MARZO, Monitoreo de Patentamiento Mundial de MEMS. 3. Estado del Arte «MEMS: Automatización Industrial»

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1 REPORTE DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA Y COMPETITIVA MEMS: AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL MARZO, 2011 Contenido 1. Análisis Competitivo Global MEMS 2. Monitoreo de Patentamiento Mundial de MEMS 3. Estado del Arte «MEMS: Automatización Industrial» 4. Patentes MEMS aplicadas a «Automatización Industrial» 5. Análisis Competitivo «MEMS: Automatización Industrial» 1

2 1. Análisis Competitivo Global MEMS Posición Competitiva Global Liderazgo Mundial: USA CANADÁ FRANCIA JAPÓN Posición tecnológica en un Contexto Global Los MEMS representan un mercado clave en varios productos comerciales. EE.UU es el líder mundial en las inversiones relacionadas con la nanotecnología, seguido por Japón, Canadá, Francia y países de Asia -Pacífico La nanoelectrónica es un área clave de financiación por parte de los gobiernos, la industria y capitalistas de riesgo en todo el mundo. 2

3 Industria MEMS, Empresas del Sector MEMS: Automatización Industrial Marzo, 2011 Posición Competitiva Global, Presencia de otros países. Acuity Incorporated Acutronic USA Alberta Centre for Advanced MNT Products (ACAMP) All Sensors A.M. Fitzgerald & Associates Amerimade Technology Analog Devices ANSYS Applied Materials Applied Microstructures Asia Pacific Microsystems Automation & Robotics Research Institute (ARRI) Avago Technologies Baolab Microsystems Bosch RTC Brewer Science Bullen Ultrasonics Chipworks Clement Lo Consulting Coventor, Inc. Cymbet DALSA Semiconductor DelfMEMS DHarris Group Discera Draper Laboratory Endevco MEMS EPCOS Netherlands EV Group Fab Owners Association Fraunhofer ENAS Fraunhofer IPMS Freescale Semiconductor Fullpower Technologies, Inc. GE Global Research & GE Sensing Gavin Ho Consultant Honeywell IMEC Innovative Micro Technology (IMT) InnovoSource Intel Corporation Intellisense Software Institute of Microelectronics InvenSense isuppli IVAM Kilbrydon Consulting Knowles Acoustics Lam Research Corporation Maradin Technologies Ltd. Maxim Integrated Products MEI LLC MEMSCAP MEMS Exchange MEMS Foundry Itzehoe GmbH MEMStaff Inc. MEPTEC Micralyne, Inc. MicroGen Systems Micromachine Center Microvision Midwest MicroDevices Nanoshift NIST OEM Group Omron Optical Associates Inc. Plasma-Therm LLC Plan Optik AG Primaxx, Inc. Proteus Biomedical Radant MEMS Sand9 SEMI Semiconductor Support Services Co. SensoNor Silex Microsystems Small Times SoftMEMS SPP Process Technology Systems (SPTS) SUSS MicroTec SVTC Technologies t4mation Tecnisco Tekton Consulting, LLC Tegal Corporation Texas Instruments TRONICS VirtualFabs, Inc VTI Technologies, Inc. Xactix Xilinx WiSpry 3

4 Parámetros de Mercado El mercado de MEMS alcanzó US$8 B en El 2011 es el inicio del nuevo crecimiento del negocio de MEMS. Una Tasa Compuesta de Crecimiento Anual (CAGR) del 13% en los próximos 4 años. La infraestructura de producción es suficiente para absorber el crecimiento para los próximos 2 años. En el caso de las Foundry MEMS, éstas se enfrentan a un crecimiento vigoroso de más del 25% CAGR prospectado para los próximos 5 años. Complejidad en los Modelos de Negocios Segun Jean-Christophe Eloy and Eric Mounier, hay siete diferentes modelos de negocios de MEMS. 4

5 Industria de los MEMS. Los MEMS son similares a las Tecnologías de Información y Comunicación, pero mucho más complicados, en parte debido a la diversidad de los mercados, los bajos volúmenes y procesos heterogéneos. 5

6 Sinergia entre Empresas, Instituciones de Educación Superior (IES) y VC (Venture Capital) En Europa y EUA hay una mezcla sinérgica de inversión enfocado al desarrollo tecnológico entre Empresas, IES y Capitalistas de Riegos (Venture Capital-VC). Aunque las empresas que participan no están haciendo mucha investigación básica. El mercado de capital de riesgo muestra una muy alta tasa de interés en nuevos tipos de productos de MEMS. Los Capitalistas de Riesgo están desempeñando un papel activo. Mecanismo de Colaboración Aunque el mercado de los MEMS es altamente competitivo, existen una gran cantidad de alianzas de cooperación dinámica. El dinamismo de cooperación y colaboración, también es resultado de la incapacidad de las pequeñas empresas por integrar la cadena de valor, y a vez, debido a la cambiante estructura de mercado (fusiones, adquisiciones, etc.) y a los modelos de negocio en constante cambio. Estructura industrial volátil: Por ejemplo, de ser empresas fabricantes altamente competitivas a sólo empresas licenciadoras de su propiedad intelectual. Las alianzas son difíciles para las pequeñas empresas ya que consumen tiempo y representan retos adicionales para la protección de la propiedad intelectual. Cambio del Technology Push al Demand Pull Actualmente existe un marcado cambio en el mercado de MEMS: comportamiento Demand Pull. Actualmente, el mercado se comporta «en busca de oportunidades», se trata de identificar oportunidades en donde los MEMS pueden ser utilizados, y gestionar su innovación. Se perciben oportunidades de MEMS rentables para su explotación de forma impredecible (por ejemplo: detección de terremotos en la Ciudad de México) Además, la regulación ha plateado un gran papel (bolsas de aire, sensores de presión de neumáticos), mismo que continuará (anti-vuelco). Sin embargo, los MEMS siguen siendo la Industria Invisible. 6

7 Patrones de Innovación MEMS Aunque hay sectores maduros, la innovación de MEMS continúa a un ritmo vigoroso. En concreto, hay dos tipos de dispositivos nuevos (giroscopios multiaxiales) y la nueva aplicación de los dispositivos actuales (sensores de presión en el cuidado de la salud). A nivel de innovación de nuevos productos asociados a procesos y servicios, esta proviene de la demanda de necesidades y/o oportunidades de industrias adyacentes (por ejemplo, sector salud, energía renovable, entre muchos otros). El tiempo de comercialización del ciclo de vida de productos parece estar disminuyendo, tal vez esto se deba a la mayor intensidad del Demand-Pull del mercado. Retos de Innovación Cambio técnico Pruebas de normalización. Análisis de los Procesos y Normalización. Falta de acuerdo sobre mejoras en la producción el próximo. Falta de realismo de los innovadores en las agendas de desarrollo, diseño de empaque, financiamiento, etc. Bajo volumen de producción para la mayoría de aplicaciones Mayor atribución de control de calidad. Negocios de Innovación Tiempos de mercado: cumplir con las expectativas de desarrollados a partir de otras industrias. Logra una eficaz fragmentación de mercados con pleno conocimiento de nichos de valor. Encontrar el socio adecuado para producir los dispositivos sin los altos costos de ingeniería no recurrentes. Encontrar una segunda fuente de producción de producción. Protección de propiedad intelectual cuando los socios están implicados, los desarrollos podrían ser reutilizados con otros clientes. 7

8 Los grandes esfuerzos están puestos en la adaptación del embalaje (o estuche) a fin de tener un coste apropiado a la estructura (el empaquetado representa más del 40% del costo de un dispositivo MEMS en promedio) así como introducir nuevas aplicaciones. Nuevas formas de envase/embalaje y nuevas aplicaciones de dispositivos MEMS, apuntalan un sistema que está alimentando el crecimiento de las industrias de MEMS. Mercados de mayor valor de MEMS -- Segmentos futuros en crecimiento µ Heads MEMS Micro Fuel Cells Micro Tips & Probes RF MEMS Microfluidics for drug delivery Microfluidics for diagnostics Microfluidics for research Microdisplays Microbolometers MOEMS (fiberoptics telco, µ spectrometers) Gyroscopes Accelerometers Si microphones Pressure sensors Aplicaciones Procesamiento de datos Automotriz Electrónica de consumo Comunicaciones inalámbricas Comunicaciones por cable Industria Industria y de control de procesos Aeroespacial y defensa Electrónica médica 8

9 Aplicaciones de Mercado en Etapa Emergente PRODUCTOS µfuell Cells Swicht Microtips Autofocus/ µzoom Microdisplay Oscilators Micro Structures Electronic Compass MEMS ID MEMS Speakers 9

10 2. Monitoreo de Patentamiento Mundial de MEMS 6717 PATENTES 6123 FAMILIAS 10

11 USA 46% 3. Estado del Arte «MEMS: Sector Cuidados de la Salud» 11

12 12

13 Intensidad de publicaciones por Institución, Periodo Campos Técnicos 13

14 Algunos Equipos Científicos de Colaboración en México 4. Patentes MEMS aplicadas a «Cuidados de la Salud» 48 Familias 100 Patentes 53 Solicitantes 188 Inventores Empresa(s) de mayor intensidad patentadora: Rockwell Automation Technologies, Inc. (USA) Shenyang Institute of Automation (China) Inventores con mayor número de patentes: Harris Richard D (USA) Kretschmann Robert J (USA) Knieser Michael J (USA) Lucak Mark A (USA) 14

15 Campos Técnicos B81B Dispositivos o sistemas de microestructura, dispositivos micromecánicos. B25J Manipuladores; recintos con dispositivos de manipulación integrados. B81C Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dispositivos o sistemas de microestructura. G01N Investigación o análisis de materiales por determinación de sus propiedades. G01P Medida de velocidades lineales o angulares, de la aceleración, deceleración o de choques; G02B Elementos, sistemas o aparatos ópticos. 15

16 POSICIONAMIENTO TECNOLÓGICO POR ACTIVIDAD INVENTIVA Número de patentes por año Empresa/Institución Estatus Rockwell Automation Tech Inc Competidor Líder Duke University Competidor Permanente California Institute of Technology Competidor Permanente International Business Machines (IBM) Competidor Permanente California Institute of Technology Competidor Permanente Shenyang Institute of Automation Competidor Permanente Siemens Building Technologies Competidor Permanente Nippon Telegraph and Telephone 1 1 Competidor Saliente National Instrument Corp. 1 1 Competidor Saliente ITESM 1 1 Competidor Entrante Cornell Research Foundation Inc 1 1 Competidor Entrante Thomson Licensing S.A. 2 2 Competidor Saliente OMNIZ Design Automation Corporation 1 1 Competidor Entrante United States Air Force 1 Competidor Saliente General Electric 2 1 Competidor Entrante Redes de Colaboración 16

17 5. Análisis Competitivo «MEMS: Sector Cuidados de la Salud» Desarrollo Tecnológico de MEMS Automatización Industrial Los MEMS son especialmente convenientes para robots industriales. Esta tecnología actualmente se puede aplicar a sensores táctiles, navegación, o sensores de proximidad. La adaptación actual de tecnología de MEMS para la fabricación de sensores de proximidad o de posición habilita la producción de sensores de bajo costo táctil, que pueden facultar a un robot para obtener información sensorial con el fin de tomar decisiones y ejecutar acciones de una forma más versátil y autónoma. Multisensores. Los multisensores mejoran la capacidad de medir múltiples parámetros de precisión y fiabilidad. La tendencia de multisensores está ganando impulso, ya que tiene la capacidad de proporcionar grandes cantidades de datos o información, que puede proporcionar un mejor rendimiento del sistema. Sensores MEMS de Humedad. Los sensores MEMS de humedad tienen un potencial en la industria manufacturera, sobre todo para los sistemas HVAC que se emplean en diversas aplicaciones industriales. Termopilas MEMS. Las termopilas MEMS son sensores que se emplean para medir cambios de temperatura en diversas aplicaciones industriales, tales como control de la temperatura de superficie. 17

18 Análisis del Campo de Fuerzas MEMS Automatización Industrial Seguimiento. Para controlar la señal de vibración propia de la rotación de la máquina a la variación detectada causados por desequilibrios o daños imprevistos a los rodamientos. Prevención. Detección temprana de daños, a través del análisis de vibraciones para evitar el daño integral de la máquina. Evaluación. Equipo en planta críticos tales como bombas, ejes, compresores, ventiladores, engranajes, motores, que requiere supervisión por análisis de vibración. Control de Máquinas.- A través de la medición de vibración y control, y predicción de fallas Lavadoras Turbinas Alternadores Molinos de viento 18

19 Mercado - Automatización Industrial MEMS La automatización industrial es un mercado maduro con proceos bien establecidos. Aunque no suele ser un mercado de gran volumen para los sensores basados en MEMS y actuadores. Considerando que la fabricación de dispositivos MEMS requieren una gran inversión inicial, el esfuerzo puede centrarse en segmentos de aplicación en los que existe una demanda de mayor volumen a efecto de equilibrar los costes de inversión. Como resultado, las empresas que buscan aplicaciones de MEMS de gran volumen pueden tender a no se centran en la automatización industrial, ya que no puede generar los volúmenes de algunos otros segmentos. El campo de la automatización industrial ofrecer la oportunidad a desarrolladores y proveedores de MEMS para crear y proporcionar mayor valor de los sensores basados en MEMS, por ejemplo: seguimiento inteligente, múltiples mecanismos de vigilancia para detecta parámetros, distribución de control de procesos, monitoreo de parámetros como presión, flujo, aceleración / vibración, inclinación y, velocidad angular, etc 19

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