etiquette rfid passive un besoin marchÉ … · simulation électromagnétique des antennes uhf ......
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ETIQUETTE RFID PASSIVE FAIBLE COÛT: D’UN BESOIN MARCHÉ À UNE SOLUTION INDUSTRIELLE PAR L’INNOVATION
Arnaud Vena, Brice Sorli
• 1- Contexte et objectif Laboratoire IES en bref… RFID ? TAGEOS en bref ….
• 2- Etiquette RFID UHF passive faible coût Positionnement et technologies existantes Solution proposée Bilan
• 3- Recherche, innovation et Valorisation ? Emergence d’une thématique de recherche Présentation des travaux en cours Perspectives
ETIQUETTE RFID PASSIVE FAIBLE COÛT:
D’UN BESOIN MARCHÉ À UNE SOLUTION INDUSTRIELLE PAR L’INNOVATION
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L’IES en bref…
ETIQUETTE RFID PASSIVE FAIBLE COÛT:
D’UN BESOIN MARCHÉ À UNE SOLUTION INDUSTRIELLE PAR L’INNOVATION
1. Contexte et objectif
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M@csee ( Yvan Cuminal)
M2A (Emmanuel Leclezio)
L’IES en bref…
ETIQUETTE RFID PASSIVE FAIBLE COÛT:
D’UN BESOIN MARCHÉ À UNE SOLUTION INDUSTRIELLE PAR L’INNOVATION
1. Contexte et objectif
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Matériaux Piézoélectriques, Pyroélectriques, Thermorésistifs, Piézorésistifs, Métaux et diélectriques.
Domaines d’applications Propagations ultrasonores, Résonances acoustiques, Transferts thermiques.
Technologies Couches minces, électrodéposition Polissage, Substrats souples.
Capteurs Pression, composition gaz, accéléromètres, gyromètres, déformations, biomédical, agro
De l’idée … au prototype
Mesure non destructive de pression et
composition de gaz de fission
Suivi propriétés mécaniques
par microscopie acoustique
de combustibles irradiés sur 10 ans
Mesure d’accélération > 10 000 g Intégration sur papier
d’étiquettes RFID et de capteurs
CAPTEURS
Groupe M2A : Matériaux, Microcapteurs et Acoustique
L’IES en bref…
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Nouveau
UHF 860/960 MHz
Tag Passif
Jusqu’à 7m Code EPC
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Etiquette RFID ?
Pour comprendre
Reflected Power and reading distance
Wave emission 1
Host computer
Wave captured by the antenna
2
Power supplied to microchip 3
Wave emitted back to the reader 4
2
4
TL T
L
PG G
P R
Friis
Equation
EPC received
6
1. Contexte et objectif
L'industrie du commerce de détail va consommer environ 13 milliards d'étiquettes RFID UHF d'ici 2018
(rapport de recherche de ChainLink)
6,5 milliards d'étiquettes UHF vendus en 2015 (retail) - (2014 -> 2015 : 27%)
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Enjeux économiques
ETIQUETTE RFID PASSIVE FAIBLE COÛT:
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Etiquette RFID ?
0
5
10
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25
30
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
Mar
ché
RFI
D
en
mill
iard
s d
e $
Chiffre d’affaire prévus du marché total RFID en milliards de $ 1
Réseaux / Logiciel
Lecteurs
Tags actifs / BAP
Tags passifs
Année Prévisions 1 Réalité 2
2008 5 mds de $ 2,16 mds de $
2013 12 mds de $ 7,88 mds de $
Réalité du marché :
1 Source IdTechEx 2 Source IdTechEx
Adoption de la technologie ?
Pb => Coût ?
1. Contexte et objectif
Fondé en 2007 à Montpellier // 16 collaborateurs (France + USA)
Conception et fabrication d’étiquettes RFID UHF passives innovantes
sur substrat papier pour l’identification et la traçabilité
ISO 9001-2008 / Produits certifiés par l’Université d’Auburn (USA) et EECC (Allemagne)
Procédé de fabrication protégé par un brevet mondial
Création
Activité
Certifications
Technologie
L’étiquette RFID Tageos : * jusqu’à 20% moins chère * 90% moins polluante
en bref
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Puce du marché
Antenne Substrat papier
Verso imprimable
Logistique Cosmétique Santé/médical Mode/luxe Alimentaire Authentification
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1. Contexte et objectif
• 1- Contexte et objectif Laboratoire IES en bref… RFID ? TAGEOS en bref ….
• 2- Etiquette RFID UHF passive faible coût Positionnement et technologies existantes Solution proposée Bilan
• 3- Recherche, innovation et Valorisation ? Emergence d’une thématique de recherche Présentation des travaux en cours Perspectives
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CONCURRENTS
Gain de 10% à 30% sur le prix
Procédé Cleantech et produits “green”
Chaîne de valeur simplifiée
Trop cher
Procédé et produits polluants
Chaîne de valeur complexe
Fabrication antenne Gravure
Laminage de métal
Impression
Electroplating
1ère ETAPE
Attachement puce RFID (pick & place)
2ème ETAPE
Conversion en étiquette 3ème ETAPE
Packaging pour l’application finale
4ème ETAPE
Fabrication antenne
Technologie TAGEOS
1ère ETAPE
Attachement puce RFID (pick & place)
2ème ETAPE
Packaging pour l’application finale
3ème ETAPE
Substrats : papier, plastique Substrats : papier, plastique
Technologies existantes 2. Etiquette RFID UHF passive faible coût
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Positionnement
Fabrication de l’antenne – Tableau récapitulatif (non exhaustif)
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2. Etiquette RFID UHF passive faible coût
Process industriel => R 2 R
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Positionnement
Technologies émergentes
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2. Etiquette RFID UHF passive faible coût
Durcissement photonique (Novacentrix)
-100m/ minute
- 3µm épaisseur
Pelliculage thermique (Walki)
Stamping (Avery denison)
-150m/ minute
- 3µm épaisseur
Solution proposée
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- Métal (ép< 1µm) / bonne conductivité
- Design antenne adapté
- capacité de production grands volumes
Bobine de papier
- Standard
- Laize importante
- Grammage fin
- imprimable thermiquement
- Pouvant résister au process. indus. antenne
Comment arriver à une étiquette RFID passive faible coût !
- Analyse/ Caractérisations marché
- Process industriel de collage => Paramétrage ( colle, Tc, Pr, vitesse, rendement,coût…
- Fiabilisation
Converting et impression thermique compatibles
avec techniques d’imprimerie
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2. Etiquette RFID UHF passive faible coût
Méthode de conception de tags RFID passifs
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Solution proposée
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2. Etiquette RFID UHF passive faible coût
Simulation électromagnétique des antennes UHF
Puce UHF Monza 4
Caractéristiques 868MHz 915MHz
Impédance (Zc) 13 - j 151 13 - j 145
Partie Réelle (Ric) 13Ω 13Ω
Partie Imaginaire (Xic) 151Ω 145Ω
Impédances de la puce UHF
Paramètres de simulation
Catégories Paramètres Valeurs
Fréquence Fixes 868MHz et 915MHz Plage 800MHz à 1GHz
Substrat
Matière papier Dimensions 100mm x 26mm Epaisseur 76µm
Permittivité 1.28
Antenne
Matière Aluminium Dimensions (a et b) 96 mm x 22 mm
Largeur pied du T (c) 3mm Longueur tête du T (d) 10mm Largeur tête du T (e) 1.9mm Hauteur tête du T (g) 14mm
Hauteur port / puce (h) 11mm Epaisseur (t) 0.3µm à 0.6µm Conductivité 28.106S/m
100mm
26
mm
a = 96mm
b =
22
mm
c g
e
d
h
Solution proposée
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Cd
V
Adaptation
Rd Ld
Lp Cp Rp
Puce Circuit équivalent de l’antenne
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2. Etiquette RFID UHF passive faible coût
13 13
151 145
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
0
10
20
30
40
50
60
0,8 0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92 0,94 0,96 0,98 1
Par
tie
Imag
inai
re l'
An
ten
ne
: X
a (Ω
)
Par
tie
Rée
lle d
e l'A
nte
nn
e :
Ra
(Ω)
Fréquence (GHz)
Impédance d'Antenne : Za = Ra + j Xa Vs. Epaisseur d'antenne (t)
Ric
Rant [t=100nm]
Rant [t=200nm]
Rant [t=300nm]
Rant [t=400nm]
Rant [t=500nm]
Rant [t=600nm]
Xic*
Xant [t=100nm]
Xant [t=200nm]
Xant [t=300nm]
Xant [t=400nm]
Xant [t=500nm]
Xant [t=600nm]
Solution proposée
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Simulation électromagnétique des antennes UHF fonction de l’épaisseur
2. Etiquette RFID UHF passive faible coût
- Substrat Papier
- 1m/seconde
- laize de 30 à 100cm
- bobine 10000 m
- Rendement 99%
- σ =20.106 S/m
- portée Tag UHF => 8m
- grands volumes (Bas-cout)
- Recyclabilité
- Ecofriendly
- 1 brevet international
Résultats
- Optimisation
- Fiabilisation
- Valeur ajoutée (Capteur)
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Projet T
Thèse Cifre N°2
Contrat Recherche N°2
Contrat Recherche N°1
Création
TAGEOS
Thèse cifre N°1 Contrats
Faisabilité
Chronologie d’un transfert Industriel et résultat !
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Bilan
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• 1- Contexte et objectif Laboratoire IES en bref… RFID ? TAGEOS en bref ….
• 2- Etiquette RFID UHF passive faible coût Positionnement et technologies existantes Solution proposée Bilan
• 3- Recherche, innovation et Valorisation ? Emergence d’une thématique de recherche Présentation des travaux en cours Perspectives
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Diagnostic
Médical
Internet des
objets
Sécurité
des
Aliments
Etude Matériaux
• Agropolymère ( Gluten)
• Polymères ferroélectriques
• Nanostructuration
Al203, TiO2, ZnO
Nanofils Si
Faisabilité Capteurs
• Variations Propriétés électriques
(permittivité complexe)
• Seuil, réversibilité, irréversibilité
• Interactions physico-chimique
Substrats souples /moyens techniques
• Textiles, papiers, polymères
• Technique de fabrication hybride :
microélectronique / impression
• Grands volumes, Faible coût
Système communicant
• Développement de la Chaine
d’instrumentation
• Etude de l’élément rayonnant
• Validation globale
• RFID passive, Chipless, NFC ,
réseaux de capteurs
Traçabilité/ Fiabilité/ Aide à la décision
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3. Recherche, innovation et Valorisation ? Recherche ?
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ÉVOLUTION DU MARCHÉ DES CAPTEURS POUR LE SMART-PACKAGING (2012-2019)
Capteur Année Quantité (millions)
Revenus ($ million)
Prix ($/ capteur)
Humidité 2012 - 2019 20 - 254 6 - 53 0,30 - 0,21
biochimique/gaz 2012 - 2019 160 - 1487 80 – 519 0,50 – 0,35
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3. Recherche, innovation et Valorisation ? Recherche ?
Nanomarket Low Cost Sensors (2012)
RFID sur papier R2R
-> grand volume/ bas coût
-> Tageos.com
Chipless avec Capteur
Fonctionnalisation sur papier
-> capteur Hr%
-> Biochimique
Etiquette RFID + Capteur = Capteur RFID
? Hr%, Choc, T°C, Gaz, Biochimique
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Agropolymère
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3. Recherche, innovation et Valorisation ? Innovation ?
2007 2008 2011 2012 2014 2015 2017 2013 2016 2009 2010
Thèse ANR (Agropolymère)
Thèse MNRT (capteurs)
Maturation N°1
SATT AxLR
Thèse cifre n°1 Thèse cifre n°2
Contrat de recherche N°1 Contrat de recherche N°2 Contrats
Faisabilité
Thèse MNRT RFID système
AAO-SPID Tag
Création
TAGEOS
Industrialisation
TAG RFID papier
Officialisation Union Public/ Privé
SPID-Lab ( Laboratoire commun)
Produits Innovants
Valorisation/ Transfert
Maturation N°..
SATT AxLR
…….-SPID Tag
3. Recherche, innovation et Valorisation ?
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Valorisation ?
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Smart Passive RFID LAb
Merci de votre attention
Resolutions
Minimum with dry film : 30µm
Minimum with resin : 10µm
Paper based-substrate
Copper track
Silver track
Technologie
TiO2 by thermal
evaporation
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