Milliarder av brikker

Norskeide Thin Film Electronics har nylig kunngjort at selskapet har kjøpt seg nye produksjonsfasiliteter i Silicon Valley som setter selskapet i stand til å produsere opptil fem milliarder elektroniske etiketter i året.

Selskapet fokuserer på sine NFC-baserte (Near Field Communication) produkter for den nye fabrikken, der Thinfilms rullbaserte trykkeprosess vil gjøre det mulig å komme opp i de svimlende volumene. Selskapet opplyser at denne kapasiteten vil tilsvare en omsetning på 680 millioner dollar i året.

Bruk og kast

Ideen er å lage svært enkle elektroniske kretser som er så billige at de kan kastes etter en gangs bruk. Med slike svært rimelige kretser blir det mulig å utstyre forbruksvarer som flasker, bokser, klær, beholdere med ferskvarer og mange andre dagligdagse ting med enkel elektronikk. Slike finnes i enorme mengder i verden, og det gjør at tradisjonell silisiumbasert halvlederelektronikk ikke vil kunne fremstilles i antallet som trenges.

Thinfilm lager etiketter og klistrelapper som inneholder primitiv elektronikk, og fremstiller disse i stedet ved hjelp av en trykkeprosess.

— Hvis man skal integrere elektronikk i ting man kaster, altså bruk-og-kast elektronikk, da må man bruke en helt annen skala enn milliarder. Da må man opp i hundrevis av milliarder, det er mange som snakker om «trillion sensor roadmap», altså tusen milliarder sensorer. Det er ikke mulig å lage tusen milliarder komponenter basert på silisium. I dag lager vi cirka tyve milliarder mikrokontrollere hvert år i verden, sier Davor Sutija, administrerende direktør i Thin Film Electronics, til Computerworld.

— Jeg sier ikke at enhver blikkboks blir en datamaskin, men den vil ha tilstrekkelig mulighet til å kommunisere til at vi endrer hvordan vi tenker på Tingenes Internett, legger han til.

Som 1971-elektronikk

Thinfilm bruker flere forskjellige løsninger for å realisere sine produkter. Det er ikke bare transistorbaserte kretser, for eksempel lager de også minnebrikker som er ferroelektrisk kapasitive, som ikke bruker en eneste transistor.

Men det er på transistorbaserte kretser det er enklest å sammenligne Thinfilms teknologi med tradisjonelle silisiumbaserte halvlederprodukter. Trykkeprosessen har naturligvis begrensninger sammenlignet med disse.

— Du kan ikke trykke hva som helst. Vi tenker størrelsesorden på noen få tusen transistorer, altså «gates», forklarer Sutija. Han sikter til de logiske portene som all elektronikk er bygd opp av, som i sin tur er lagd av transistorer. I dag er det mellom halvannen og to milliarder transistorer i prosessorene som pc-er og servere bruker. Slik har det ikke alltid vært.

— Du må huske at den første mikroprosessoren Intel lanserte i 1971 hadde 2.400 porter. Vår NFC-teknikk har 1.500 porter, mens temperatursensoren vår har cirka atten hundre til to tusen porter. Det er altså størrelsesorden tusen porter, men det er mulig med noen tusen porter. Det betyr at vi er nå på det samme stadiet som Intel var i 1971 med trykt elektronikk. På en måte høres det rart ut, hvorfor skal man bruke så mye krefter på å gjøre det som Intel klarte allerede for 45 år siden? Årsaken er at produksjonsmengden av silisiumbrikker er begrenset. Ikke begrenset i den forstand at det ikke er nok brikker til å lage mobiltelefoner, selvfølgelig er det det, men det er bare to og en halv milliarder mobiler i verden, legger han engasjert til.

Med tanke på ambisjonen om å utstyre verdens forbruksvarer med elektronikk, eller de tusen milliardene av sensorer, mener Sutija derfor at halvledere ikke vil strekke til.

Milliarder for millioner

Det er naturligvis prisen på komponentene dette dreier seg om. Den prislappen handler både om forbruksvarene for å lage én enhet til; marginalkostnaden, men Sutija påpeker at investeringene som trenges for å sette i gang med enhet nummer en er en vel så viktig faktor i regnestykket.

Om du ønsker å komme opp i en norsk billion, tusen milliarder, så er det faktisk mulig.

— Det koster fem milliarder dollar å sette opp en ny silisiumbasert elektronikkfabrikk. Du kan starte opp med ti tusen wafere, slik at du kan regne ut at det blir noen milliarder, men bare noen milliarder komponenter for en fem milliarder dollars investering. Men med 30 millioner dollar, altså mindre enn én prosent av investeringen for en halvlederfabrikk, kan du faktisk lage en trykkelinje for å produsere fem milliarder etiketter, hver av dem med et par tusen gates, forteller han.

— Da er du oppe i fem milliarder komponenter for millioner dollar, i stedet for milliarder dollar. Om du ønsker å komme opp i en norsk billion, tusen milliarder, så er det faktisk mulig. Og det er det som skal skje i løpet av de neste fem til ti årene, vi skal få det til i løpet av atten måneder, legger har entusiastisk til.

Kilometer med minne

Det opprinnelige produktet til Thinfilm er en trykt minnebrikke. Den bruker som nevnt ikke transistorer, men har likevel imponerende egenskaper. Sutija viser fram en plastrull med små etiketter.

— Dette er minnebrikken vår. Den kan skrives om hundre tusen ganger så den er helt omskrivbar, det er permanent minne, og så lenge du ikke eksponerer den for mer enn 130 grader så mister den aldri bits. Til og med en NAND flash mister bits på grunn av stråling over tid. Dette har ingen problem med å tåle alfabølger, forsikrer han.

— Denne rullen kan være en kilometer lang, legger han fornøyd til.

Dette minnet kan for eksempel legges på en klistreetikett som inneholder en kode som kan klebes på sigarettpakker som bevis på at alle avgifter er betalt.

— Xerox har lisensiert dette fra oss, så vi har lært Xerox hvordan de skal trykke minne. De har sagt at Xerox Printed Memory kommer til å bli en teknologipilar for dem i framtiden. Det har de lisensiert fra oss, og det er utviklet her i Skandinavia, forteller han.

Trykket NFC

Det viktigste produktet for selskapet, som fabrikken i California dreier seg om, er trykket NFC. Den kan ha flere funksjoner.

— Vi kan enten bygge en NFC-enhet med en eller to forskjellige koder, eller en veldig enkel sensor som kan måle om det er varmt eller kaldt med en viss nøyaktighet. Vi kan ikke lagre veldig mye data eller ha stort minne, så det må være enkle sensorer som sier ja eller nei, er lyset på eller av, eller har fisken vært for varm, eller har den vært kald nok under hele transporten, forklarer Sutija.

Det må være enkle sensorer som sier ja eller nei.

Ved hjelp av NFC-avlesing i en mobiltelefon kan disse løsningene finne en rekke anvendelser. De kan brukes til å bevise at medisiner eller luksusvarer er originale, eller ved å integreres i etiketter og forsegling vise at produktet som kunden står med i hånden er uåpnet. Kombineres dette med apper tilknyttet produktet eller fabrikanten, kan brikken bidra til bedre kommunikasjon mellom fabrikant og kunde, både før og etter varen er kjøpt.

Vil bli som ARM

Sutija er åpen på at det ikke er spesielt avanserte løsninger han tilbyr, sett med et mikroelektronikk-blikk.

— Det vi prøver å løse er oppgaver som selvfølgelig lar seg løse med halvledere. Men vi kan gjøre det så skalerbart, og billig nok til at det kan brukes milliarder av steder. Hvis du trenger prosesseringskraften, så bruker du silisium. Men hvis du har en enkel nok oppgave som du trenger å løse milliarder av ganger, så kan du bruke trykt elektronikk.

Til tross for denne begrensningen er han likevel svært entusiastisk når han presenterer selskapets teknologi. Det er særlig muligheten som ligger i at stadig flere mobiltelefoner kommer til å kunne bruke NFC, som er den store åpningen slik han ser det.

­— I 2018 er det to milliarder mobiler som kan bruke NFC, og i den sammenhengen er fem milliarder brikker en dråpe i havet. Om allerede et år fra nå kan det derfor være flere interesserte, som Xerox, som vil lisensiere dette og lage sine egen fabrikker, og det er vi glade for. Vi ønsker å være et lisensieringsselskap til slutt, som ARM. Da jeg snakket med markedssjefen i ARM for etpar år siden, sa han at det vi gjør nå er akkurat det de gjorde for ti år siden, avslutter en svært entusiastisk Davor Sutija i Thin Film Electronics.