We worden omringd door nano-elektronica via producten als computers, mobieltjes, sensoren en elektrische auto's. Nano-elektronica kan in de nabije toekomst ook veel sterker worden op het gebied van energie-efficiëntie. Echter, de duurzame groei staat voor verschillende uitdagingen.

Bij nano-elektronica, geminiaturiseerde elektronische schakelingen zijn geïntegreerd op halfgeleiderchips waarbij het basiselement de transistor is. De grootte van de geproduceerde transistors is minder dan 100 nm. Andreas Wild is uitvoerend directeur van de ENIAC JU. De taak van deze publiek-private samenwerking is het coördineren van Europees onderzoek op het gebied van nano-elektronica. Hij ziet veel interessante veranderingen komen met de evolutie van nano-elektronica.

“We hebben weinig elektronica in de gebouwen, maar de gebouwen zijn enorme energieverbruikers. Er zal een toestroom van nano-elektronica zijn die de manier waarop we in gebouwen leven en gebouwen gebruiken volledig zal veranderen, waardoor ze zelfvoorzienend zijn in energie, uiterst comfortabel en aanpasbaar aan de behoeften van de mensen. De gebouwen kunnen aflezen hoeveel mensen er binnen zijn, waar zijn ze mee bezig, pas dan alles aan en geef de mensen ook een menselijke interface om hun wensen te uiten. In plaats van proefprojecten wordt dit de norm. Europa heeft al regelgeving uitgevaardigd. Ik geloof dat in de komende vijf tot tien jaar niemand een gebouw zal bouwen dat deze kenmerken niet heeft.”

Laurent Malier, CEO van het onderzoekscentrum CEA-Leti in Frankrijk, wijst op een ander gebied waar nano-elektronica prominent aanwezig kan zijn. “Wat we meer gaan onderzoeken, zijn nano-elektronische apparaten voor biologie en gezondheidszorg. Het zou een gemakkelijke en goedkope diagnose kunnen zijn. Dit is een gebied van groei in een groot perspectief, ' zei hij.

De duurzame groei van nano-elektronica staat voor verschillende uitdagingen. “Je ziet technologische uitdagingen, materialen, processen enzovoort. Je ziet ontwerpuitdagingen, hoe je snel miljarden componenten samenstelt, betrouwbaar en voorspelbaar. Dan zijn er systemische uitdagingen, wat zijn de functies die al deze miljarden transistors op elke chip zouden moeten vervullen en hoe verhouden ze zich tot het dagelijks leven van de mensen die de apparaten gebruiken, ' zei Wilde.

Malier ziet extra uitdagingen. “Een daarvan is het compromis tussen een laag stroomverbruik en een zeer snelle verwerkingscapaciteit. De andere is lithografie, de mogelijkheid om de grootte van functies te verminderen. De derde is om de complexiteit te vergroten met ofwel 3D-integratie, chips op elkaar stapelen, of integratie van nieuwe functies.”
We zijn afhankelijk van nano-elektronische apparaten en binnenkort kunnen we dankzij de vooruitgang op dit gebied een drastische vermindering van ons energieverbruik zien.