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
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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
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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)
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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)
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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
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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
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Roadmap example:
example: developer – data storage
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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
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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