imec Taiwan5G and IoT communicationImage sensors and vision systemsInternet of ThingsSensor solutions for IoTWearables

15 min

10 jaar Imec Taiwan – van innovatie naar slimme toepassingen

Imec Taiwan bestaat 10 jaar en is in die periode uitgegroeid tot een betrouwbare partner die met innovatieve hardware slimme toepassingen ontwerpt, bouwt en produceert. Samen met Peter Lemmens, general manager bij imec Taiwan, blikken wij terug. Op welke domeinen is de expertise ervan toonaangevend? Waarin onderscheidt het zich van zijn concurrenten? Met welke producten gooide het recent hoge ogen?

Scroll

Innovatieve hardware integreren

Ondernemers zijn tegenwoordig altijd op zoek naar slimme producten die schokgolven door een markt sturen of klassieke processen automatiseren en radicaal verbeteren. En die slimme producten danken hun succes vaak aan innovatieve hardware. Die beschikt bijvoorbeeld over een unieke sensorcapaciteit of bijzondere mogelijkheden om data te verzamelen. Door deze hardware te combineren met slimme software die de data verwerkt en er waardevolle kennis uit destilleert, ontstaan applicaties die echt disruptief zijn. Ze zijn immers niet alleen sneller of efficiënter dan bestaande producten, maar bieden totaal nieuwe mogelijkheden.

Volgens Peter Lemmens is beeldvormingstechnologie een goed voorbeeld. Hij wijst op imecs diepgaande expertise op het gebied van gespecialiseerde imaging chips zoals hyperspectrale sensoren of sensoren die op specifieke segmenten van het spectrum zijn afgestemd. “Daar toepassingen rond bouwen is de gedroomde klus voor de ingenieurs van imec Taiwan,” zegt hij. “Zij bouwen rond de sensorchips een slimme camera: ze voegen elektronica toe, laten software de enorme datahoeveelheden verwerken, ontwerpen een compacte en elegante behuizing, produceren en verfijnen prototypes en leiden eventueel de massaproductie in goede banen. Dat dergelijke imaging hardware een enorm potentieel heeft, is al meer dan eens gebleken, bijvoorbeeld om kwaliteitscontrole en beeldverwerking te automatiseren op domeinen als logistiek, beveiliging of gezondheidszorg.”

Imec Taiwan zet in op producten op basis van beeldvormingstechnologie, maar het kan nog veel meer: slimme Internet of Things (IoT) applicaties ontwikkelen bijvoorbeeld, zoals wearables die je gezondheid monitoren. Of freeform flexibele oppervlakken produceren, zogeheten conformal structures, die bedekt zijn met elektronische componenten zoals leds of sensoren.

10 jaar in Taiwan

Imec richtte zijn Taiwanese filiaal op in 2008, als een verkoop- en representatiekantoor; Het bracht imec dichter bij zijn Aziatische klanten en leveranciers. Maar al in 2009 kwam er een R&D-afdeling bij die zich toelegde op systeemontwikkeling en productprototyping.

Peter Lemmens herinnert zich dat iedereen indertijd goed besefte dat een structuur als imec Taiwan uitbouwen niet eenvoudig zou zijn: “Andere Europese bedrijven waren ons voorgegaan, maar zagen hun inspanningen na een tijdje doodbloeden. Er zijn uiteraard de cultuurverschillen: zakendoen in Azië vraagt een specifieke ingesteldheid en de context is anders. Maar wij gaven niet op en slaagden. En nu krijg ik zelfs af en toe Vlaamse CEO’s over de vloer die benieuwd zijn naar ons geheim, omdat ze hier ook een bedrijf willen opzetten.”

imec Taiwan heeft ondertussen bijna veertig medewerkers die de partners van het bedrijf helpen om vernieuwende producten te ontwikkelen. Ze doen dat in hun eigen, goed uitgeruste lab, waar ze ontwerpen testen en prototypes bouwen. “Maar wat ons echt uniek maakt, is dat wij een beroep kunnen doen op een schitterend netwerk van bedrijven die elk facet van de elektronicaproductie bestrijken. Deze betrouwbare partners stellen ons in staat om uiterst flexibel op de wensen van klanten in te spelen en voor elke taak de meest geschikte partner te kiezen”, aldus Peter Lemmens.

Taiwan is een aangename plek om zaken te doen en producten te creëren, onder andere door een bedrijfsvriendelijke regelgeving en een vrijwel even goede bescherming van intellectuele eigendom als in Europa of de VS.  Ook weet imec Taiwan te profiteren van het hoge onderwijsniveau en de vele getalenteerde en ervaren arbeidskrachten. 

Een aanbod met een schitterende USP 

Wie zijn de klanten van imec Taiwan? Volgens Peter Lemmens gaat het vaak om systeemintegratoren. “Zij integreren componenten, ontwerpen hoogwaardige printplaten en verpakken die tot aantrekkelijke producten. Maar inzake miniaturisatie botsen ze al snel op hun limieten. Weinig bedrijven durven op micrometer- of nanometerschaal denken, terwijl wij ons daar juist thuisvoelen. Door onze ervaring met chiptechnologie, onze apparatuur van wereldklasse en onze expertise kunnen wij ook het allerkleinste niveau aan.”

Peter Lemmens is er ook van overtuigd dat veel klanten zich aangetrokken voelen door de wetenschappelijke precisie waarmee imec Taiwan werkt: “Als wij aan modeling of simulatie doen of applicaties ontwerpen, steunen wij op de best beschikbare wetenschappelijke inzichten en tools. Wij willen begrijpen wat wij bouwen en ons kunnen voorspellen hoe een ontwerp zich in extreme omstandigheden en in andere omgevingen zal gedragen. Dat zit gewoon in ons en imec beschikt over de wetenschappers en doctoraatsonderzoekers om dat voornemen keer op keer uit te voeren.”

Volgens Peter Lemmens betekent dit dat imec Taiwan er altijd naar streeft om zijn producten toekomstbestendig te maken. Hardware moet vele generaties van door software bepaalde functionaliteit aankunnen, zodat de applicatie relevant blijft zonder vervangingen of grondige aanpassingen aan het ontwerp.

Case 1: Een actieve camera voor multiview-beeldvorming
 Voor een van zijn klanten integreerde imec Taiwan onlangs een hoogwaardige multiview imaging camera. Zo’n camera neemt vanuit allerlei invalshoeken beelden van een bepaald object en combineert die tot een 3D-beeld. Robotvisie en geautomatiseerde kwaliteitscontrole zijn typische toepassingsdomeinen van multiview imaging.

Robbie Vincke staat aan het hoofd van het ontwikkelingsteam: “Om deze camera te bouwen integreerden wij een aantal gepatenteerde concepten, concepten die we zo voor industrieel gebruik klaarstoomden. Een van de uitdagingen bestond erin om de beelden van de sensoren tot het gewenste 3D-beeld te bundelen binnen de beperkingen van de hardware. Om dat mogelijk te maken moesten we ook de software verfijnen, zodat die alle mogelijkheden van de uitzonderlijke hardware kan benutten. Onze inspanningen leverden een camera op die voor talrijke toepassingen geschikt is. Hij is sneller (hogere frame rate), nauwkeuriger (diepteprecisie) en voordeliger dan vergelijkbare systemen. En we tonen ermee aan dat wij in staat zijn om een volledig cameradesign te ontwikkelen, zelfs voor veeleisende toepassingen, inclusief de beeldverwerkingsalgoritmes, firmware, software, mechanische behuizing, en het optisch ontwerp en PCB-ontwerp.” 

case 1 imec taiwan

Robbie Vincke – Multiview beeldvormingscamera

Case 2: Leds overbrengen op vervormbare, flexibele structuren
 

“Onlangs vroeg een klant ons om een methode te ontwikkelen die de batchgewijze overdracht van microLED-arrays op freeform conformal structures mogelijk zou maken,” zegt Peter Lemmens. “De klant stelde daarbij nogal wat eisen: grote aantallen microLEDs overbrengen mocht niet veel kosten en het moest mogelijk zijn om tijdens de transfer de onderlinge afstand of pitch te veranderen.”

Met de huidige apparatuur die leds oppikt en positioneert, is zoiets gewoon onmogelijk. MicroLED’s zijn zo klein (350µmx225µm), dat geen enkele machine de vereiste accuraatheid, vlakheid, uniforme verwarming en softwarecontrole kan bieden. Bovendien zou het minste foutje een hele microLED-array bij de overdracht onbruikbaar maken. Daarom besloot imec Taiwan om zelf een Conformal Structure Method (CSM) te ontwikkelen voor de productie van freeform structuren met ingebouwde elektronica. 

“Wij gebruiken 3,5µm brede microveertjes van monokristallijn siliconen. De microveertjes maken het mogelijk om de ruimte tussen duizenden componenten zoals microLEDs uit te rekken in twee richtingen. De CSM-methode is geschikt om op wafers aangemaakte devices (zoals leds) op verschillende soorten dragers aan te brengen, in grote hoeveelheden en met veranderlijke pitches. Zo ontstaan tweedimensionale, flexibele en zelfs semi-transparante toepassingen. Dit voordelige, nauwkeurige en snelle alternatief voor de huidige pick-and-place apparatuur kan een doorbraak worden voor de verpakking van wafer-based devices voor grootschalige elektronicatoepassingen.”

Wei-Lung Sung, die een oplossing voor de microLED-structuren van de klant hielp ontwikkelen, vult aan: “Aangezien deze conformal structures in niet-traditionele halfgeleider- en MEMS-processen tot stand komen, vraagt de ontwikkeling van de transferprocessen bij elke toepassing om een eigen, innovatieve ontwikkeling. Wij hebben dit project volledig uitgevoerd, van proof-of-concept over ontwerp en productie tot prototype-testing. Bij dit project kwamen alle aspecten aan bod: machineontwerp, productie en processing, ontwerp en productie van de microcomponenten, levering van de microLEDs, het eigenlijke overdrachtsproces en de softwarecontrole. Een hele uitdaging, maar ook een prachtige showcase voor onze expertise.”

imec taiwan project

Wei-Lung Sung – Array van microLEDs voor overdracht naar conformal structures

Case 3: Een krachtige IoT-sensorhub die er nog mooi uitziet ook

Een van de producten die Peter Lemmens heel trots maken, is een krachtige, kleine IoT-sensorhub die imec Taiwan in ongeveer 8 maanden bouwde: “Hij is maar een kwart zo groot als een standaard IoT-hub en biedt toch veel meer functies. Dat maakt het toestel geschikt als slimme sensorhub voor een hele waaier aan toepassingen.”

Edward Liang hielp de ontwikkeling coördineren: “Waar het bij dit ontwerp op aankwam, was voortreffelijke wifi-functionaliteit combineren met een multifunctionele sensorkaart en alles onderbrengen in een elegante behuizing die kleiner is dan de meeste standalone wifi-hubs. Je krijgt dan te maken met problemen als warmteafvoer, maar ook met de vraag hoe je een kleine PCB met tien sensoren ontwerpt, waarbij de sensoren en de wifi zonder interferenties samenwerken. Ook de interface namen wij voor onze rekening … net als al de rest: de architectuur, de hardware en software van de interface en de sensorhubkaart, het systeem integreren, de mechanische structuur ontwikkelen, de test specs bepalen en het ODEM/EMS-beheer voor de productie uitvoeren.”

imec taiwan project

Edward Liang – De compacte en robuuste sensorhub van imec

Case 4: Zembro-armband voor assistentie aan senioren 

De Zembro-armband, nog een product van imec Taiwan, is al sinds 2015 in productie. Bejaarden kunnen ermee de hulp van familieleden of zorgverstrekkers inroepen. Die nemen dan contact op met de armband, voeren een gesprek of bepalen waar de drager zich bevindt. De armband functioneert een hele week zonder opladen en werkt overal in Europa.

Jay Yeh, die betrokken was bij de ontwikkeling van de Zembro, zegt dat de vraag van de klant hem aanvankelijk heel wat hoofdbrekens heeft gekost. “Hoe ontwerp je een armband die louter voor bejaarden is bestemd en die ze altijd en overal kunnen dragen? Een armband die bovendien gps-lokalisatie en gsm-communicatie mogelijk maakt en door de drager naadloos in zijn of haar leven kan worden ingepast?”

Het design kon alleen maar succesvol worden als alle complexiteit eruit was gehaald. De interface moest dus minimaal zijn, zodat alle bejaarden ermee konden omgaan.

“Daarom maakten we van de hele oppervlakte van de armband één grote knop die je gemakkelijk vanuit elke hoek en met minimale druk kunt indrukken. En bijgevolg moesten we een innovatief drukmechanisme ontwerpen. Uiteindelijk ontwikkelden we dit product van begin tot eind, dus zowel de hardware als de firmware en de software. Op ongeveer 8 maanden waren wij ermee klaar.”

imec taiwan project

Jay Yeh – Zembro-armband

Case 5: Slimme kleren voor professionele atletentraining

Om atleten te helpen hun prestaties tijdens skitrainingen te verfijnen, ontwikkelde imec Taiwan slimme trainingskleren. Als je traint, registreren ze je bewegingen, analyseren je spieractiviteit en monitoren je cardiovasculair functioneren. Alle gegevens worden in realtime geregistreerd en opgeslagen in een SD-kaartje om ze achteraf te bekijken en te analyseren. Atleten en hun begeleiders volgen op die manier hun prestaties op de voet op, sporen patronen op, verbeteren hun training en voorkomen blessures.

“De klant die ons vroeg om dit product te ontwerpen is toonaangevend in sporttextiel, maar niet erg thuis in elektronica,” aldus Jay Yeh. “Zij kwamen aanzetten met het idee voor een slim trainingsshirt en daar gingen wij mee aan de slag. Van idee tot prototyping duurde dit project 5 maanden. Imec nam de hardware, firmware, software en de interface tussen hardware en textiel voor zijn rekening. De klant produceerde de shirts.”

Imec Taiwan had alvast één voordeel ten opzichte van andere bedrijven: hun ervaring en kennis van elektronica-textiel interfaces. Jay Yeh: “Er zijn waarschijnlijk nogal wat bedrijven die ofwel de elektronica, ofwel het textiel kunnen bedenken, maar beide elementen naadloos integreren is weinigen gegeven. Wij probeerden daarbij altijd het juiste evenwicht te vinden tussen prestaties en een aantrekkelijk design. Ook moesten we de sensor correct kalibreren en het fusie-algoritme ontwikkelen. Uiteindelijk konden we de atleten een shirt bieden dat nooit hinderlijk is en ze in staat stelt om zo comfortabel mogelijk hun trainingen te monitoren.”

imec taiwan project

Jay Yeh – Shirt met ingebouwde slimme elektronica die bewegingen en trainingsinspanningen registreert

 

Meer weten?

Biografie Peter Lemmens

Peter Lemmens is general manager van imec Taiwan. Vóór hij in 2007 in dienst trad bij imec werkte hij als R&D manager bij Philips Electronics in België, Nederland en Taiwan. Hij coördineerde ook verscheidene Europese FP7-onderzoeksprojecten voor imec in Leuven, op de domeinen technology-aware design en multicore embedded systems. Peter Lemmens behaalde aan de KU Leuven een master als industrieel ingenieur en een bachelorgraad in de bedrijfseconomie.

Deze website maakt gebruik van cookies met als enige doel het analyseren van surfgedrag, zonder enige commerciële insteek. Lees er hier meer over. Lees ook ons privacy statement. Sommige inhoud (video's, iframes, formulieren,...) op deze website zal pas zichtbaar zijn na het accepteren van de cookies.

Accepteer cookies