kans voor Nederland. ‘We kunnen ons gezamenlijk opstellen als een strategische, betrouwbare businesspartner, naast onze bestaande technologische en marktpositie.’

Toine Cleophas, senior projectmanager hightech bij de Brabantse Ontwikkelingsmaatschappij (BOM) ziet dezelfde eerste stappen tot toenadering. ‘Al zie je nog best een groot verschil tussen Japanse bedrijven onderling. Sommigen zijn heel expliciet en concreet en lichten hun plannen toe om met Nederlandse bedrijven te partneren, om te innoveren. Bij anderen zie je het minder.’

‘Bedrijven als Hitachi High Tech hebben open innovatieafdelingen opgericht om de externe samenwerking te zoeken’, zegt Cleophas. Nederland kan daarvan profiteren, want kennis uit de traditioneel verticaal geïntegreerde Japanse bedrijven wordt nu beter beschikbaar, meent hij. Cleophas geeft als voorbeeld Tokyo Electron, dat zeer breed actief is in semicon-equipment. Tel is bekend van de wafertracks, waarin het met ruim 90 procent marktleider is, maar daarnaast ontwikkelt het bedrijf ook machines voor chemisch en plasma-etsen, diffusie, batch en metaaldepositie, cleaning en waferbonding.

Cleophas: ‘Binnen die processen zijn er veel onderlinge afhankelijkheden. Daarover heeft een bedrijf als Tel cruciale inzichten over wat bepalend is in de chipfabricage, iets wat heel waardevol is voor Nederlandse semiconbedrijven die met zo’n bedrijf willen optrekken.’

High Tech Campus

Dai Nippon Printing (DNP) kondigde tijdens de Nederlandse handelsmissie naar Japan aan dat het komend najaar op de High Tech Campus in Eindhoven zijn eerste r&d-faciliteit buiten Japan vestigt. Het start in 2027 met de massaproductie van 2-nm-maskers, ook getimed met de tijdlijn van de Rapidus-fabriek. 1-nm moet in 2030 werkelijkheid zijn. Het in Osaka gevestigde bedrijf voorspelt dat de wereldwijde externe markt voor fotomaskers (sommige chipfabrikanten hebben een eigen maskerfabriek) in 2027 in totaal 2,7 miljard dollar groot zal zijn.

Rapidus vormt een mooi vehikel om de Japanse toeleverende industrie aan chipproducenten te ondersteunen. Maar deze suppliers halen hun ervaring natuurlijk vooral uit de samenwerking met grote klanten als TSMC. Maar de Taiwanese foundry heeft ook een eigen maskerfabriek en dus werkt een initiatief als Rapidus ondersteunend.

DNP ontwikkelde in samenwerking met Imec inmiddels high-NA-maskers voor de 1 nanometer-node en kan die inmiddels leveren. Massaproductie daarvan moet voor 2030 starten. DNP maakt de maskers met behulp van een e-beam maskerschrijver. Drie Japanse producenten zijn in staat om het basismateriaal te produceren: spiegels met molybdeen-silicium-multilagen.

Toppan, een concurrent van DNP, maakte in 2023 al de 2-nanometerfotomaskers die IBM gebruikte om zijn 2-nm-proces te ontwikkelen in Albany, New York. Het wil volgend jaar met massaproductie starten. Toppan werkt ook samen met Imec.

Silicium wafers

Elke chip begint op een silicium wafer en het Japanse Shin-Etsu Chemical en Sumco hebben samen ruim de helft van de wereldwijde markt in handen. Ook in fotolak is het land sterk. JSR Corporation, Tokyo Ohka Kogyo en Shin-Etsu behoren daar tot de topproducenten. ‘Materiaalkennis is essentieel voor Nederland’, zegt Cleophas, ‘zeker met de komst van chiplets, heterogene integratie en advanced packaging waarin wij ons verder willen ontwikkelen via programma’s zoals het ChipNL-consortium.’

JX Nippon Mining & Materials, de Japanse leverancier van sputter targets die de zeer zuivere metalen en halfgeleidermaterialen bevatten om dunne lagen op te dampen, moet Honeywell Electronic Materials en Materion Corporation voor zich dulden. Het bedrijf is echter zeer sterk in koper, tantaal en barrièrematerialen.

Cleophas’ droomscenario is dat Japanse bedrijven Nederland gaan beschouwen als industrialisatiehub voor het opschalen van hun deeptechsystemen. ‘Daarbij kunnen we samenwerken op innovatie, design en engineering, inclusief prototyping, en dan vervolgens de stap naar de high-complexity – low-volume-productie maken.’ Dat laatste zal volgens Cleophas het meest uitdagend zijn, want nu kijken de Japanners immers nog naar het leveranciersnetwerk dat ze zelf opbouwden.

Flanagan: ‘Onze toegevoegde waarde lijkt gewaardeerd te worden. Veel Nederlandse partijen, al dan niet aanwezig in de delegatie, zouden toegevoegde waarde kunnen hebben voor de Japanse hightech- en semiconindustrie.’