Pasar sensor cetak akan mencapai $4,5 miliar pada tahun 2030, kata IDTechEx

Status masing-masing teknologi sensor tercetak, antara konsep dan komersialisasi. Untuk analisis terperinci dari setiap teknologi dan statusnya di jalan menuju adopsi yang meluas di beberapa aplikasi, silakan lihat laporan IDTechEx baru-baru ini “Sensor yang Dicetak dan Fleksibel 2020-2030:Teknologi, Pemain, Prakiraan“.

Tiga pendekatan penginderaan gambar

IDTechEx membagi sensor gambar tercetak menjadi tiga kategori:organik sepenuhnya, hibrida organik-pada-CMOS, dan hibrida kuantum dot-on-CMOS. Fotodetektor organik penuh (OPDs) dapat dianggap sebagai sel surya organik yang dioperasikan secara terbalik, dengan lapisan semikonduktor organik dicetak secara berurutan ke substrat yang fleksibel. Hal ini membuat mereka pada prinsipnya kompatibel dengan manufaktur berkelanjutan di area yang luas.

Aplikasi target utama untuk OPD adalah otentikasi biometrik, dengan satu strategi yang melibatkan penempatan sensor sidik jari area besar di bawah layar. Namun, mengingat sensor sidik jari sudah ada, termasuk yang dipasang di bawah layar, penggunaan OPD untuk aplikasi ini tampaknya lebih merupakan hasil dari dorongan teknologi daripada kebutuhan pasar.

Proposisi nilai jauh lebih jelas untuk pencitraan sinar-x, di mana sensor area yang luas diperlukan karena sulitnya memfokuskan sinar-x. Namun, pemimpin pasar sedang mengembangkan sensor berbasis silikon amorf yang fleksibel, mengisi ceruk yang diharapkan OPD untuk ditempati.

Lebih menjanjikan dalam pandangan kami adalah sensor gambar hybrid. Ini terdiri dari lapisan tipis baik semikonduktor organik atau titik kuantum yang menyerap cahaya, dengan muatan yang dikumpulkan melalui sirkuit terintegrasi pembacaan CMOS. Pendekatan ini transformasional, yang memungkinkan cahaya dengan panjang gelombang di atas 1000 nm dideteksi dengan mengadaptasi teknologi CMOS yang ada – sebelumnya hal ini biasanya dilakukan dengan detektor berbasis InGaAs yang sangat mahal.

Pencitraan SWIR memenuhi kebutuhan pasar yang sebenarnya, baik untuk inspeksi industri dan terutama untuk sistem bantuan pengemudi dan kendaraan otonom karena cahaya pada panjang gelombang yang lebih panjang tersebar lebih sedikit oleh debu dan kabut.

Sangat penting untuk adopsi komersial, detektor hibrida 'X-on-CMOS' dapat diproduksi dengan modifikasi minimal pada jalur fabrikasi CMOS yang ada, sangat mengurangi hambatan masuk. Saat ini, detektor hibrid berbasis quantum dot sensitif terhadap panjang gelombang yang lebih panjang daripada ekuivalen hibrid organiknya, dan memang tersedia secara komersial.

Namun, detektor hibrida organik akan segera diluncurkan di kamera siaran, di mana mereka menawarkan manfaat termasuk sensitivitas variabel spasial untuk mencegah eksposur berlebih dan menyelesaikan kompromi yang ada antara resolusi dan menggunakan rana global karena silikon tidak lagi digunakan untuk menyerap cahaya yang masuk.

Untuk analisis yang lebih mendetail tentang teknologi penginderaan gambar yang mendasari, motivasi untuk pencitraan SWIR, dan penilaian prospek komersial sensor gambar tercetak, silakan lihat laporan IDTechEx “Sensor yang Dicetak dan Fleksibel 2020-2030:Teknologi, Pemain, Prakiraan“.

Penginderaan tekanan mencari aplikasi bernilai lebih tinggi

Sensor tekanan piezoresistif sudah lama digunakan, digunakan dalam sensor hunian otomotif, alat musik elektronik, dan beberapa perangkat medis. Namun, pasar tersebut agak matang dan tunduk pada komoditisasi. Karena itu, produsen ingin berinovasi untuk membedakan sensor mereka dan mengakses aplikasi bernilai lebih tinggi.

Inovasi ini, yang berada pada tahap adopsi lebih awal daripada sensor tekanan titik tunggal yang sudah ada, termasuk track pad '3D-touch' yang memantau tekanan serta posisi, sensor piezoresistif/kapasitif hibrida, dan bahkan detektor tembus cahaya/transparan.

Menambahkan fungsionalitas tambahan akan meningkatkan area sensor yang diperlukan dalam perangkat dan biaya per area. Tantangannya adalah menemukan aplikasi di mana kemampuan penginderaan tekanan memenuhi kebutuhan pasar yang sebenarnya karena trackpad dan sakelar kapasitif sudah sangat mapan.

Sensor piezoelektrik yang dapat dicetak, di mana variasi tegangan dan dimensi yang diterapkan digabungkan, dapat menjadi sensor tekanan. Ada dua teknologi yang bersaing, baik polimer khusus atau komposit yang mengandung keramik, di mana yang pertama sedikit lebih mapan.

Keduanya berada pada tingkat adopsi yang jauh lebih awal daripada sensor piezoresistif dan karenanya tidak mungkin bersaing secara langsung dengan teknologi yang lebih matang di ruang aplikasi yang sama. Sebaliknya, mereka menargetkan penginderaan getaran frekuensi tinggi, yang sensor piezoelektrik jauh lebih cocok daripada rekan-rekan piezoresistif. Namun, sejauh ini produsen memiliki lebih banyak daya tarik dalam aplikasi yang menggunakan bahan piezoelektrik yang dapat dicetak sebagai aktuator.

Laporan terbaru dari IDTechEx, “Printed and Flexible Sensors 2020-2030:Technologies, Players, Forecasts“, menguraikan arah saat ini dan masa depan teknologi penginderaan piezoresistif dan piezoelektrik.

Material pengganti ITO

Aplikasi lain dengan beberapa teknologi yang bersaing pada tahap adopsi yang berbeda adalah konduktor transparan, yang digunakan terutama sebagai pengganti ITO untuk layar sentuh kapasitif. Ini diinginkan karena ITO rapuh, dan karenanya tidak kompatibel dengan tampilan yang dapat dilipat/fleksibel. Selain itu, ITO pada PET hanya memiliki konduktivitas sedang.

Kawat nano perak (AgNW) telah menjalani perjalanan komersialisasi yang panjang, yang telah berlangsung lebih dari 15 tahun dan menyaksikan banyak pasang surut yang dramatis. Sebelumnya, AgNW diadopsi di layar sentuh area luas dan sekarang muncul di lebih banyak produk seperti layar fleksibel.

Mesh logam hibrida juga diadopsi pada layar sentuh berukuran meja tetapi telah berjuang untuk masuk ke aplikasi ukuran yang lebih besar. Jaring logam yang sepenuhnya dicetak juga terus mengalami kemajuan, terutama dalam mempersempit lebar garis dengan pencetakan web yang sempit, meskipun ini tetap merupakan pasar yang sulit secara keseluruhan.

Bahan lain untuk film konduktif transparan, terutama karbon nanotube dan graphene, lebih awal dalam siklus adopsi mereka. Tantangan untuk teknologi ini adalah bahwa mereka bersaing tidak hanya dengan ITO tetapi juga dengan opsi kawat nano perak dan mesh logam yang lebih berkembang. Hal ini menyulitkan mereka untuk menetapkan proposisi nilai yang jelas, terlepas dari rasio konduktivitas/kabutnya.

Bahan konduktif transparan, prospek adopsinya, dan pemain utama dianalisis secara ekstensif dalam laporan IDTechEx “Film dan Bahan Konduktif Transparan 2019-2029:Prakiraan, Teknologi, Pemain“.

Elektroda yang dapat dipakai untuk pemantauan berkelanjutan

Tren utama dalam ruang perawatan kesehatan/kesehatan/kebugaran adalah munculnya pemantauan berkelanjutan. Daripada melakukan pembacaan terisolasi, baik di rumah atau di dokter, pemantauan terus menerus memungkinkan parameter biologis seperti suhu dan detak jantung untuk dibaca terus menerus. Digabungkan dengan perangkat lunak yang sesuai, ini akan mengurangi kebutuhan kunjungan dokter, memungkinkan diagnosis dini, dan memantau tingkat kebugaran selama berolahraga.

Memantau detak jantung dan melakukan elektrokardiogram dan pengukuran lain, aktivitas otot, misalnya, memerlukan elektroda. Saat ini, ini terutama didasarkan pada snap logam kaku dengan gel elektrolitik. Namun, pendekatan seperti itu tidak cocok untuk pemakaian jangka panjang dan dengan demikian elektroda tercetak semakin populer.

Penggerak tambahan untuk adopsi adalah bahwa perangkat wearable akan semakin terintegrasi dan fleksibel, dengan sirkuit yang dicetak dan bahkan dipasang langsung ke substrat yang fleksibel dan bahkan dapat diregangkan. Mencetak elektroda memungkinkan mereka untuk disimpan bersama dengan interkoneksi, mengurangi kompleksitas manufaktur, sementara menempatkan IC ke substrat yang fleksibel memungkinkan kemampuan pemrosesan yang unggul untuk digunakan. Sirkuit fleksibel yang terdiri dari fungsionalitas yang dicetak dan ditempatkan disebut elektronik hybrid fleksibel (FHE).

Teknologi yang berkembang pesat ini diperkirakan akan melebihi $3bn (€2bn) pada tahun 2030 dan dianalisis secara ekstensif dalam laporan IDTechEx baru-baru ini “Flexible Hybrid Electronics 2020-2030:Applications, Challenges, Innovations and Forecasts“.

IDTechEx percaya bahwa elektroda yang dapat dikenakan kemungkinan akan diadopsi di patch kulit medis sebelum pakaian pintar, terlepas dari hambatan peraturan yang terkait dengan perangkat medis. Ada daya tarik pasar yang jauh lebih besar untuk patch kulit yang dapat dikenakan dengan elektroda tercetak karena menawarkan keuntungan medis asli seperti penggunaan yang lebih mudah di luar rumah sakit dan kenyamanan pasien yang lebih besar.

Selain itu, tambalan kulit yang terintegrasi penuh dapat memberikan harga yang jauh lebih tinggi dalam pengaturan medis daripada teknologi pemantauan serupa dalam konteks kesehatan/gaya hidup. Menggunakan elektroda tercetak dalam pakaian pintar juga menimbulkan kekhawatiran tentang umur panjang, karena seluruh pakaian akan menjadi mubazir jika elektroda/sirkuit gagal. Patch kulit dan tekstil elektronik dibahas lebih komprehensif dalam laporan IDTechEx:“Tambalan kulit elektronik:2020-2030” dan “Tekstil elektronik dan Pakaian Cerdas 2020-2030:Teknologi, Pasar, dan Pemain“.

Gambar lengkapnya

Dengan demikian jelas bahwa lanskap sensor tercetak sangat bervariasi, terdiri dari berbagai teknologi yang menangani banyak aplikasi. Memahami prospek setiap teknologi yang muncul bergantung pada kebutuhan pasar, hambatan masuk, dan sejauh mana ia menawarkan proposisi nilai yang jelas atas alternatif. Menggeneralisasikan satu kategori sensor tercetak menghilangkan banyak kerumitan ini.

Laporan baru dari IDTechEx, “Printed and Flexible Sensors 2020-2030:Technologies, Players, Forecasts“, memberikan gambaran luas tentang beragam teknologi dan aplikasi yang mendasari sensor tercetak dan fleksibel, yang mencakup semua kategori teknologi dan aplikasi dalam bagan di atas .

Dengan membuat profil lebih dari 50 perusahaan, IDTechEx memetakan prospek dan tantangan adopsi komersial untuk setiap teknologi dan mengembangkan perkiraan pasar terperinci yang mencakup semua jenis, teknologi, dan aplikasi sensor tercetak. Prakiraan pasar kami mencakup 30 aplikasi/teknologi dan tersedia dalam pendapatan dan area cetak.

IDTechEx telah meneliti pasar elektronik cetak yang muncul selama lebih dari satu dekade, meluncurkan laporan sensor tercetak dan fleksibel pertama kami pada tahun 2012. Sejak itu IDTechEx telah berada sangat dekat dengan perkembangan teknis dan pasar, mewawancarai, dan mengunjungi pemain kunci di seluruh dunia, mengorganisir pameran dagang dan konferensi global terbesar, memberikan banyak proyek konsultasi, dan menjalankan kelas dan lokakarya tentang topik tersebut. Kedalaman dan keluasan wawasan kami benar-benar tak tertandingi dan dijabarkan secara luas dalam laporan komprehensif ini.

Untuk informasi lebih lanjut tentang laporan IDTechEx, “Sensor yang Dicetak dan Fleksibel 2020-2030:Teknologi, Pemain, Prakiraan”, Klik di sini. atau hubungi kami di [email protected].

Dr Dyson akan mempresentasikan webinar dengan topik pada tanggal 6 Agustus – “Peluang dan Teknologi Baru dalam Sensor Tercetak”. Klik di sini untuk mengetahui lebih lanjut dan daftarkan tempat Anda di salah satu dari tiga sesi kami.

Penulisnya adalah Dr Matthew Dyson, analis teknologi di IDTechEx.