Bram Nauta ontwerpt chips voor vandaag en morgen
Bram Nauta is universiteitshoogleraar en voorzitter van de vakgroep Integrated Circuit Design bij de Universiteit Twente. Hij is een wereldwijd erkend expert in het ontwerpen van chips. “ik ontwerp vooral de schakelingen op een chip. De nadruk ligt hierbij op draadloze communicatie en het verbinden van de analoge en digitale wereld. De wereld is analoog en als wij bepaalde zaken meten of registreren willen we deze om kunnen zetten naar de digitale wereld en vice versa. Daar bedenk ik de schakelingen voor. Moeilijk te ontvangen, hele zwakke antennesignalen omzetten naar digitale bits is mijn specialiteit. Ik opereer dus op het grensvlak tussen bits en de natuur, ik zorg ervoor dat radiogolven worden omgezet naar digitale bits, en andersom.”
De hoogleraar richt zich hierbij vooral op verbeteringen in snelheid, efficiëntie en vormfactor. “De mobiele telefoon van 10 jaar geleden was veel groter, werkte veel langzamer en de batterijen gingen sneller leeg. Ik zorg er met mijn onderzoek voor dat draadloze communicatie sneller en zuiniger wordt en in een kleinere vormfactor past. En dan moet je denken aan duizend keer sneller, duizend keer kleiner; grote stappen. In principe zitten daar voorlopig geen grenzen aan. Als je kijkt naar de huidige telefoons is het vooral de batterij die je meesleept. Ik ben nu op zoek naar oplossingen met een heel laag stroomverbruik. Mijn uiteindelijke doel is de batterij weg te krijgen, maar dat zit er voorlopig nog niet in. Maar veel kleiner maken lukt wel en de elektronica stukken zuiniger maken ook. Daar bedenk ik technieken voor, zoals het gebruik van kleine puls-signalen in plaats van constante stroomtoevoer op plekken waar dat kan. Je kunt dat vergelijken met gericht de planten water geven. Als je de specifieke wortels genoeg water kunt geven op precies het goede moment, dan werkt dat efficiënter dan een constante stroom water voor de hele plant. Om dat te bereiken beginnen we ook vaak helemaal opnieuw, door de huidige processen onder de loep te nemen en te kijken waar het sneller of zuiniger kan.”
De resultaten van Nauta’s onderzoek zijn niet direct als producten in winkels te bewonderen, hij ontwerpt voor ontwerpers. “Ik bedenk technieken die in bedrijven worden toegepast in echte producten. Het mooie aan mijn werk bij de universiteit is dat ik geen rekening hoef te houden met alle details van een echt product. Ik zit nu in een mooie speeltuin waar ik gekkere dingen kan bedenken en testen. Het leuke is ook dat bedrijven nu naar mij komen met problemen die ze niet kunnen oplossen. Zij geven mij geld voor onderzoek en de vrijheid om wilde dingen te proberen. Ik zorg er dan natuurlijk wel voor dat de onderzoeksresultaten praktisch te gebruiken zijn door die bedrijven, maar ze zijn wel fundamenteel nieuw. Ik vind het heel leuk om te opereren op het grensvlak van de wetenschap, waardoor ik nieuwe dingen kan proberen, en tegelijkertijd samen te werken met mensen in bedrijven die de kennis toepassen in producten. Toen ik in het verleden voor Philips werkte had ik ook al veel contacten met universiteiten, dus ik heb altijd op dat grensvlak gewerkt. Maar het leuke is dat ik nu met veel meer bedrijven kan samenwerken dan alleen Philips. En dat doe ik ook.”
Nauta’s vakgroep levert veel afstudeerders, die ook interessant zijn voor bedrijven. De hoogleraar licht toe: “Dat heeft ertoe geleid dat er al 7 chipbedrijven zijn die ontwerpcentra hebben gevestigd op het bedrijventerrein tegenover de campus in Enschede of in ieder geval vlakbij de universiteit. En er zijn nog meer bedrijven die plannen hebben om hier te komen. Qua onderzoek werk ik samen met de grote jongens op de hele wereld en lever ik hen kennis. En tegelijkertijd ontstaat er werkgelegenheid voor mijn afstuderende studenten. Voorheen wilden ze nog weleens vertrekken naar andere steden, maar nu blijft bijna iedereen hier en dat zien die bedrijven ook. Dat heeft een aantrekkende werking, ze zien dat het in Twente gebeurt en willen die arbeidskrachten niet missen. Twente staat nu echt op de kaart, bedrijven weten dat ze hier moeten zijn als ze iets willen op het gebied van elektronica. Mijn droom is dat alle belangrijke analoge technieken in de wereld uit Twente komen en dat bedrijven zich hier vestigen om die kennis te absorberen en om te zetten naar producten.”
Nauta zegt bewust analoog, daar ligt wat hem betreft de grote uitdaging voor toekomstige elektronica. “Het digitale deel van chips verbeteren is vooral een kwestie van betere software ontwerpen. Dat vind ik minder interessant, ik richt me liever op het grote probleem voor de vooruitgang van chips; de analoge elektronica. Dat klinkt misschien ouderwets, maar het is superhot. In de ontwikkeling van 5G- en 6G-communicatie bijvoorbeeld, daar zijn betere chips voor nodig. Die elektronica moet snel en zuinig zijn en op hoge frequenties werken. Die combinatie is heel moeilijk. Eén van de belangrijke toepassingen van 5G is de Internet of Things (IoT), maar we zijn ook bezig met zaken waar de meeste mensen nog helemaal niet aan denken. We willen bijvoorbeeld ook planten met internet kunnen verbinden, om maar een voorbeeld te noemen. Sommige mensen vinden dat nu nog gek, maar in de toekomst kijken we daar niet eens van op. Mensen wisten 10 jaar geleden niet eens wat een smartphone was en verwachtten zeker niet dat ze die elke dag gingen gebruiken. Alles wat nu science fiction is, waarvan je nu denkt dat het absurd is als we dat zouden kunnen, gaan we gewoon maken. Ik ben ervan overtuigd dat we elektronica sneller, goedkoper en kleiner blijven maken, waardoor we de wereld kunnen veranderen.”
Onderzoek en onderwijs
De relatie tussen onderzoek en onderwijs is heel belangrijk voor Nauta. “Ik geef zelf les in een vak over het ontwerp van elektronische systemen. Daarbij leren bachelor-studenten hoe ze een systeem kunnen bouwen. Hiervoor moeten ze ook elektronische onderdelen zelf ontwerpen, zodat ze kunnen zien dat een schakeling effect heeft op een heel systeem. Ik heb ook veel contact met Master-studenten, momenteel zitten er ongeveer 65 in mijn vakgroep. Studenten vinden het vak erg leuk en zien ook dat bedrijven naar Twente komen voor hen. Mijn vakgroep en ik zijn veel met onderwijs bezig om die ontwikkeling te blijven stimuleren. Sommige ‘toponderzoekers’ vinden onderwijs tijdverspilling, maar daar ben ik het dus totaal niet mee eens. Door goede mensen op te leiden heb je ook goede promovendi, trek je bedrijven aan en ontstaat een heel ecosysteem. Mensen opleiden hoort daar gewoon bij. Wat heb ik aan onderzoek als er geen mensen zijn die er wat mee kunnen doen? Bedrijven moeten daarmee aan de slag en ik heb het liefst dat daar mensen zitten die ik zelf heb opgeleid. Mijn promovendi gaan ook vrijwel allemaal naar de industrie en we zien in de praktijk ook dat dit ertoe leidt dat veel van ons onderzoek direct wordt toegepast. Onderzoek en onderwijs vormen zo één geheel, ik kan het één niet los zien van het ander.”
Over Bram Nauta
Bram Nauta werd geboren in 1964 in Hengelo, Nederland. In 1987 behaalde hij zijn ingenieurs diploma (M.Sc., cum laude) in elektrotechniek aan de Universiteit Twente, Enschede, Nederland. In 1991 promoveerde hij aan dezelfde universiteit op het onderwerp analoge CMOS-filters voor zeer hoge frequenties. In 1991 kwam hij in dienst van Philips Research, Eindhoven, Nederland. In 1998 keerde hij terug naar de Universiteit Twente, als hoogleraar aan het hoofd van de IC Design groep. Zijn huidige onderzoeksinteresse gaat uit naar snelle analoge CMOS-circuits, software-defined radio, cognitieve radio en bundelvorming.
Hij was hoofdredacteur (2007-2010) van het IEEE Journal of Solid State Circuits (JSSC) en was in 2013 programma voorzitter van de International Solid State Circuits Conference (ISSCC). Hij is momenteel de president van de IEEE Solid State Circuits Society (termijn 2018-2019): het wereldwijde netwerk van chip ontwerpers en onderdeel van het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).
Ook was hij Associate Editor van het tijdschrift IEEE Transactions on Circuits and Systems II (1997-1999) en van JSSC (2001-2006). Hij maakte deel uit van de Technical Program Committee van het Symposium on VLSI circuits (2009-2013) en zit in de stuurgroep de Technical Program Committee van de European Solid State Circuit Conference (ESSCIRC). Hij was een distinguished lecturer van de IEEE, is mede-ontvanger van de ISSCC 2002 en 2009 "Van Vessem Outstanding Paper Award" en ontving in 2014 de 'Simon Stevin Meester' prijs (500.000€), de grootste nationale prijs voor prestaties in de technische wetenschappen. Hij is fellow van de IEEE en lid van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW).
Persfoto's
Deze persfoto's kunnen zonder copyright restricties worden gebruikt.