René Raaijmakers
1 February 2013

Herman Maes is de motor achter een van Imecs meest succesvolle onderzoekslijnen, de niet-vluchtige geheugens. De hoogleraar ging tien jaar geleden de Invomec-divisie van het Leuvense chip-R&D-centrum leiden en liet de omzet tienvoudig groeien. Een gesprek ter gelegenheid van zijn afscheid.

Begin jaren negentig ontving Herman Maes me om over zijn flashgeheugens te vertellen. Het was mijn eerste kennismaking met Imec. Maes was een heer. Bescheiden, fanatiek, nauwgezet. Iemand die de materie helder kon uitleggen. Hij wist de jonge journalist er dan ook van te overtuigen dat met de celtechnologie die Imec ontwikkelde de beste niet-vluchtige geheugens in de wereld te produceren waren.

In die tijd fröbelden de Nederlandse universiteiten ook naar hartenlust met microchips en halfgeleiders, maar bij Imec werkten ze aan devices met het doel om ze ook in de echte markt terug te vinden. Niet dat dat altijd goed lukte. De Leuvense flashtechnologie heeft de consument maar ten dele bereikt. Het bleek maar weer eens hoe moeilijk het is om een prachtidee te slijten aan een industrie in een productiekeurslijf en een sterke not invented here-houding. Maar het praktijkgerichte onderzoek van Maes‘ groep droeg er wel aan bij dat Imec zichtbaar werd in de grote boze halfgeleiderwereld.

20120426 Imec 279 Maes

Herman Maes is een workaholic. Het moet rond 2005 zijn geweest dat hij me er bij een kop koffie het een en ander over toevertrouwde. Maes was de nieuwe directeur van Imecs divisie Invomec, maar moest ook nog doctoraatstudenten begeleiden uit zijn vorige baan als hoogleraar en hoofd van Silicon Technology and Device Integration bij Imec. Hij hield zich destijds op de been met sloten koffie, werkte het weekeinde door en pakte ook ‘s avonds standaard drie uur. Om zijn tijd efficiënt te verdelen, keek hij het BRT-nieuws op de hometrainer. Fietsend tv-kijken doet hij nog steeds, maar avondwerk niet meer. Ook is de koffie danig gereduceerd, zegt hij nu.

In het liber amicorum dat ter gelegenheid van zijn afscheid is geschreven – Maes is per 1 januari 2013 met pensioen – bevestigen vrienden en collega‘s zijn onstuitbare werklust. ’Herman op pensioen? Dat kan ik niet geloven‘, is een standaard commentaar in het afscheidsboek, dat ook verhaalt van zijn vele talenten. Hij speelt gitaar, voetbal, is intussen een fanatiek fietser en staat bij intimi bekend als een moppentapper. Ook imiteert hij met smaak collega‘s uit het vakgebied, van wie vooral de Italianen eraan moeten geloven. ’Hebben we hier geen Vlaamse Toon Hermans verloren aan de micro-elektronica?‘, vraagt Ingrid De Wolf zich af in het liber amicorum.

Betere oorden

Herman Maes (1947) haalde in 1971 zijn diploma burgerlijk elektrotechnisch werktuigkundig ingenieur in Leuven. Zijn eindwerk deed hij bij Roger Van Overstraeten, de latere oprichter van Imec en op dat moment een jonge veelbelovende hoogleraar. Van Overstraeten hield zijn rekruten goed in de gaten en moedigde talenten aan om te promoveren. Het werd Maes snel duidelijk dat zijn leermeester helemaal op de hoogte was van zijn handel en wandel. ’Het gaat u hier in Leuven voor de wind‘, voegde Van Overstraeten hem toe. ’Hebt u al nagedacht wat u hierna gaat doen?‘

Op dat moment had de jonge student vooral plannen om de industrie in te gaan. Voor een zwembadleverancier had hij al eens een pH-meter in elkaar geknutseld en hij was ook al langs Janssen Pharmaceutica gereden om daar te polsen voor een baan. Maar Van Overstraeten overtuigde hem om te doctoreren, wat in die tijd voor een ingenieur niet evident was.

Door zijn opvallend goede resultaten kreeg Maes een beurs van het Nationaal Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek (NFWO), iets wat voor slechts vier jaargenoten was weggelegd. Het jonge talent doctoreerde in slechts drie jaar op een onderwerp dat betrekking had op zijn latere werk aan non-volatile memories en slaagde er daarna in om een beurs te krijgen van de Belgian American Education Foundation, waarna hij in oktober van 1974 naar de universiteit van Illinois vloog om anderhalf jaar bij de groep van professor C.T. Sah te werken. ’De Chinees Sah schreef de allereerste paper waarin stond waarom CMos interessant was. Hij was erg actief op het gebied van devicefysica. Sah wilde begrijpen hoe het werkte. Fysica is daarbij essentieel en ook mij interesseerde dat. In die tijd was er over halfgeleiders nauwelijks iets bekend. Zelf had ik nog les gehad van professoren die het over vacuümbuizen hadden.‘

Maes had best elders in de VS aan de slag gekund, maar op het moment was Gilbert Declerck al in Stanford, Robert Mertens in Florida en waren Hugo De Man en Willy Sansen al in Berkeley geweest. ’Ik dacht: ik kan best eens een andere plaats uitkiezen.‘ Op technisch-wetenschappelijk gebied had Maes de tijd van zijn leven, maar hij zegt er ook bij dat er betere oorden zijn dan Illinois. ’De zomers zijn er afgrijselijk warm en vochtig en in de winter is het daar bar koud met meters sneeuw.‘

Eerste zaadjes

Na zijn tijd bij Sah kon Maes zijn verblijf in de VS niet verlengen en kwam hij niet meer onder legerdienst uit. Om tijd te besparen, schreef zich in als soldaat – als officier zou hij een half jaar langer moeten. Zo kwam hij als 29-jarige tussen broekies van achttien. ’Ik moest die mannen hun brieven schrijven en hun dassen knopen. Ze konden niets zelf, maar het was fantastisch. Ik liep ze er allemaal uit; fysiek was ik tien keer beter‘, zegt de fanatieke sporter.

Na een maand opleiding kreeg Maes het rustiger met een baantje op de luchthaven Zaventem. Daar moest hij zombies spotten, vliegtuigen uit Oost-Europa met verdachte bewegingen. ’Er is nooit een vliegtuig geweest dat mijn aandacht trok. Het waren allemaal commerciële vluchten. Volgens mij konden we de spionagevluchten niet eens zien.‘ De nacht- en weekenddiensten verschaften hem volop tijd om te lezen. ’Daardoor kreeg ik ook twee dagen per week verlof. Dan zat ik op het labo te werken. In de maanden bij het leger heb ik dus een derde van mijn tijd op het werk gezeten.‘

Maes vroeg in zijn diensttijd ook een benoeming aan bij het NFWO. Nadat die was toegekend, kon hij op 1 januari 1977 permanent aan de slag als onderzoeksleider in Leuven. Hij kreeg meteen de gelegenheid om een wetenschappelijke groep op te zetten op de KU Leuven. Daar had Roger Van Overstraeten de groep Fysica en Elektronica van de Halfgeleiders en de groep Ketens en Systemen inmiddels samengevoegd tot Esat. Van Overstraeten had als directeur daarvan inmiddels een honderdtal mensen aan zich gebonden en had een heuse schone labruimte voor de productie van geïntegreerde chips.

Maes kwam er bekende gezichten tegen. Terug van de VS waren ook Gilbert Declerck, Hugo De Man, Robert Mertens en Roger De Keersmaeker op Esat hun eigen onderzoeksafdelingen gestart. Maes wees Van Overstraeten op het belang van niet-vluchtige geheugens. ’Ik zei tegen hem dat het onderwerp waarop ik gedoctoreerd was, de non-volatile memories, volgens mij echt de toekomst hadden. SRam deden we al en in DRam waren de Japanners groot. Ik ben toen een groep gestart rond niet-vluchtig geheugen en een groep rond betrouwbaarheid.‘ Niet-vluchtige geheugens is bij Imec vandaag nog altijd een van de sterkste programma‘s.

Het was Van Overstraeten die zorgde voor de infrastructuur waarin de jonge talenten zich konden uitleven. ’De productieapparatuur op onze universiteit was goed, maar niet uitzonderlijk. Van Overstraeten wist er met zijn relaties, overtuigingskracht en visie fondsen voor aan te boren. Hij zei: wij staan hier nog nergens, maar we hebben de capaciteiten en heel veel goede mensen. Hij heeft voor het gehele spectrum gezorgd: van mensen tot machines en infrastructuur. Hij wilde in elk geval de beste worden. Toen al zei hij dat het geen zin had om dingen te doen omdat anderen ze ook deden. We moesten nummer een worden. Dus was er die permanente druk. We moesten onze groepen uitbouwen, financiering vinden. De universiteit had immers geen eindeloze pot met geld. Wij moesten de beste mensen voor hun eindwerk aantrekken en projecten binnenhalen. Het verplichtte ons om met de industrie te gaan samenwerken.‘

20120426 Imec 256 Maes

Afhankelijk zijn van bedrijven, dat was in die tijd in zowel België als Nederland vrij ongewoon. Op de KU Leuven vond een aantal hoogleraren dat not done, maar Van Overstraeten had daar geen last van. ’Nee, absoluut niet. Wij ook niet. We zagen dat als de enige manier om iets uit te bouwen.‘ Maes zegt dat de solidariteit tussen collega‘s groot was. ’We trokken samen op. We gingen een platform opzetten en keken naar de technologie van morgen. Als daar geld voor binnenkwam, dan was dat voor iedereen.‘

Esat werkte begin jaren tachtig onder meer met Alcatel, maar kreeg ook van Raycal en Plessey vragen om productietechnologie te ontwikkelen. ’Dat was nog voordat Imec werd opgericht. Die Engelse bedrijven konden we overtuigen van onze kwaliteiten. Wij transfereerden al in ‘81 of ‘82 technologie naar ze. Toen hebben we de eerste zaadjes al geplant.‘

Een must

De brand die in 1982 uitbrak in de faculteit Elektrotechniek aan de Kardinaal Mercierlaan naast het kasteel van Arenberg was een beslissend moment. De cleanroom brandde grotendeels uit, maanden werk ging verloren en niemand kon voort met zijn projecten. ’De verslagenheid was verschrikkelijk groot.‘ Van Overstraeten kreeg bij de overheid en de universiteit echter snel geld los om een nieuwe cleanroom te bouwen. Daarbij wist hij zich gesteund door Gaston Geens, op dat moment de Vlaamse eerste minister.

De nieuwe cleanroom stond er al een jaar later, inclusief productieapparatuur voor vier inch silicium wafers. Een forse vooruitgang, want de Leuvenaren moesten het voorheen met plakjes van anderhalf en twee inch doen. ’Die cleanroom was een ongelooflijke verbetering in technologieontwikkeling. Maar Van Overstraeten zei: als we nog verder willen gaan, dan zitten we op de Kardinaal Mercierlaan toch beperkt. Hij wilde doorgroeien, snel veel groter worden, terwijl wij al onder de indruk waren van onszelf.‘

Terwijl sommigen binnen de universiteit wat afgunstig begonnen te kijken naar wat ze bij elektronica allemaal aan het realiseren waren, opperde Van Overstraeten het idee om een cleanroom voor vijf inch plakken te maken en ook onderzoek te gaan doen naar verpakkingstechnologie. Dit project stond lange tijd bekend als Superlab, de werknaam voor wat Imec zou worden.

Van Overstraeten besprak zijn Superlab-ideeën met de Vlaamse politiekers. Zijn ambitieuze plannen vielen goed bij Gaston Geens, die juist in die tijd invulling gaf aan de Derde Revolutie Industrie van Vlaanderen. Ook Geens vond dat economiestimulering vooral technologiegeoriënteerd moest zijn. Zo ontstond het plan voor een interuniversitair reseachinstituut, een R&D-centrum voor IC-technologie waarin de Vlaamse universiteiten hun krachten konden bundelen. Maes: ’Geens had visie en die drukte hij door. Imec is er niet zomaar gekomen; er was een grote weerstand vanuit verschillende universiteiten. Om ideologische redenen, maar ook wel gewoon afgunst. Zonder Van Overstraeten en Geens was het niet gelukt, daar twijfel ik geen moment aan.‘

De ratrace waarmee Van Overstraeten begin jaren tachtig begon, is nog steeds niet ten einde. Imec heeft inmiddels een cleanroom voor 300-millimeter-chipproductie en ontwikkelt al geruime tijd nieuwe chipprocestechnologieën met EUV-machines van ASML. Nu de machinefabrikant door Intel, Samsung en TSMC een miljardenduwtje heeft gekregen om zijn systemen geschikt te maken voor 450 millimeter wafers schakelt de Leuvense partner trouw mee.

’450 mm is geen optie, het is een must‘, vat Maes het kort samen. Hij schat dat de totale investeringen voor een nieuwe cleanroom en nieuwe apparatuur een miljard euro zullen bedragen, weliswaar in fases. ’Het is volledig compatibel met een productie-eenheid. Dat kan ook niet anders. Alleen al een EUV-stepper van ASML kost honderd miljoen.‘

De Vlaamse overheid speelt hier slechts een bescheiden rol. ’Dat zal niet met giften gaan, maar met leningen. Daar is ergens een bedrag van honderd miljoen euro gevallen. 450 mm zal dit jaar niet worden gestart, maar het is wel iets waar we niet heel lang kunnen mee wachten. De bouw start begin 2014 en eind 2015 zullen de eerste toestellen worden geïnstalleerd. Ergens in 2015 of 2016 moet er iets staan.‘

Imecservices

Sinds tien jaar geeft Herman Maes leiding aan Invomec, de organisatie die in 1983 – een jaar vóór Imec – werd opgericht om de kennis rond elektronicaontwerptechnieken te stimuleren. Ze verleent designservices rond toepassingsspecifieke chips (Asics), van ontwerpimplementatie tot place and route. Honderden bedrijven en academische instellingen laten via Invomec hun proefcircuits, prototypes of kleine series bakken bij foundry‘s.

Als wetenschapper in hart en nieren nam Maes de job in 2002 eerder met tegenzin op zich. Hij had moeite afscheid te nemen van zijn onderzoek. Hij bleek echter ook over ondernemerskwaliteiten te beschikken. Onder zijn leiding vertienvoudigde de omzet van Invomec ruim, van drie miljoen euro in 2002 tot 34 miljoen in 2012.

Invomec speelt een belangrijke rol in het leven van promovendi en andere onderzoekers. Via het Europractice-loket van Invomec laten zeshonderdvijftig Europese en driehonderd andere universiteiten wereldwijd hun onderzoekschips maken. Europractice brengt de circuits bij elkaar op multiprojectwafers, stuurt ze naar de chipfabriek en zorgt ervoor dat onderzoekers en bedrijven plakken vol chips of verpakte onderdelen in handen krijgen. Daarnaast laten zo‘n tweehonderd ondernemingen hun IC‘s in kleine volumes produceren.

De fenomenale omzetgroei in de afgelopen tien jaar is vooral te danken aan de rol van TSMC, waar jaarlijks duizenden wafers starten met designs die vanuit Leuven arriveren. Het deel TSMC in Invomecs omzet was vorig jaar 28 miljoen euro. Andere foundry‘s waarmee de organisatie werkt, zijn On Semi, UMC en X-Fab.

De groei bij TSMC is te danken aan een strategiewijziging van de Taiwanese foundry. Deze bepaalde in het verleden de spelregels voor kleine klanten en paste daarbij een vrij strikt toelatingsbeleid toe. Het was niet vanzelfsprekend dat kleine klanten hun chips bij ‘s werelds grootste foundry konden laten maken. Ook over partijen die wilden deelnemen aan multiprojectwafers via Europractice konden de Taiwanezen in de begintijd nog hun veto uitspreken.

Het is speculeren hoeveel precies, maar Maes denkt dat deze opstelling TSMC heel wat omzet heeft gekost. Tussen de kleine partijen die de foundry aanvankelijk weigerde, bleken immers snelle groeiers te zitten die trouw bij TSMC‘s concurrenten bleven produceren toen ze eenmaal volwassen waren. Maes: ’In het begin kost het energie om een kleine klant op weg te helpen. Als ze je technologie eenmaal kennen, en ze zijn er in de markt succesvol mee, dan blijven ze trouw. TSMC zag veel van onze klanten in het begin als klein grut. Maar ze zijn gaan beseffen dat klein grut groot kan worden.‘

Na een grondige marktanalyse gooide TSMC het roer om. Invomec kreeg de zeggenschap over het toelatingsbeleid voor multiprojectwafers en kleine series. De Imec-divisie hanteert wel TSMC-regels. Beide hebben het beleid dat ze IC‘s voor militaire toepassingen standaard weigeren. ’Er is nog overleg met TSMC, maar we zijn veel autonomer.‘

De volumegrootte waarin Invomec optreedt als value chain aggregator, een speciale interface tussen de klanten en TSMC, is uitgebreid van drieduizend wafers per jaar tot tienduizend wafers. ’Bedrijven zitten bij ons langer in de pijplijn en dat geeft ons ook de gelegenheid om die pijplijn meer en meer op te bouwen.‘

Doordat veelbelovende starters bij Invomec aankloppen, kijken foundry‘s met grote belangstelling naar deze potentiële klanten. ’Het is niet zo dat we de foundry‘s voor het kiezen hebben, maar wij krijgen wel zeer veel vragen van onafhankelijke chipproducenten vanuit de hele wereld om hen op te nemen in ons pakket. We zijn wel zeer selectief in de foundry‘s waarmee wij willen samenwerken.‘

Invomecs meer en meer commerciële toer heeft geleid tot de beslissing om de activiteiten rond designservices, fabricage van toepassingsspecifieke chips en ondersteuning rond printplaatassembly onder te brengen in een zelfstandige, onafhankelijke eenheid, Imecservices, die vanaf 1 januari 2013 van start is en wordt geleid door Maes‘ opvolger Steve Beckers.