50 miljarder prylar på Internet år 2020?

Det kommer inte att finnas halvledarfabriker så det räcker, enligt Thinfilms norske vd Davor Sutija.

Och detta tror han bådar gott för tryckt elektronik.

Davor Sutija

Oktober är snart slut och Davor Sutija håller tal för ett 80-tal kostymer från OE-A, en internationell organisation med 220 medlemmar. De representerar hela värdekedjan för organisk och tryckt elektronik.

Davor Sutijas första budskap till publiken i Linköping, är att halvledarfabrikerna inte kommer att ha kapacitet att leverera det Internet of Things som alla väntar på.

– Vi måste börja bygga elektronik på ett nytt sätt, säger han.

Hans eget företag levererar förstås svaret: tryckt elektronik.

Det är ingen slump att OE-A:s möte sker i Linköping med Thinfilm som huvudtalare. Här pågår den kanske märkvärdigaste verksamheten inom tryckt elektronik just nu.

När Thinfilms teknikchef Christer Karlsson träffar intressanta kollegor på konferenser och berömmer dem, blir svaret ett generat ”ska du säga?”.

Christer Karlsson har funnits i företaget nästan sedan dess början i mitten av 90-talet. Men den nuvarande verksamheten betraktar han som nyfödd.

Christer Karlsson

– För tre år sedan var vi bara fyra personer.

Idag är de 32, varav 24 i Linköping, med ytterligare sex anställningar planerade innan årets slut. Under samarbetet med Intel – ett ickeflyktigt minnesprojekt som lades ner – var man som mest 65 personer.

– Flerbitarslagring i flash tog udden av den produktsatsningen, berättar Christer Karlsson.

Satsningen är inte död, men ligger på is.

– Vi väljer att inte driva den just nu. Det är svårt att konkurrera direkt mot kisel.

Det finns en kontinuitet sedan starten: den ursprungliga teknikutvecklingen. De 13 patentfamiljer som togs fram är fortfarande grunden för företagets verksamhet.

Företaget har ett flertal kunder. De två ickehemliga är leksakstillverkaren Hasbro och förpackningstillverkaren Bemis. Den senare tillverkar 200 miljarder förpackningar om året och säger att var och en av dem i framtiden kanske innehåller tryckt elektronik.

Det tål att upprepas: tryckt elektronik i var och en av 200 miljarder förpackningar. För ett enda företags tillämpning. Uppenbarligen är den totala marknaden för tryckt elektronik potentiellt gigantisk.

Efter vd:s tal samlas OE-A-publiken upp i bussar som tar dem till ett renrum av klass 1000 i ett kontorsområde i centrala Linköping. De är i Linköping för att beskåda en maskin som ska ta dem ett steg närmare visionen – billig volymproduktion.

Tyvärr finns ingen maskin att se denna dag. Under den guidade turen får OA-E se en 22 meter lång streckad kontur på golvet där den kommer att stå. Ett gigantiskt foto på väggen visar hur den kommer att se ut.

Tyska Kroenert är inte klar med testerna ännu. Maskinen ska levereras i mitten av november är beskedet till OA-E.

Nu i slutet av november har maskinen fortfarande inte kommit och det nya beskedet är ”snart”.

När maskinen väl är på plats kommer det sedan att ta ytterligare någon månad av tester innan den skarpa produktionen rullar igång.

Prestanda hos tryckt elektronik ligger långt från kiselelektronik. Det går mycket snabbare att skriva för hand än att få upp siffror på en tryckt skärm. Ett tryckt minneskort stort som ett kreditkort rymmer 20 bitar – inte bytes, och inget SI-prefix. Och så vidare.

Men det spelar ingen roll. Inom kiselelektroniken mäter man sina framsteg i transistorer per nanometer. Inom tryckt elektronik mäter man i kronor per kvadratmeter.

Det viktiga är att tillverkningsprocessen i princip är lika billig som tidningen du håller i handen.(*)

Det är ett mål man hittills inte uppnått for tryckta transistorer. Komponenter finns klara – ledare, minnen, skärmar, och till och med batterier. Men billig massproduktion för systemprodukter, där minne, transistorer och andra komponenter kombineras, saknas.

NYA THINFILMS MILSTOLPAR: 2009: gör den första R2R-tillverkningen i Sydkorea 2010: får ny norsk vd och affärsmodellen ändras till både licensiering och produktion från att bara ha varit licensiering 2011: demonstrerar adresserbart minne hjälp av transistorteknik från Parc 2012: demonstrerar den intelligenta temperatursensorn 2013: får den första kommersiella ordern, på äkthetsetiketterna

Tryckt elektronik existerar idag nästan uteslutande i demo- och prototypversioner. När Elektroniktidningen ber Thinfilms teknikchef om exempel på tryckt elektronik i produkter idag, blir han osäker.

Han kan nämna en tryckt komponent i skarpt bruk, men han är osäker på tillämpningen: tryckt elektronik används som transparent ledande film av asiatiska tillverkare, som ersättare för indiumtennoxid (ITO). Kanske i skärmar.

Thinfilms nya tryckmaskin i Linköping ska massproducera kommersiella produkter. Den använder rulle-till-rulleteknik (R2R). Det betyder att den matas med en några kilometer lång rulle film – webb – i enda änden och fyller en rulle i andra änden, belagd med elektronik på vägen.

Två miljoner etiketter ska få plats på en rulle. 200 miljoner enheter om året ska maskinen kunna producera.

Thinfilm gör redan R2R-produktion i Sydkorea i mindre skala sedan 2009. Den nya maskinen blir betydligt bättre. Och med maskinen på hemmaplan förbättras förutsättningarna att utveckla och stöda tekniken.

– Det är svårt att få ett företag ända borta i Korea att springa direkt när det behövs, säger Christer Karlsson.

Han håller inte med om att det tagit lång tid för tryckt elektronik att mogna. Han jämför med tiden det tog från att uppfinna transistorn till dagens massproduktion.

– Det är så här lång tid det tar att komma till skott när det gäller ny teknik med nya material som dessutom kräver ny produktion.

Materialutveckling är anledningen till att R2R-produktion äntligen tar fart.

– Materialen som man kan trycka har blivit bättre, säger Christer Karlsson

Hans vd:s poäng nummer två i huvudtalet, är att Thinfilm inte gör revolutionen ensam.

– Det krävs ett ekosystem, säger Davor Sutija.

År 2014 kommer merparten av Thinfilms intäkter från egen produktion. Men år 2020 ska hela 90 procent komma från licenser.

Inte ens de egna första produkterna bygger helt på egen teknik. Företaget har partners för batterier, skärmar och sensorer. Med Xerox Parc har man en exklusiv licens för cmos-ekvivalent transistorlogik.

I mars 2014 tas den första produkten från Thinfilm i bruk: en etikett som inte går att förfalska, med tillhörande läsare. Mellan två och fem cent blir tillverkningskostnaden. Etiketterna innehåller 20 bitar minne men det är inte dem man läser av utan etikettens ”ferroelektriska signatur” – laddningsresponsen från det ferroelektriska materialet när en elektrisk spänningspuls appliceras.

Sensor, logik, batteri, skärm - den första systemprodukten. I slutet av 2014 börjar Thinfilm volymproducera  etiketten som minns om den överstigit sin bäst-under-temperatur.

Nästa milstolpe är företagets första systemprodukt: en temperatursensor som minns om den passerat en maxtemperatur. Den är för exempelvis varutransport och innehåller minne, logik, batteri och skärm. Under fjärde kvartalet nästa år börjar produktionen och man siktar på en volym på fem miljoner system.

Motsvarande produkt i kisel-elektronik kan logga exakt temperatur kontinuerligt. Thinfilms produkt är enklare men betydlig billigare. 30 cent blir den initiala tillverkningskostnaden, enligt tidningen Wired. Därefter sjunker den, och Thinfilms egen reklam visar sensorsystemet på en liten salladspåse.

Nästa steg är en tryckt rf-krets. Den ska gå i produktion år 2016. Med den ska data kunna överföras via NFC. År 2020 hoppas Thinfilm omsätta 1,5 miljarder dollar med Internet of Things och NFC som de största tillämpningsområdena.

FOTNOT:
(*) Denna artikel har tidigare publicerats i magasinet Elektroniktidningen, som du kan prenumerera gratis på här, om du jobbar i elektronikbranschen.