فناوریهای شناسایی و ردیابی
بارکد ، RFID ، شناسایی با امواج رادیویی ، ردیابی ، ردگیری، ردیابی ماهواره ای ، GPS ، بینایی ماشین ، بیومتریک ، کارت هوشمند، سنسورفناوریهای شناسایی و ردیابی
بارکد ، RFID ، شناسایی با امواج رادیویی ، ردیابی ، ردگیری، ردیابی ماهواره ای ، GPS ، بینایی ماشین ، بیومتریک ، کارت هوشمند، سنسورچاپ RFID
این تگ‌ها را الکترونیک چاپی هم می‌گویند، زیرا در تیراژ زیاد با چاپ‌های مخصوص تولید می‌شوند.
این مقوله به اینترنت اشیا نیز مربوط می‌شود. اما برای ما همین بس که در مرحله تولید و مصرف آنها، صنعت چاپ و بسته‌بندی بیشترین ارتباط را با آن پیدا می‌کند.
دو گرایش جالب در الکترونیک به تازگی همراه با هم و به شیوه‌ای وارد بازار شده‌اند که به عقیده برخی کارشناسان فرصت‌های تجاری جدید و عمده‌ای را در چند سال آینده ایجاد خواهند کرد. یکی از این گرایش‌ها قطعات الکترونیک ارگانیک و قابل چاپ (TOP)به صورت ورقه نازک است. دیگری گرایش به سوی کالاهای اهدایی است که هوش الکترونیکی در آنها تا حد امکان زیاد باشد، با این هدف که محیط‌هایی ایجاد کند که آسایش و بهره‌وری در آنها افزایش یابد.
هدف نهایی گرایش دوم دیدگاهی دارد که با نام‌های گوناگونی شناخته می‌شود، از قبیل <همه‌جا افزار> (everyware)، هوش محیطی، محاسبه نفوذ کننده، محاسبه همه جا حاضر (ubiquitous computing)، محاسبه هوشمند، و اینترنت اشیا (IOT).
این‌که کدام عبارت صحیح‌تر است تا حدودی بستگی دارد به این‌که در چه موردی از آن استفاده می‌شود. اصطلاح <همه جا افزار> به طور آشکار یک عبارت نرم‌افزاری است. IOTنیز به طور قطع یک اصطلاح سخت‌افزاری است و به همین دلیل احتمالا مرتبط‌ترین و بهترین واژه‌ای است که در زمینه این مقاله می‌توان مورد استفاده قرار داد.
تفاوت‌هایی در واژه‌شناسی وجود دارد که شرکتهای کامپیوتری و تولیدکننده قطعات الکترونیک مصرفی برای این گرایش از جنبه‌های متفاوت آن استفاده می‌کنند. اما تمام نام‌هایی که چشم‌اندازی از آینده را در بر دارد، این حقیقت را پوشش می‌دهد که به واقع چیز جدیدی درباره بهسازی الکترونیک اشیا وجود ندارد.
ده‌‌ها سال است که در کاربری‌هایی از قبیل نوارهای مغناطیسی موجود در کارت‌های اعتباری و بلیط‌ها، لامپ‌ها و بلندگوهای موجود در اسباب‌بازی‌های نه چندان گران، و بعضی از برچسب‌های امنیتی خاص، از قطعات الکترونیکی ساده و ارزان استفاده می‌شود.
چیزی که پیشرفت‌های اخیر در الکترونیک TOPانجام می‌دهد، آن است که قطعات الکترونیک (از قبیل موارد فوق) را قادر می‌سازد تا به طرف سطح بعدی پیچیدگی حرکت کنند. به دلیل وجود همین قطعات الکترونیک است که کارت‌های اعتباری دارای نوار مغناطیسی را می‌توان به کارت‌های هوشمند ارزان قیمتی تبدیل کرد که با باتری کار می‌کند و صفحه نمایش خود را دارد و به عنوان مثال یک پردازشگر چاپ شده بر روی برد را نیز داشته باشد. چنین کارت هوشمندی با این همه قابلیت همچنان به اندازه کافی نازک است که بتوان آن را در کیف جیبی خود جای داد.
در حال حاضر این‌گونه تبدیل‌ها هنوز نتوانسته است مانع از پیشرفت دیدگاه‌های پرهزینه پدیده‌ای به نام IOTشود که در متون جدید مشاهده می‌شود. اما موج جدید محصولاتی که به صورت الکترونیک در کارت‌ها قرار می‌گیرد در حال ایجاد فرصت‌های جدید و مهمی است. در عین حال این محصولات مسیر آینده را نیز نشان می‌دهد. انواع کالاهایی را که می‌توان با فن‌آوری مورد بحث در این مقاله تولید کرد، میتواند راه طولانی از <همه جا افزار> باشد، اما خیلی بیشتر از آنچه که قبلا دیده‌ایم به IOTنزدیک است.
یکی از دلایل اصلی این موضوع که هوش الکترونیک در همه جا مشاهده می‌شود آن است که این موضوع در چیزهایی وجود دارد که ارزش ذاتی خیلی کمی دارند و می‌توان آنها را به راحتی دور انداخت یا کنار گذاشت. این‌گونه محصولات اغلب از مواد ارزان قیمتی ساخته می‌شود که قرار نیست عمری طولانی داشته باشند و احتمال کمی وجود دارد که کاربران با دقت و ظرافت با آنها رفتار کنند. این مشخصات به طور معمول، ویژگی‌هایی نیست که سازندگان قطعات پیچیده الکترونیکی باید در نظر بگیرند.
اقتصاد این‌گونه محصولات نیز همواره با دشواری همراه است. در بیشتر موارد نیازهای اکیدی درباره هزینه هر واحد وجود دارد، اگر چه افزودن عملگرایی الکترونیک ممکن است ارزش کافی ایجاد کند تا این نیازها قدری کاهش یابد. یک کارت اعتباری که ویژگی‌های امنیتی آن از لحاظ الکترونیک زیاد شده باشد ممکن است اندکی بیش از کارتی که دارای این ویژگی‌ها نیست، گران‌تر باشد. به هر حال دیدگاه کلی درباره حساسیت قیمت همچنان تا حد زیادی وجود دارد.
نوع محصولی که با مشخصه ارایه شده در بالا مطابقت داشته باشد، همان چیزی است که در این مقاله با عنوان قطعات الکترونیک مصرفی از آن یاد شده است. البته چنین نیست که این محصولات واقعا پس از خرید و مصرف به سرعت دور انداخته شوند، اگر چه ممکن است این‌گونه هم باشد. حقیقت آن است که ارزش اساسی این کالاها به قدری کم است که دور انداختن آنها به خودی خود موضوع مهمی نیست. امکان دارد که شما کارت اعتباری خود را چندین سال نگه دارید، اما هنگامی که تاریخ انقضای استفاده از آن فرا رسد، دور انداختن آن، کار دور از ذهنی نیست. پس به طور خلاصه می‌توان گفت که قطعات الکترونیک مصرفی با دو ویژگی مشخص می‌شود: 1- حساسیت بالای هزینه در مورد مواد و قطعات و ساخت آن 2- نیاز به ایجاد عملگرایی الکترونیکی در محصولاتی که دوام چندانی ندارند.
این‌گونه محصولات ممکن است مثلا از کاغذ یا پلاستیک نازک ساخته شده باشد. محصولاتی که این تعریف درباره آنها صدق می‌کند شامل این کالاها می‌شوند: برچسب‌های RFIDو بسته‌بندی‌های هوشمند، نمایشگرهای قفسه‌های هوشمند، بلیط‌ها و کارت‌های هوشمند، پارچه‌های هوشمند، بعضی از مواد مصرفی پزشکی، برخی از اسباببازیها و ابزارهای جدید. پیشرفت‌های جدیدی که در الکترونیک TOPصورت گرفته است، هر دو مورد فوق را به چند روش تحت پوشش قرار می‌دهد. امکان تولید قطعات الکترونیک با پیچیدگی کم با استفاده از پردازش چاپ و انحلال به وجود می‌آید. این‌گونه روش‌های ساخت نسبت به فن‌آوری‌های depositionو الگوسازی که اغلب در صنعت نیمه‌هادی مورد استفاده قرار می‌گیرد، خیلی ارزان‌تر است. افزون بر آن گرایش الکترونیک جدید TOPبه سوی ساخت زیرلایه‌های انعطاف‌پذیر و ارزان، به خصوص کاغذ و پلاستیک است. این‌گونه زیرلایه‌ها، استفاده از روش ساخت R2Rرا امکان‌پذیر می‌سازد، که خود این موضوع میتواند هزینه‌ها را باز هم کاهش دهد. در ضمن این روش نیاز به عملگرایی در محصولاتی که دوام چندانی ندارند را هم پوشش می‌دهد. یعنی نیاز به ایجاد قطعات الکترونیکی بر روی زیرلایه‌های کاغذی و پلاستیکی. بنابراین الکترونیک TOPو قطعات مصرفی الکترونیکی به خوبی با هم پیش می‌روند. البته اهداف الکترونیک TOPگسترده‌تر از الکترونیک مصرفی است. آنها شامل نمایشگرهای تلویزیونی قابل پیچاندن (rollable)و سایر کالاهایی است که قطعا دورانداختنی نیستند.
بعضی از افراد به قطعات الکترونیک مصرفی به عنوان میوه در دسترسی برای الکترونیک TOPنگاه می‌کنند؛ جایی که این‌گونه قطعات میتواند درآمدهای اولیه‌ای در سطح پیشرفت تکنولوژیک فعلی خود ایجاد کند. شرکتهای زیادی وجود دارند که نگرش خود را بر روی نتیجه نهایی این محصول متمرکز کرده‌اند. این شرکت‌ها به تفصیل در متن اصلی این گزارش مورد بحث قرار گرفته‌اند، اما اگر بخواهیم تعدادی از آنها را نام ببریم به عنوان مثال می‌توان به این موارد اشاره کرد Add- Vision :(سازنده OLEDهای خیلی ارزان)، Aveso(سازنده نمایشگرهای رنگی الکترونیک برای کارت‌های هوشمند)، Cypak(سازنده حسگر و پردازشگر برای بسته‌بندی هوشمند)، Poly IC(برچسب‌های شناسایی الکترونیکی پایین دستی)، Printed Systems(سازنده بازی‌ها و قطعات الکترونیک مخصوص چاپ بر روی برد و کاغذ)، kovion(سازنده سیلیکان چاپ شده برای RFIDو کارت‌های هوشمند).
فرصت‌ها و چالش‌ها
اگرچه الکترونیک TOPمیتواند یک نیرودهنده کلیدی برای الکترونیک مصرفی باشد، اما بعضی از چالش‌های مهم را نیز مطرح می‌کند. فن‌آوری ایجاد مدارهای الکترونیک بر روی پلاستیک و کاغذ هنوز نیاز به تکامل دارد. فن‌آوری‌های چاپ (صفحه‌ای و جوهرافشان) که امروزه به طور گسترده‌ای برای قطعات الکترونیک چاپی مورد استفاده قرار می‌گیرد، ممکن است به آسانی به تولید انبوه نرسد. بعضی از موادی که برای الکترونیک و چاپ استفاده می‌شود، میتواند قدری گران باشد. به عنوان مثال نقره به طور گسترده‌ای در این قطعات به کار می‌رود و طلا نیز کاربرد رایجی در تحقیق و توسعه (RِD)دارد.
سایر مواد، که بیشتر شامل نیمه هادی‌های ارگانیک می‌شود، در شرایط جوی مختلف و در دمای خیلی کم یا خیلی زیاد که مقدار زیادی بخار آب وجود دارد، پایداری کاملی ندارند. البته این موارد و مشکلات برای تمام قطعات الکترونیک TOPوجود دارد و در حقیقت کمتر به عنوان چالش برای کاربری‌هایی که در این مقاله به آن پرداخته شد، به شمار می‌رود. این مشکلات در مواردی که الکترونیک TOPمیتواند ارزش افزوده‌ای برای محصولات مصرفی تولید کند، موضوعیت ندارد. این موارد به طور خلاصه و با بررسی فرصت‌ها و چالش‌های هر کدام، مورد بحث قرار می‌گیرد. همین فرصت‌ها هستند که موضوع اصلی این مقاله را تشکیل می‌دهد.
پروژه‌های نانوتکنولوژی در مواد مصرفی الکترونیک
بر اساس گزارش جدیدی که از سوی شرکتNano Markets LC منتشر شده است، مواد مصرفی الکترونیک تا سال 2015 بازاری به ارزش 2/26 میلیارد دلار را تشکیل خواهد داد. فن‌آوری‌های جدید ساخت و تولید (از قبیل چاپ کاربردی) و مواد جدید (مانند نیمه هادی‌های ارگانیک) باعث شده است قطعات پیچیده الکترونیک در بعضی از چیزهایی که هر روز با آنها سروکار داریم (از قبیل بسته‌بندی‌ها، کارت‌های اعتباری، برچسب قیمت اجناس، اسباببازیها، پوشاک، و بعضی از محصولات پزشکی)، جاسازی شود. این بهسازی‌ها باعث ایجاد هوش الکترونیک، افزایش فرصت‌های درآمدی، هزینه‌های پایین‌تر و عملگرایی وسیع‌تری می‌شود که تاکنون در محصولاتی که پیش از این به عنوان کالاهای مصرفی در نظر گرفته می‌شد، دیده نشده است.
برچسب‌های چاپی ارزان‌قیمتRFID باعث ایجاد درآمدی بالغ بر 4/12 میلیارد دلار تا سال 2015 خواهد شد و به تدریج جایگزین بارکدها، بسته‌بندی اجناس، و چندین محصول کم هزینه دیگر می‌شود که سطوح بالایی از هوش الکترونیک در آنها وجود داردRFID . فرصتی است که برحسب میلیاردها واحد اندازه‌گیری می‌شود و تحولی در مدیریت خرده‌فروشی کالا به وجود می‌آورد که تاثیر آن از بهبود در ردیابی موجودی کالا تا پیشرفت در مدیریت نوع کالا را شامل می‌شود.
در محیط‌هایی که قابلیت به روز بودن، امری حیاتی محسوب می‌شود، فن‌آوری کاغذ الکترونیک یک جایگزین حقیقی برای کاغذ معمولی به شمار می‌رود. به عنوان مثال شرکت نانومارکتس پیش‌بینی می‌کند که تا سال 2015 کاغذ الکترونیکی در نمایشگرهای POP (نقطه خرید و پرداخت در فروشگاه) تا حد زیادی جایگزین برچسب‌های کاغذی نشان‌دهنده قیمت شود و نمایشگرهایی که از کاغذ الکترونیک استفاده می‌کنند در سال 2015 حدود 6/1 میلیارد دلار فقط برای کاربری‌هایPOP فروش خواهد داشت. سایر موارد و وسایل مصرفی الکترونیک که انتظار می‌رود نمایشگرهای کاغذ الکترونیک تاثیر مهمی در آنها داشته باشد، عبارتند از کارت‌های هوشمند (به خصوص برای رمز عبور امنیتی یک مرتبه‌ای) و بسته‌بندی هوشمند.
حافظه‌ها و ترانزیستورهای ارگانیک، طبقات جدیدی از محصولات را تولید خواهد کرد که گستره آن از کارت‌های چند منظوره تا بسته‌بندی‌های دارویی را در برمی‌گیرد و روح تازه‌ای را در بازی‌های رایانه‌ای، اسباببازیها و کارت‌های تبریک می‌دمد و به تجارت آنها رونق می‌دهد. در حال حاضر فن‌آوری‌هایی برای وسایل الکترونیک چاپی وجود دارد که باعث می‌شود بازی‌های رایانه‌ای، اسباببازیها و سایر نوآوری‌ها به طور مستقیم به اینترنت وصل شود و بدین ترتیب مرزهای تجارت بازی‌ها گسترش می‌یابد.
تا سال 2015 ارزش بازار بازی‌ها و اسباببازیها یی که از وسایل الکترونیک ارگانیک یا چاپی استفاده می‌کنند به 2/1 میلیارد دلار خواهد رسید.
ابزارهای مصرفی جدید الکترونیک بیانگر فرصت بزرگی برای عرضه‌کنندگان مواد است که در سال 2015 بیش از 5/17 میلیارد دلار مواد را در بخش الکترونیک مصرفی عرضه خواهند کرد. در آن سال تقاضای زیادی برای جوهرهای رسانای ارزان‌قیمت وجود خواهد داشت و این از لحاظ عملکرد خیلی کمتر از مقدار جوهر مورد نیاز برای نمایشگرهای بزرگ‌تر و صفحات خورشیدی خواهد بود.
زیر لایه‌های کاغذی مورد توجه خاص قرار خواهند گرفت. دلیل این موضوع، کارهایی است که در دانشگاه‌ها و بنگاه‌های تجارتی صورت گرفته است تا قطعات الکترونیک بر روی کاغذهای پوشش‌دار و یا حتی مقوا‌های موج‌دار ایجاد شود. این کار باعث خواهد شد که زیر لایه‌های برد مدار چاپی و کاغذی برای وسایل مصرفی الکترونیک به فروشی بالغ بر 8/1 میلیارد دلار تا سال 2015 دست یابد.
محصول | <><>فرصت‌ها | <><>چالش‌ها |
RFID | <><>قطعات الکترونیک چاپی میتواند هزینه برچسب کالا را به چند پنی کاهش دهد و تولید انبوه برچسب‌ها را امکان‌پذیر سازد | <><>ثبت و نگارش در چاپ‌های پرسرعت ممکن است به اندازه کافی خوب نباشد. در این حالت باید مواد بهینه را تعیین کرد. چاپ و عملیات تکمیلی پیوسته هنوز ایجاد نشده است. در حال حاضر باید منتظر نتیجه رقابت آن با تراشه‌های معمولی و متداول که در کارخانه‌های قدیمی تولید می‌شود، باشیم. |
بسته‌های هوشمند | <><>افزودن حسگرها و به احتمال زیاد نمایشگرها برای نشان دادن وضعیت کالاهای موجود در بسته‌بندی؛ و این‌که بسته‌ها چند وقت یک بار باز شده است. بهبود کالا و تبلیغات و استفاده از ویژگی‌های الکترونیکی نیز امکان‌پذیر است | <><>ارزش کار به طور عمده به کاربری های فرعی از قبیل بسته‌بندی مواد دارویی، لوازم آرایشی و کارتن‌های بزرگ مواد شیمیایی محدود می‌شود که در این موارد ارزش را می‌توان به روشنی ایجاد کرد و بودجه بهسازی در دسترس می‌باشد. فرصت تولید انبوه ممکن است محدود باشد |
نمایشگرهای نقطه فروش | <><>برحسب‌های قیمت‌گذاری که بر اساس فن‌آوری کاغذ الکترونیک هستند، کم هزینه بوده و قابلیت به روز شدن دارند. این موضوع میتواند کارایی تجارت خرده‌فروشی را بهبود بخشیده و با توان کمتری به اجرا درآید که ناشی از به کارگیری باتری‌های انعطاف‌پذیر یا ورقه نازک (thin-film) است. پتانسیل تولید انبوه در این حالت بالاست. | <><>مفهوم این فن‌آوری هنوز به خوبی بررسی نشده است. ممکن است به باتری‌های چاپی یا ورقه نازک که در حال حاضر قدری گران هستند نیاز نداشته باشد. کاغذهای الکترونیک نمی‌تواند رنگ ایجاد کند، اما شاید به زودی این قابلیت را پیدا کند. |
کارت‌های هوشمند | <><>برای ایجاد امنیت بیشتر و سایر ویژگی‌ها می‌توان نمایشگرهای کاغذ الکترونیکی یا نمایشگرهای رنگی الکترونیکی را اضافه کرد. حافظه‌های الکترونیکی و ترانزیستورهای قابل چاپ حداکثر میتواند کم هزینه‌تر از تراشه‌های معمولی باشد. عامل شکل‌دهی کوچک باتری‌های قابل چاپ میتواند سبب کاربردهای بهتر آن باشد. امکان تولید در حجم خیلی زیاد وجود دارد. | <><>تعداد کمی از شرکت‌هایی که در زمینه الکترونیک TOP فعالیت می‌کنند در حال حاضر بر روی این فرصت متمرکز شده‌اند. تراشه‌های چاپی و ارگانیک در مقایسه با سیلیکان معمولی حتی کمتر از کاربری RFID در اینجا مطرح است. به کارگیری تراشه‌های باتری‌دار زمان کوتاهی است که آغاز شده است. اگر چه کارت‌های هوشمند از قبل نیز چاپ شده است، اما فن‌آوری چاپ گرافیک یا الکترونیک مدارهای مجتمع هنوز به طور کامل فراگیر نشده است. گذاشتن چند ورقه نازک بر روی هم در حرارت‌های بالا که در این کارت‌ها از آن استفاده می‌شود، ممکن است به ترانزیستورهای ظریف ارگانیکی خسارت وارد کند |
منسوجات هوشمند | <><>پیشرفت مد، پیشرفت‌های عملی برای پارچه‌های مخصوص که به وسیله بخش‌های نظامی، امنیتی، پزشکی و سایر کارگران به کار برده می‌شود. بخش نظامی بودجه زیادی برای یونیفورم‌های هوشمند اختصاص داده است | <><>هنوز کانون توجه بسیاری از تولیدکنندگان TOP قرار نگرفته است. به خصوص کاربری‌های با حجم پایین که اغلب در معرض مد روز هستند. (همانگونه که از تعریف آن می‌توان فهمید) |
بازی‌های رایانه‌ای، اسباببازیها و نوآوری‌های دیگر | <><>افزودن ویژگی‌هایی به محصولات کنونی و یا تولید اسباب‌بازی‌های جدید | <><>بازی‌ها و اسباب‌بازی‌هایی که در شکست تجاری دچار بدنامی شده‌اند. حجم آنها ممکن است خیلی کوچک باشد |
محصولات پزشکی | <><>پتانسیل زیادی برای بهسازی الکترونیک محصولات پزشکی وجود دارد که از طریق نوآوری‌هایی از قبیل باندپیچی هوشمند و محصولات کم‌هزینه، تشخیص بیماری صورت می‌گیرد | <><>فرایند تایید کالا در این مورد بسیار دشوارتر از هر زمینه دیگری است که پیش‌تر شرح داده شد. به همین دلیل تعداد کمی از شرکت‌هایی که در زمینه الکترونیک TOP فعالیت می‌کنند، به این محصولات توجه دارند |
