Печать будущего: гибкая электроника, питание Интернета вещей

Дж. Янош Вереш, глава программы Novel and Printed Electronics в Parc, объясняет, как печать может трансформировать производство электроники для удовлетворения растущих требований Интернета вещей (IoT).

Традиционные решения «электроника-в-коробке» не подходят для разнообразных, кастомных устройств, требуемых в носимых, автомобильных системах и других IoT-приложениях. Мы должны выйти за рамки массового производства и принять on-demand, беспоковое изготовление.

Гибкая и конформная электроника — линчпин этого сдвига. За последние два десятилетия печатная электроника использовалась для дешевых массово-производимых вещей — дисплеев, RFID-тегов, сенсоров, интерфейсных панелей. Автофирмы начали исследовать in-mould электронику, и показано, что печатная память мануфактурируется с существующими инструментами.

Достижение той же стоимости и производительности, что и устоявшихся кремниевых продуктов, было сложно. Однако недавние достижения демонстрируют, что гибкая, печатная и гибридная электроника могут доставлять нишевые продукты и уникальные форм-факторы, ранее недостижимые.

Интернет умных вещей

Печатная электроника позволяет массовую кастомизацию, слияние формы и функции беспрецедентными способами. Вместо конкуренции с кремнием, мы теперь видим его как один компонент в более широком тулките.

Печать становится техникой интеграции, комбинирующей мягкие и твердые материалы, позволяя on-demand производство кастомизированных устройств по низкой стоимости. Новые материалы и свобода дизайна воодушевляют производителей. Например, умная упаковка возникает, с компаниями вроде Thin Film Electronics и PragmatIC, интегрирующими NFC (Near-Field Communication) в упаковку.

Встраивание сенсоров и чипов обработки данных в упаковку может мониторить экологические параметры — температуру, влажность, CO2 — критичные для фармацевтики и других чувствительных продуктов. Умная упаковка предлагает улучшенное качество, снижение отходов, упрощенные инспекции и динамическое ценообразование, ведущие к существенной экономии времени и затрат.

Растяжимая электроника на горизонте

Мы предвидим, что системы гибкой гибридной электроники (FHE) — печатные многослойные PCB, парные с утоненными чипами — станут мейнстримом. Печать позволяет on-demand фabrication на больших площадях и слой-за-слоем интеграцию, прокладывая путь к гибким, мягким и даже растяжимым устройствам.

Печатная электроника может в конечном счете питать устройства, сложные как мобильные телефоны, но несколько препятствий остаются. Новые, costo-эффективные материалы должны заменить дорогое серебро в чернилах; печатная медь и альтернативные проводимые чернила — перспективные кандидаты.

Достижение истинной растяжимости требует прорывов в материаловедении. Некоторые эксперты видят микрочипы, трансформируемые в чернила, позволяющие быструю on-demand фabrication цепей — радикальный парадигмальный сдвиг, требующий новых подходов к дизайну цепей.

Печатное будущее

В нашем видении, печатная FHE-экосистема позволит кастомные решения — от малых сенсоров до крупномасштабных систем — встраивая интеллект напрямую в повседневные объекты. Сенсоры, встроенные в авто и аэрокосмические рамы, повысят безопасность, в то время как мягкая робототехника, протезы и хелс-мониторинговые накладки станут более доступными.

Упрощая дизайн и фabrication, печатная электроника ускорит прогресс по всей электронике и IoT-ландшафту.

Автор: Др. Янош Вереш, Parc