Het maatschappelijk en economisch belang

Tegenwoordig hebben mensen een veelheid aan chips, in allerlei producten die ze dagelijks gebruiken: van de mobiele telefoon tot de wasmachine, en zelfs in bankkaarten en toegangspasjes. Maar ook in industriële automatisering, verkeer en transport, medische systemen, overal spelen microchips een belangrijke rol. In de jonge jaren van de micro-elektronica, midden jaren zestig van de vorige eeuw, zagen niet veel mensen aankomen dat chips zo’n enorme invloed op ons leven zouden gaan hebben. De verwachting is dat we qua geïntegreerde fotonica nu ongeveer op hetzelfde punt staan als met de micro-elektronica in de jaren zestig.

Stroomvreter internet

Een van de belangrijkste redenen om haast te maken met de ontwikkeling van fotonische chips is het energieverbruik door internet. We gebruiken met zijn allen steeds meer data, onder meer door de enorme groei van online video en digitale tv.

In 2015 was voor het dataverkeer en communicatie al drie procent van de wereldwijd geproduceerde elektrische energie nodig. De omvang van deze informatiestromen groeit elk jaar met zo’n tachtig procent. Zonder maatregelen overstijgt over vijf jaar de dan benodigde hoeveelheid elektrische energie de beschikbare totale productiecapaciteit.

Fotonische chips bieden de oplossing. Het wereldwijde datatransport verloopt al fotonisch, via glasvezelkabels. Maar de datacentra zetten de gegevens uit die glasvezel nog altijd om van lichtsignalen naar elektrische signalen, omdat de chips voor verwerking van de datastromen nog steeds elektronisch zijn. Die elektronische chips vergen veel meer stroom en zijn veel langzamer dan de fotonische chips, die nu op de markt beginnen te komen.

De verwerkingssnelheid van elektronische chips groeit niet hard genoeg om de groei van het wereldwijde dataverkeer bij te houden. De mogelijkheden van fotonische chips zijn veel groter. Fotonische chips maken de groei van internet dus mogelijk, en houden het realiseerbaar en betaalbaar door het energieverbruik laag te houden.

Medische tests

Naast de toepassing in datacommunicatie, zijn er nog veel andere gebieden waarin fotonische chips de maatschappij gaan helpen. Zo kunnen fotonische sensoren heel snel en niet-invasief materialen analyseren, bijvoorbeeld voor medische tests, of bloedanalyse.

Duurzaamheid

Het bijzonder lage energieverbruik van fotonische chips maakt ze ook zeer duurzaam. Niet alleen in datacentra, maar in de hele, alsmaar groeiende ICT wereldwijd zullen fotonische chips het elektriciteitsverbruik beperken. Zolang elektriciteit wordt verkregen uit fossiele brandstoffen, leidt de introductie van fotonica dus ook tot beperking van de CO2-uitstoot.

Werkgelegenheid

De verwachting is dat de markt voor fotonische chips, en voor de producten die erop gebaseerd zijn, uiteindelijk honderden miljarden euro’s groot wordt. Dat levert veel werkgelegenheid op. Denk aan fotonica-onderzoekers, PIC-ontwerpers, software-ontwerpers, systeembouwers, leveranciers voor vereiste productiemiddelen en apparatuur, etc.

Binnen de Regio Brainport Eindhoven alleen gaat het naar schatting om minstens zevenduizend banen in de komende tien jaar, en in heel Europa in totaal om vele tienduizenden banen. Daar komen nog eens een veelheid aan banen bij in aanverwante industrieën, zoals bij de producenten van apparaten die zijn gebaseerd op fotonische chips.