Technologie-Vorausschau und Entwicklungspotenziale der Photonik
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Technologie-Vorausschau und Entwicklungspotenziale der Photonik
Technologie-Vorausschau und Entwicklungspotenziale der Photonik – strategische Planung für kleine und mittlere Unternehmen EU-Projekt „PhotonicRoadSME“ Cluster-Workshop, 16.12.2009, Stuttgart Dr. Jonathan Loeffler Steinbeis-Europa-Zentrum, Karlsruhe 1 Technologie-Vorausschau Was ist Technologie-Vorausschau? „thinking the future“ • Entwicklung von Zukunftsprognosen für Forschung, Entwicklung, Wirtschaft und Gesellschaft • hieraus sollen innovative und wettbewerbsfähige Technologien/Trends auf lange Sicht identifiziert werden und in die Entscheidungsfindung einfließen „debating the future“ • Teilnahme durch verschiedene regionale, nationale und internationale Interessensvertreter aus Forschung, Industrie, Regierungs- und nichtstaatlichen Organisationen „shaping the future“ • mittels dieses Wissen sollen Strategien entwickelt und Prioritäten in der Forschungs- und Technologiepolitik gesetzt werden • Ressourcen sollen gezielt und mit vermindertem Risiko eingesetzt werden können • Wettbewerbsfähigkeit soll verbessert werden 2 1 Roadmap-Kategorien Anwendungsbereich National / Cross-Industry Sektorale Technologie Roadmaps IndustrieSektor Firma / Organisation Wissensch. Roadmaps Corporate TR Produkt TR Portfolio Manag. Produkt Manag. Produkt/ Projekt Forschung Technologie-Entwicklung Ziel Management/ Administration (Source: R. Albright & R. Schaller „Technology Roadmap Workshop“Office of Naval Research, Washington, October 30, 1998) 3 EU-Projekt „PhotonicRoadSME“ „Development of Advanced Technology Roadmaps in Photonics and Industrial Adaption to SMEs“ • FP7: IST Programm, Challenge 3, Photonics, „Components, systems and engineering“ • Instrument: Support Action • Dauer: 2 Jahre (01.05.2008 - 30.04.2010) • Konsortium: 9 Partner aus 5 Ländern (DE, ES, FI, FR, PL) • Budget: 0,8 Mio. € (Förderung: 0,8 Mio. €) 4 2 • Steinbeis-Europa-Zentrum, Deutschland (Koordinator) industrielle Experten • Chambre Régionale de Commerce et d‘Industrie de Bourgogne, Frankreich • OptecNet Deutschland e.V., Deutschland • Association pôle Optique Rhône-Alpes, Frankreich • Asociacion Industrial de Optica, Color e Imagen, Spanien • Iin Micropolis Oy, Finnland wissenschaftl wissenschaftl.. Experten Roadmapping Experten Das Konsortium • Universität Karlsruhe - Karlsruhe School of Optics and Photonics, Deutschland • Instytut Wysokich Cisnien Polskiej Akademii Nauk, Polen • Universidad Complutense de Madrid, Spanien 5 Roadmapping Prozess in PhotonicRoadSME Technologie Markt FuE Studien SWOT Industrielle Umfrage Relevante photonische Materialien Relevante photonische Bausteine Relevante Herstellungstechnologien Anwendungsfelder Eigensch. Entw.-Stand Kosten Produkte Bedarf Barrieren Erfolgsfaktoren DATENBANK Roadmapping 6 3 Relevante industrielle Sektoren IKT Umwelt © Telekom Gesundheit Sicherheit © Karl Storz © Siemens 7 KMU Umfrage - Unternehmensprofile 50 40 30 # of companies 20 90% KMU (< 250 MA) •110 KMU • 13 Großunternehmen • 9 Länder 10 0 <10 10-50 51-250 >250 70 60 50 56 40 30 46 61 37 20 10 # of companies Homogene Verteilung • IKT 43% • Umwelt 57% • Gesundheit 35% • Sicherheit 52% 0 ICT Environment Health & Well-being Safety & Security 8 4 KMU Umfrage – Barriere für die Anwendung • Kosten/Leistung • Marktakzeptanz • Produktionsprozesse • Prototypherstellung • Qualifiziertes Personal 9 Informations- u. Kommunikations-Technologien 10 5 Subsectors, applications, systems & products • ICT divided into 4 subsectors • data transmission • optical transmitters (LEDs, lasers), optical modulators, optical amplifiers, optical interconnects, optical fibres and waveguides, photodetectors, WDMs, … • data storage • optical discs, holographic memories, quantum dot lasers and memories, laser diodes, optical buffers … • signal processing • optical waveguides, photodetectors, optical gates, machine vision, all-optical networks, … • display technologies • LCD displays, LED and OLED displays, FED and SED displays, plasma displays, transparent displays, backlighting, portable projectors, electronic papers, … 11 IKT : Technologische Barriere für KMU Data transmission: - Size of components / lack of miniaturization - Insufficient data rate / bandwidth - Lack of all-optical networks Data storage: - Compatibility of different storage media formats - Costs per GB too high - Insufficient re-usability / re-writeability Signal processing: - Insufficient sensitivity of detectors - Losses in waveguides - Lack of CMOS compatibility Display technologies: - Lack of angle independent view - Insufficient response time - Insufficient life time 12 6 IKT : Technologische Barriere für KMU (1) Data transmission: (optical transmitters (LEDs, lasers), optical modulators, optical amplifiers, optical interconnects, optical fibres and waveguides, photodetectors, WDMs, …) - Size of components / lack of miniaturization - Insufficient data rate / bandwidth - Lack of all-optical networks - High power consumption of components - Optical losses at long distances - Opportunities: Silicon photonics 13 IKT : Technologische Barriere für KMU (2) Data storage: (optical discs, holographic memories, quantum dot lasers and memories, laser diodes, optical buffers …) - Compatibility of different storage media formats - Costs per GB too high - Insufficient re-usability / re-writeability - Long-term data storage for archiving - 3D optical data storage / holographic memories 14 7 IKT : Technologische Barriere für KMU (3) Signal processing: (optical waveguides, photodetectors, optical gates, machine vision, all optical networks, …) - Insufficient sensitivity of detectors - Losses in waveguides - Lack of CMOS compatibility - Opportunity: Complete optical processing based on silicon photonics: optical switches, amplifiers, interferometers 15 Recomendations ICT • Reduce costs / Production facilities Foundries and R&D services to outsource manufacturing of small lot sizes to increase the flexibility and to permit the production of prototypes • All-optical networks and data processing Silicon photonics is very promising to overcome present barriers and weaknesses 16 8 Health: Technological barriers Costs of components (lack of disposables) (diagnosis) Lack of non-invasive methods / high sample quantities (prevention) Lack of miniaturization / high-throughput devices (monitoring) Lack of miniaturization / flexibility of laser devices (treatment/surgery) 17 Security : Technological barriers Costs of sensor components (detection/inspection technologies) Size of components / lack of miniaturization (authentication technologies) Insufficient responsiveness (protective systems) High production costs (public safety) 18 9 Environment : Technological barriers Energy saving/lighting: Insufficient efficiency of light sources / light extraction Environmental monitoring: Insufficient robustness / lifetime of sensor components Energy production: Fabrication costs Lasers for manufacturing: Insufficient power of laser beams Lack of new low-cost materials for laser sources 19 Roadmapping Prozess in PhotonicRoadSME Technologie Markt FuE Studien SWOT Industrielle Umfrage Relevante photonische Materialien Relevante photonische Bausteine Relevante Herstellungstechnologien Anwendungsfelder Eigensch. Entw.-Stand Kosten Produkte Bedarf Barrieren Erfolgsfaktoren DATENBANK Roadmapping 20 10 Informationen aus den Roadmaps • Erstellung individueller Technologie-Roadmaps für KMU durch selektives Filtern nach gewünschten Bedürfnissen/Kriterien • Informationen über Eigenschaften und Anwendungsbereiche sowie zeitlicher Verlauf des Entwicklungsstandes • 58 Materialien, 133 Komponenten (devices), 24 Herstellungsmethoden 21 Roadmap example: example: developer – data storage 22 11 Anwendung der Roadmaps Implementierung der Roadmaps in KMU: • Identifizierung des Portfolios und der Bedürfnisse des KMU • Verhinderung der Stagnation/Degeneration durch Optimierung bestehender Produkte • Unterstützung bei Einführung von neuen innovativen, marktfähigen Produkten • dabei Minimierung von potenziellem Verlustrisiko 23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 24 12