ETIQUETTE RFID PASSIVE UN BESOIN MARCHÉ … · Simulation électromagnétique des antennes UHF ... Chronologie d’un transfert Industriel et résultat ! ... Thèse MNRT RFID système

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

2

3

L’IES en bref…



1. Contexte et objectif

4

M@csee ( Yvan Cuminal)

M2A (Emmanuel Leclezio)

L’IES en bref…




5

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…



Nouveau

UHF 860/960 MHz

Tag Passif

Jusqu’à 7m Code EPC



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


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 ?

0

5

10

15

20

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 ?


http://www.centrenational-rfid.com/veille-archives-fr-ruid-49.html?marche=143&id=4874096








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



Puce du marché

Antenne Substrat papier

Verso imprimable

Logistique Cosmétique Santé/médical Mode/luxe Alimentaire Authentification

8







9

Page 10



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



Positionnement

Fabrication de l’antenne – Tableau récapitulatif (non exhaustif)

11

2. Etiquette RFID UHF passive faible coût

Process industriel => R 2 R



Positionnement

Technologies émergentes

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Durcissement photonique (Novacentrix)

-100m/ minute

- 3µm épaisseur

Pelliculage thermique (Walki)

Stamping (Avery denison)

-150m/ minute

- 3µm épaisseur

Solution proposée



- 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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Méthode de conception de tags RFID passifs



Solution proposée

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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



Cd

V

Adaptation

Rd Ld

Lp Cp Rp

Puce Circuit équivalent de l’antenne

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13 13

151 145

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80

100

120

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260

0

10

20

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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

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An

ten

ne

: X

a (Ω

)

Par

tie

Rée

lle d

e l'A

nte

nn

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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



Simulation électromagnétique des antennes UHF fonction de l’épaisseur


- 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 !



Bilan

17







18

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 ?



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



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 ?



Valorisation ?

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Smart Passive RFID LAb

Merci de votre attention

[email protected]

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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mailto:[email protected]



Documents

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