印刷センサー市場は2030年までに45億ドルに達すると、IDTechEx

Matthew Dyson of、IDTechEx

印刷センサーは、多様性に牽引された36億米ドル（31億ユーロ）の市場であるとDr は述べています。 マシューダイソン、 IDTechEx テクノロジーアナリストは最近、以下の記事を公開しました。 この記事は、新しいIDTechExレポート「Printedand Flexible Sensors 2020-2030：Technologies、Players、Forecasts」のリリースに続くものです。

新興技術の見通しを考えるとき、大まかな主張をするのは簡単です。たとえば、「一般にモノのインターネット（IoT）と呼ばれる、接続されたデバイスの数が増えると、印刷されたセンサーの需要が増える」と述べることは、議論の余地のない声明のようです。

しかし、人生の非常に多くの分野でそうであるように、そのような一般的な声明は、複雑な根底にある風景を覆い隠します。各テクノロジーには、商業的および技術的の両方で、異なるターゲットアプリケーションと異なる採用障壁があります。そのため、実際の洞察には、各センサーテクノロジーと潜在的なアプリケーションを個別に検討する、はるかに詳細な分析が必要です。

印刷されたセンサーに関する最近のIDTechExレポートは、このきめ細かいアプローチを採用しています。有機およびハイブリッドイメージセンサー、ピエゾ抵抗および圧電圧力センサー、伸縮性ひずみセンサー、温度センサー、皮膚パッチ用の印刷電極、バイオセンサー、静電容量式タッチセンサー用のITO代替品など、さまざまな印刷センサーカテゴリに関する章が含まれています。

印刷およびフレキシブルセンサーの全体的な市場は、2030年までに45億ドル（39億ユーロ）に達すると予測されており、特にハイブリッドイメージセンサーの急速な成長は、今日の100万ドル（87万ユーロ）未満から約8億ドル（€ 2030年までに6億9,800万）。レポート全体には、さまざまなテクノロジーとアプリケーションをカバーする25以上の予測ラインが含まれ、120のさまざまな企業と組織に言及しています。

このようなアプローチは、さまざまなアプリケーションへの採用のさまざまな段階でさまざまなテクノロジーを使用した複雑な状況を明らかにします。下のグラフは、印刷されたセンサーテクノロジーとアプリケーションの全範囲にわたる採用準備のIDTechExの評価を示しています（各色は異なるテクノロジーまたはアプリケーションを表しています）。

コンセプトと商品化の間の各印刷センサー技術の状況。各テクノロジーの詳細な分析と、複数のアプリケーションで広く採用されるまでの道のりについては、最近のIDTechExレポート「Printedand Flexible Sensors 2020-2030：Technologies、Players、Forecasts」を参照してください。

3つの画像検知アプローチ

IDTechExは、印刷されたイメージセンサーを、完全有機、有機オンCMOSハイブリッド、および量子ドットオンCMOSハイブリッドの3つのカテゴリに分類します。完全有機光検出器（OPD）は、有機半導体の層が柔軟な基板上に順次印刷された、逆方向に動作する有機太陽電池と見なすことができます。これにより、原則として大面積の連続製造と互換性があります。

OPDの主なターゲットアプリケーションは生体認証であり、ディスプレイの下に大面積の指紋センサーを配置することを含む1つの戦略があります。ただし、ディスプレイの下に取り付けられたものを含め、指紋センサーがすでに存在することを考えると、このアプリケーションにOPDを使用することは、市場のニーズよりもテクノロジープッシュの結果であるように思われます。

X線の焦点を合わせるのが難しいために大面積センサーが必要なX線イメージングでは、価値提案がはるかに明確になります。ただし、市場のリーダーは、OPDが占有することを望んでいたニッチを埋める、柔軟なアモルファスシリコンベースのセンサーを開発しています。

私たちの見解でより有望なのは、ハイブリッドイメージセンサーです。これらは、光を吸収する有機半導体または量子ドットの薄層で構成され、電荷はCMOS読み出し集積回路を介して収集されます。このアプローチは、既存のCMOSテクノロジーを採用することで、1000 nmを超える波長の光を検出できるという点で、変革をもたらします。以前は、これは通常、非常に高価なInGaAsベースの検出器で行われました。

SWIRイメージングは​​、産業検査、特にドライバー支援システムと自動運転車の両方で、ほこりや霧による散乱が少ないため、真の市場ニーズを満たします。

商業的に採用するために重要なのは、ハイブリッド「X-on-CMOS」検出器を既存のCMOS製造ラインへの最小限の変更で製造できるため、参入障壁が大幅に軽減されることです。現在、量子ドットベースのハイブリッド検出器は、同等の有機ハイブリッド検出器よりも長い波長に敏感であり、実際に市販されています。

しかし、有機ハイブリッド検出器は放送用カメラで発売されようとしています。そこでは、シリコンが入射光の吸収に使用されなくなったため、露出過多を防ぎ、解像度とグローバルシャッターを使用することの間の既存の妥協点を解決するための空間的に可変の感度などの利点があります。

基盤となるイメージセンシングテクノロジーの詳細な分析、SWIRイメージングの動機、およびプリントイメージセンサーの商業的展望の評価については、IDTechExレポート「Printedand Flexible Sensors 2020-2030：Technologies、Players、Forecasts」を参照してください。

圧力検知はより価値の高いアプリケーションを求めています

ピエゾ抵抗圧力センサーは古くから確立されており、自動車の占有センサー、電子楽器、および一部の医療機器で使用されています。ただし、そのような市場はかなり成熟しており、コモディティ化の対象となります。そのため、メーカーはセンサーを差別化し、より価値の高いアプリケーションにアクセスするための革新を目指しています。

確立されたシングルポイント圧力センサーよりも早い段階で採用されているこれらの革新には、圧力と位置を監視する「3D-touch」トラックパッド、ハイブリッドピエゾ抵抗/静電容量センサー、さらには半透明/透明検出器が含まれます。

追加機能を追加すると、デバイスに必要なセンサー領域と領域あたりのコストが増加します。課題は、静電容量式トラックパッドとスイッチが非常に確立されているため、圧力検出機能が真の市場ニーズを満たすアプリケーションを見つけることです。

印加電圧と寸法の変化が結合された印刷可能な圧電センサーは、圧力検知になります。特殊ポリマーとセラミック含有複合材料の2つの競合する技術があり、前者はもう少し確立されています。

どちらもピエゾ抵抗センサーよりもはるかに早い採用レベルであるため、同じアプリケーションスペースでより成熟したテクノロジーと直接競合する可能性はほとんどありません。代わりに、圧電センサーがピエゾ抵抗センサーよりもはるかに適している高周波振動センシングを対象としています。ただし、これまでのところ、メーカーは、アクチュエータとして印刷可能な圧電材料を使用するアプリケーションでより多くの牽引力を持っています。

IDTechExからの最近のレポート、「Printed and Flexible Sensors 2020-2030：Technologies、Players、Forecasts」は、ピエゾ抵抗および圧電センシング技術の現在および将来の方向性を概説しています。

ITO代替材料

さまざまな採用段階で複数の競合するテクノロジーを使用する別のアプリケーションは、主に静電容量式タッチスクリーンのITO代替品として使用される透明導体です。 ITOはもろく、折り畳み式/フレキシブルディスプレイと互換性がないため、これは望ましいことです。さらに、PET上のITOの導電率は中程度です。

銀ナノワイヤー（AgNW）は、15年以上に渡り、多くの劇的な浮き沈みを目の当たりにしてきた長い商業化の道のりを歩んできました。以前は、AgNWは大面積タッチディスプレイに採用されていましたが、現在、フレキシブルディスプレイなどのより多くの製品に登場しています。

ハイブリッドメタルメッシュはテーブルサイズのタッチディスプレイにも採用されましたが、より大きなサイズのアプリケーションに参入するのに苦労しました。完全に印刷された金属メッシュも、特に狭いウェブ印刷で線幅を狭くすることで進歩を続けていますが、これは全体的に難しい市場のままです。

透明導電性フィルムの他の材料、特にカーボンナノチューブとグラフェンは、採用サイクルの初期段階にあります。これらの技術の課題は、ITOだけでなく、銀ナノワイヤーや印刷された金属メッシュのより開発されたオプションとも競合していることです。これにより、導電率/ヘイズ比に関係なく、明確な価値提案を確立することが困難になります。

透明導電性材料、その採用の見通し、および主要なプレーヤーは、IDTechExレポート「透明導電性フィルムおよび材料2019-2029：予測、技術、プレーヤー」で広範囲に分析されています。

継続的な監視のためのウェアラブル電極

ヘルスケア/ウェルネス/フィットネス分野の主な傾向は、継続的なモニタリングの台頭です。自宅や医師の自宅で個別の測定値を取得するのではなく、継続的な監視により、体温や心拍数などの生物学的パラメータを継続的に測定できます。適切なソフトウェアと組み合わせると、これにより医師の診察の必要性が減り、早期診断が可能になり、運動中のフィットネスレベルが監視されます。

たとえば、心拍数を監視し、心電図やその他の筋活動の測定を実行するには、電極が必要です。現在、これらは主に電解ゲルを備えた剛性のある金属スナップに基づいています。ただし、このようなアプローチは長期間の着用にはあまり適していないため、印刷された電極が普及しつつあります。

採用の追加の推進力は、ウェアラブルデバイスがますます統合され、柔軟になり、回路が印刷され、柔軟で伸縮性のある基板に直接取り付けられることです。電極を印刷すると、相互接続とともに電極を堆積できるため、製造の複雑さが軽減され、ICをフレキシブル基板に配置することで、優れた処理能力を活用できます。印刷機能と配置機能の両方を備えたフレキシブル回路は、フレキシブルハイブリッドエレクトロニクス（FHE）と呼ばれます。

この急速に出現しているテクノロジーは、2030年までに30億ドル（20億ユーロ）を超えると予測されており、最近のIDTechExレポート「FlexibleHybrid Electronics 2020-2030：Applications、Challenges、InnovationsandForecasts」で詳細に分析されています。

IDTechExは、医療機器に関連する規制上の障壁にもかかわらず、ウェアラブル電極がスマート衣類の前に医療用皮膚パッチに採用される可能性が高いと考えています。印刷された電極を備えたウェアラブルスキンパッチは、病院外での使用が容易で患者の快適性が向上するなど、真の医療上の利点を提供するため、市場での注目度ははるかに高くなっています。

さらに、完全に統合された皮膚パッチは、健康/ライフスタイルのコンテキストでの同様の監視技術よりも、医療環境ではるかに高い価格を要求する可能性があります。スマート衣類に印刷された電極を使用すると、電極/回路が故障した場合に衣服全体が冗長になるため、寿命についての懸念も生じます。スキンパッチとe-テキスタイルについては、IDTechExレポート「電子スキンパッチ：2020-2030」と「E-テキスタイルとスマート衣類2020-2030：テクノロジー、市場、プレーヤー」でより包括的に説明されています。

全体像

したがって、印刷されたセンサーランドスケープは非常に多様であり、多くのアプリケーションに対応する幅広いテクノロジーを備えていることは明らかです。それぞれの新興技術の見通しを理解することは、市場のニーズ、参入障壁、および代替技術に対して明確な価値提案を提供する範囲に依存します。印刷されたセンサーの単一のカテゴリを一般化すると、この複雑さの多くが失われます。

IDTechExからの新しいレポート「PrintedandFlexible Sensors 2020-2030：Technologies、Players、Forecasts」は、上記のチャートのすべてのテクノロジーとアプリケーションのカテゴリをカバーする、プリントされたフレキシブルセンサーの多様な基盤となるテクノロジーとアプリケーションの広範な概要を提供します。

IDTechExは、50以上の企業をプロファイリングすることにより、各テクノロジーの商業的採用の見通しと課題をマッピングし、すべての印刷センサータイプ、テクノロジー、およびアプリケーションにまたがる詳細な市場予測を作成します。当社の市場予測は30のアプリケーション/テクノロジーを対象としており、収益と印刷領域の両方で提供されます。

IDTechExは、10年以上にわたって新興のプリンテッドエレクトロニクス市場を調査しており、2012年に最初の印刷された柔軟なセンサーレポートを発表しました。それ以来、IDTechExは技術および市場の発展に非常に近く、インタビューを行い、世界中の主要企業を訪問し、組織化しています。世界最大の見本市や会議、多数のコンサルティングプロジェクトの提供、このトピックに関するクラスやワークショップの実施。私たちの洞察の深さと幅は、この包括的なレポートで真に比類のないものであり、広範囲にわたって利用されています。

IDTechExレポート、「Printed and Flexible Sensors 2020-2030：Technologies、Players、Forecasts」の詳細については、ここをクリックしてください。または、[メール保護]までお問い合わせください。

ダイソン博士は、8月6日にこのトピックに関するウェビナーを発表します–「印刷センサーの機会と新技術」。詳細を確認し、3つのセッションのいずれかにあなたの場所を登録するには、ここをクリックしてください。

著者はマシューダイソン博士です。 IDTechExのテクノロジーアナリスト。