Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off...

64
SEPTEMBER 2017 EDITIE Voorwoord september 2017 De 5 highlights van de zomer IN DE KIJKER Imec spin-off ontwikkelt revolutionaire digitale bril IN DE KIJKER De Spott-app blaast tv-reclame nieuw leven in IN DE KIJKER Flexibele elektronica gaat schitterende toekomst tegemoet! IN DE KIJKER Hoe kunnen we de signaalvertraging in chipbedrading verbeteren? Imec Magazine Editie | september 2017 1/64

Transcript of Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off...

Page 1: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

SEPTEMBER 2017EDITIE

Voorwoord september 2017 De 5 highlights van de zomer

IN DE KIJKERImec spin-off ontwikkelt

revolutionaire digitale bril

IN DE KIJKERDe Spott-app blaast tv-reclame nieuwleven in

IN DE KIJKERFlexibele elektronica gaat schitterende

toekomst tegemoet!

IN DE KIJKERHoe kunnen we de signaalvertraging inchipbedrading verbeteren?

Imec MagazineEditie | september 2017

1/64

Page 2: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Je dagelijkse gezondheidscheck krijg jein de wagen

De verticale nanodraad-transistor:bouwsteen voor compacte SRAM-geheugencellen

Nieuwe techniek speurt naar fouten in3D-chips

“Het is een illusie te denken datiedereen zijn of haar gezondheid wiltracken”

2/64

Page 3: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Een vleugje ‘Magic’

In juli breng ik steevast een bezoekje aan San Francisco, voor het Semicon West congres en – eendagje eerder – de USA-editie van ons imec technologieforum. Tijdens ITF USA presenteerdenverschillende imec-collega’s de laatste stand van zaken in hun onderzoeksdomein, gaande vangeheugentechnologie tot machine learning.

Een van de sprekers was Zsolt Tokei, onze expert in interconnect-technologie. Hij beantwoordde devraag ‘Hoe lossen we de signaalvertraging in de chipbedrading op?’, waar we trouwens ook eenartikel aan wijden in dit imec magazine.

Ook An Steegen behoorde tot de sprekers. In haar presentatie ‘Nanotechnology creating magic’toont ze hoe elektronica aan de basis ligt van onze samenleving: het laat ons toe om complexeberekeningen te maken, hopen data op te slaan, alles en iedereen te verbinden met elkaar, ‘tevoelen’ wat er rondom ons gebeurt enz.

Een heel specifiek stukje ‘nanotechnology magic’ is zeker de verticale nanodraad-transistor die ookaan bod kwam in Ans presentatie – en in dit magazine. Met deze unieke transistorstructuur kunnenwe heel kleine, krachtige en betrouwbare geheugenchips maken. Een belangrijke doorbraak als jeziet hoe we meer en meer data opslaan en gebruiken. Let wel, het wordt wellicht niet de algemeengebruikte transistorarchitectuur van de toekomst omdat we het ‘hybride’ tijdperk ingaan.

Editie | september 2017

General, Wearables, Semiconductor technology & processing

Voorwoord september 2017Elke maand blikt onze CEO terug op gebeurtenissen uit zijn(professionele) leven en beschrijft enkele van de onderwerpen diedie maand aan bod komen in imec magazine.

3/64

Page 4: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

"Voor één systeem zullen waarschijnlijk verschillende soorten transistorengebruikt worden, telkens degene die het beste geschikt is voor een specifiekefunctie op de chip."

Maar terug naar San Francisco, een prachtige stad met mooie architectuur en musea. Een heerlijkestad ook om in rond te dwalen. Mijn gezin – dat me graag vergezelt op deze trip – slaagde er zelfsin om 36km af te leggen, op één dag. Ik moet wel toegeven dat we een echte wandelfamilie zijn ensinds de komst van de smartwatches kwantificeren we ook graag onze ‘prestaties’.

Smartwatches en fitness trackers werken motiverend. Zelf check ik er mijn stappen en slaap mee, en– misschien een minder goede gewoonte – ook mijn e-mails en sms-berichten. Maar hier op imeczijn we al bezig aan ‘the next big thing’.

"In de toekomst moeten we geen smartwatches of fitness trackers meer dragenom onze gezondheid te checken, maar moeten we gewoon in de zetel gaanliggen."

Hoe dat werkt, ontdek je in het artikel van Chris Van Hoof en Tom Torfs.

En terwijl je in de zetel ligt (voor je gezondheidscheck natuurlijk) kijk je misschien ook eventjes tv.Kans bestaat dat je dan imec-technologie tegenkomt. Ken je Spott? Via deze app krijgen tv-programma’s een extra dimensie. Je kan te weten komen waar de kledij van je favoriet tv-personagete koop is, en – lijkt me interessanter – met welk topmateriaal de Topchef kookt.

Van nanodraadtransistor tot tv-app, we brengen je weeral een brede waaier aan onderwerpen in ditmagazine.

Veel leesplezier!

Luc Van den hove,Algemeen directeur en CEO imec

4/64

Page 5: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Imec in de prijzen op SEMICON West

In juli viel imec op SEMICON West twee keer in de prijzen. Voor ons werk op het vlak van 3D-chipsontvingen we de 3D Incites Award voor beste onderzoekscentrum. Daarnaast mochten onzeonderzoekers ook de Beste ATE Paper Award in ontvangst nemen voor de paper ‘Test-Station forFlexible Semi-Automatic Wafer-Level Silicon Photonics Testing’, geschreven in samenwerking metCascade Microtech (nu Formfactor, Inc). In deze paper beschrijven de onderzoekers een nieuwsysteem om 300mm wafers met siliciumfotonica-componenten te testen… Lees hier meer overdeze paper en de ATE Paper Award.

Record voor perovskiet/silicium-zonnecellen: 23,9% omzettingsefficientie

In 2016 presenteerde imec al de eerste semi-transparante perovskietmodule gebouwd op een iBC c-Si zonnecel in een 4-terminal tandem-configuratie. Nu zijn onze onderzoekers erin geslaagd omdeze technologie nog verder te verbeteren met als resultaat een record omzettingsefficiëntie van23,9% voor modules van 4cm2. Om dit te verwezenlijken gebruikten ze een ander soort semi-transparant perovskietmateriaal (CsFAPbIBr) waardoor de omzettingsefficiëntie en de stabiliteit vande pervoskietmodule verbeterde. Daarnaast optimaliseerden ze ook de architectuur van deperovskiet/silicium-module om het optische verlies te beperken. Klik hier om meer te lezen.

Editie | september 2017

Heterogeneous integration, Photovoltaics, General, Work at imec, Wearables, SmartEnergy, Smart Health

De 5 highlights van de zomerHet leven is zo druk! Dus misschien heb je niet altijd de tijd omhet nieuws en de doorbraken van imec op de voet te volgen. Opdeze pagina vind je een kort overzicht van wat imec de voorbijemaanden realiseerde.

5/64

Page 6: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

België is fenomenaal… dankzij imec!

Recent lanceerde de Belgische federale overheid een campagne die 99 redenen geeft waaromBelgië fenomenaal is. Nummer 90 sprak onmiddellijk tot onze verbeelding: dankzij imec zijn deBelgen pioniers in nanotechnologie! Een vermelding om trots op te zijn, vinden wij. Klik hier als jebenieuwd bent naar de andere 98 redenen waarom België uniek fenomenaal is.

Vlaams minister Philip Muyters neemt deel aan imecs stressonderzoek

Philippe Muyters, Vlaams minister voor Werk, Economie, Innovatie en Sport, werkte in juli vijf dagenlang mee aan een stressonderzoek bij imec. Gedurende die periode droeg hij speciale draagbaresensoren – één aan de pols en één op de borst – die zijn hartslag en temperatuur opvolgden. Zijndata wordt (anoniem) gebruikt in een grootschalig onderzoek met 1000 deelnemers dat deverschillende oorzaken van stress in kaart wil brengen om stress zo beheersbaarder te maken. Bekijkhet filmpje hier.

Imec als topwerkgever voor internationaal talent

Imec verscheen recent in het VRT journaal in het kader van een onderzoek uitgevoerd door hetuitzendbureau Randstad. Uit dit onderzoek bleek dat België 1 miljoen nieuwe hooggeschooldewerknemers zal nodig hebben tegen 2025. Die zullen deels uit het buitenland moeten komen endaarom is het belangrijk om ons land aantrekkelijker te maken voor buitenlanders, o.a. door expatsna aankomst beter te ondersteunen en te begeleiden bij hun integratie in de samenleving. Bij imec,waar 60% van de werknemers expats zijn met meer dan 70 verschillende nationaliteiten, wordt allanger aandacht besteed aan het ondersteunen van buitenlandse werknemers en hun gezin. Zo werdin 2013 de Internationale School van Leuven (ISL) opgericht in samenwerking met KU Leuven, StadLeuven en VIB. Imec begeleidt internationale medewerkers op een heel aantal vlakken, o.a. doorpraktische hulp te bieden bij het zoeken naar een woning of door de partner te ondersteunen bijhet vinden van een job. Daarnaast bieden we ook algemene ondersteuning bij integratie in degemeenschap, o.a. door lessen Nederlands aan te bieden op imec.

Zin om deel uit te maken van ons internationale team? Wij zijn altijd op zoek naar nieuw talent.Bekijk onze vacatures hier.

6/64

Page 7: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Intro

Een jaar geleden werd EYEco eyeCO opgericht als spin-off van imec en UGent. Vandaag heeft destart-up 7 werknemers, 1,4 miljoen euro aan seed-funding en een prototype van hun digitale brilklaar. De bril is in de eerste plaats bestemd voor 40-plussers die moeite hebben om dichtbij te zienen toch op een comfortabele manier actief door het leven willen blijven gaan.

Editie | september 2017

Smart Health, Spin-off, Image sensors and vision systems, Flexible electronics

Imec spin-off ontwikkeltrevolutionaire digitale brilEYEco eyeCO gebruikt een folie met vloeibaar kristal ombrilglazen aan en uit te zetten, ideaal om je leesbril altijd bij dehand – op de neus – te hebben.

Oprichters Paul Marchal en Jelle De Smet vertellenenthousiast over hun unieke technologie en over hun

eerste nicheproduct dat ze volgend jaar zullen lanceren.

7/64

Page 8: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Hoe het allemaal begon

In 2014 ontmoetten Paul en Jelle elkaar voor het eerst. Paul werkte toen als accountdirecteur voorimec in San Francisco waar hij nieuwe projecten op het gebied van dunnefilm-elektronica en opticadefinieerde samen met zowel start-ups als grote technologiebedrijven.Op datzelfde ogenblik ontwikkelde Jelle als postdoc aan CMST (geassocieerd labo van imec aanUGent) slimme contactlenzen met geïntegreerde sensoren, batterijen en zonnecellen. Voor ditonderzoek werd hij in 2017 gelauwerd als ‘MIT Innovator Under 35’. Al vlug ontstond er een goedeverstandhouding tussen beiden en groeide het idee om die unieke technologie in te zetten voorveertigplussers die problemen krijgen met ouderdomsverziendheid.

Presbyopie

"Ouderdomsverziendheid of presbyopie ontstaat doordat de ooglens haarelasticiteit verliest."

Hierdoor wordt het moeilijk voor het oog om dichtbij scherp te stellen. Vandaag dragen mensenmet deze aandoening een leesbril of – indien ze al een oogcorrectie hebben – een bifocale,multifocale of progressieve bril. In het algemeen kan je stellen dat deze brillen bovenaan de juistesterkte hebben om veraf scherp te zien en onderaan de juiste sterkte om dichtbij scherp te zien.

Toch is dat geen ideale oplossing. Mensen die zo’n bril dragen zie je vaak vreemde houdingenaannemen. Wil je bv. lezen wat er op je computerscherm staat dan moet je je hoofd naar achterenbewegen om door het onderste deel van je bril te kunnen kijken. Liggend op het strand een boekjelezen, lukt ook niet meer, want om te lezen moet je mooi naar onderen kijken, doorheen het‘leesgedeelte’ van je bril. Door het ontwerp van de lens heb je typisch ook maar een klein stukje vande bril dat juist scherp stelt, waardoor je als brildrager je hoofd van links naar rechts moet bewegenals je wil lezen i.p.v. gewoon je ogen te bewegen.

Dan maar een aparte bril om te lezen en om ver te kijken? Geen goed idee als je gaat lopen offietsen, en je zowel in de verte scherp wil zien als wanneer je naar je fietscomputer of sporthorlogekijkt.

8/64

Page 9: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

De oplossing: een digitale bril.

Hoe lost EYEco eyeCO dit probleem op? Door een digitale bril te ontwikkelen die – wanneer nodig– geactiveerd kan worden (bv. door te dubbel tappen op de brilarm). Deze bril corrigeert het zichtover het volledige oppervlak van het glas, waardoor je een veel breder gezichtsveld hebt om verafof nabij te zien. Hierdoor beschik je steeds over een comfortabel en scherp zicht op het werk endaarbuiten. Ook zou deze oplossing het ziekteverzuim – door nek- en rugklachten – terugdringenen mensen langer en aangenamer laten werken.

Het geheime ingrediënt van de digitale bril is een folie die een vloeibaar kristal bevat en diegeïntegreerd wordt in een brilglas. Door het elektrische veld over het kristal te veranderen wordt debrekingsindex ervan gemanipuleerd en verandert de sterkte van de bril. De bijhorendeelektronicamodule is bovendien zo klein dat die onzichtbaar geïntegreerd kan worden in normalebrilmonturen. Brillen zijn immers een fashion statement. Niemand wil met een elektronisch gadgetop z’n neus rondlopen.

Investeerders en dreamteam

Bij de opstart vonden Paul en Jelle al gauw steun bij 4 partners – Tokai Optecs NV, FIDIMEC NV,QBIC ARKIV NV en SOFI – die samen 1,4 miljoen euro seed funding kapitaal op tafel legden. Hetmarktonderzoek toonde immers aan dat er enorm veel vraag was naar een goede oplossing voorpresbyopie of ouderdomsverziendheid.

De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlangeervaring in beeldschermtechnologie en een uitgebreid businessnetwerk. Hierdoor was het mogelijkom in minder dan een jaar een 10-tal prototypes te maken voor de eerste testen (augustus 2017).

Voor 40-plussers die nog graag actief bezig blijven, vormtpresbyopie echt een probleem, evenals voor sporters

(boogschieters, fietsers, golfers, vissers, …).

9/64

Page 10: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Ook voor augmented reality

De technologie biedt naar de toekomst toe bovendien mogelijkheden voor augmented en virtualreality brillen. Bij dergelijke brillen wordt de info typisch in het verzicht geprojecteerd. Wanneer jede bril echter draagt tijdens een activiteit die dichtbij gebeurt, bv. aan een machine werken,ontstaan er problemen. Je oog moet dan immers tegelijk ver en dichtbij kijken. Men spreekt dan vaneen convergentiemismatch.

"Met de gepatenteerde technologie van EYEco eyeCO kan de AR/VR-informatienaar wens ver of dichtbij geprojecteerd worden."

Maar, de eerste focus voor de spin-off blijft de digitale bril voor presbyopie.

Meer weten?

Vragen? De meest recente informatie vind je op hun website: eyeco-eyeco.com

Begin 2018 volgt dan een grotere test met enerzijds brillenvoor kantoorwerk en anderzijds brillen voor sporters. Deze

twee doelgroepen ondervinden immers de grootsteproblemen met presbyopie. In de zomer van 2018 verwachtEYEco eyeCO zijn eerste product op de markt te brengen.

10/64

Page 11: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Biografie Jelle De Smet

Jelle De Smet is mede-oprichter en technischdirecteur van EYEco eyeCO, een spin-off vanUGent en imec die digitale brillen als oplossingvoor ouderdomsverziendheid ontwikkelt.Tijdens zijn doctoraat als burgerlijk ingenieurop imec/UGent ontwikkelde hij een methodeom LCD-technologie in contactlenzen teintegreren. De resultaten hiervan kwamenwereldwijd in de media aan bod en leidden totuitnodigingen als spreker op internationaleconferenties en het voormalig Google X lab (nuX). Voor zijn werk werd hij in 2013 tevensgenomineerd voor de Eos Pipet, een prijs voorde meest beloftevolle jonge onderzoekers inVlaanderen. In 2017 werd hij ook geselecteerdals MIT Innovator Under 35 Belgium. Hij ismede-uitvinder van de basistechnologie diedoor EYEco eyeCO vermarkt zal worden.

Biografie Paul Marchal

Paul Marchal, CEO en co-founder van EYEcoeyeCO. Paul startte zijn loopbaan op imec inBelgië, waar hij 16 jaar werkte. Hij lag samenmet enkele enthousiaste collega’s aan de basisvan imec’s programma over 3D ICs, eentechnologie die vandaag gebruikt wordt in demeest geavanceerde datacenters. Tijdens dezeperiode ondersteunde Paul imec’s partners methet evalueren van en ontwerpen in dezetechnologie. Vervolgens werd hijverantwoordelijk voor het ontwikkelen vannieuwe R&D projecten samen met Amerikaansefirma’s en slaagde hij erin om zowel start- upsals ook grote technologiebedrijven aan tetrekken. Paul is doctor in electrical engineeringafgestudeerd aan de Katholieke Universiteit vanLeuven.

11/64

Page 12: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Intro

Uit het meest recente imec.digimeter-onderzoek (2016) blijkt dat televisie nog steeds hetpopulairste videomedium is: 78% van de Vlamingen kijkt dagelijks televisie. Toch is ons kijkgedrag deafgelopen jaren grondig veranderd. We kijken steeds vaker uitgesteld, waarbij reclameblokkenmeestal worden doorgespoeld. Bovendien zitten we ook minder aan het klassieke tv-schermgekluisterd; 70% gebruikt tijdens het tv-kijken ook een laptop, tablet of smartphone. Vaak speelt detv enkel op de achtergrond. Reclamespots worden hierdoor steeds minder efficiënt. Bijgevolgwijken reclamemakers uit naar nieuwe, meer gepersonaliseerde media, zoals Facebook, Twitter enYouTube. Voor tv-zenders - die rekenen op reclame-inkomsten – is dit op het eerste zicht slechtnieuws, maar volgens de makers van de Spott-app is het een opportuniteit om een oplossing op demarkt te brengen die product placement naar het volgende niveau tilt: met slechts enkele kliks hebje de producten die je op tv ziet in huis. Spott – het bedrijf heette vroeger Appiness - ging met imecin zee om het idee uitgebreid te testen en te optimaliseren.

Editie | september 2017

imec.livinglabs

De Spott-app blaast tv-reclame nieuw leven in De start-up Spott brengt een oplossing op de markt die productplacement naar het volgende niveau tilt: met slechts enkele kliksheb je de producten die je op tv ziet in huis. Het bedrijf ging metimec in zee om het idee uitgebreid te testen en te optimaliseren.

12/64

Page 13: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Spott. Watch. Click. Discover.

Spott speelt in op ons multitasking gedrag tijdens het tv-kijken en gebruikt een smartphone app omtv-reclame nieuw leven in te blazen. De Spott-app detecteert op basis van audio-input automatischwelk programma en welke aflevering je aan het bekijken bent. Vervolgens zie je op je smartphoneeen screenshot van je tv-scherm met daaronder een overzicht van de producten die op dat momentin beeld zijn. Het kleedje van Julia in Thuis, de blender van Jeroen Meus, het salontafeltje in Met Vierin Bed, het kan allemaal… Met slechts één klik op het product kom je in een webshop terecht. Nogeen klik later en je hebt het product besteld.

Op je smartphone zie je een overzicht van de producten uit het televisieprogramma.

Het is een reclamevorm die het ijzer smeedt wanneer hetheet is en de kijker moeiteloos op sleeptouw neemt van

inspiratie naar aankoop.

13/64

Page 14: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

De voorwaarde is wel dat het programma op voorhand door Spott geanalyseerd werd. Op ditmoment hebben ze al een heel aantal Belgische programma’s afgevinkt op hun lijstje, o.a. DagelijkseKost, Thuis, Familie, Met Vier in Bed, de Keuken van Sofie, Les Reines du Shopping, enz. Door hun tv-programma’s op deze manier interactief te maken, kunnen de zenders makkelijker potentiëleadverteerders aantrekken. Maar daarnaast creëeren ze ook een completere kijkervaring. Onderzoekvan het imec.livinglabs team toonde aan dat Spott de betrokkenheid van bepaalde kijkers verhoogt.Ze gebruiken de app niet alleen als efficiënte aankooptool, maar ook als inspiratiebron.

Spott biedt deze dienst niet alleen aan onder de noemer ‘Spott’, maar ook onder een white labelwaarbij de zenders de interface zelf in een specifiek jasje kunnen steken. En niet alleen tv-zenderszijn mogelijke klanten van Spott. De start-up mikt ook rechtstreeks op adverteerders voor hetinteractief maken van hun reclamespots. Denk bijvoorbeeld aan een reclamespotje van JBC dat je inéén klik meeneemt naar de webshop. Of een reclamefilmpje van Peugeot waarbij je met één klik eentestrit kan boeken. Met andere woorden: Spott biedt consumenten het product op een goudenschoteltje aan.

Tenslotte bezorgt de Spott-app adverteerders een aantal extra inzichten: ze krijgen een overzichtvan het aantal kijkers, het aantal mensen dat verder klikte, welke producten het meest populairwaren, enz. Op die manier kunnen ze dus het brede bereik van televisie combineren met demeetbaarheid van internetreclame.

Samen aan de startlijn: het belang van gezamenlijke innovatietrajecten

De makers van Spott zijn niet over één nacht ijs gegaan. Voor ze overgingen tot het ontwikkelen vande app, dienden ze samen met imec en de UGent bij het Vlaams Agentschap Innoveren &Ondernemen een O&O-dossier in en kregen ze 440 000 euro om hun project op poten te zetten.

Door te weten wat hun favoriete personage draagt, voelendie kijkers zich meer verbonden met dat personage en met

het programma.

14/64

Page 15: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Met een deel van dit budget ontwikkelden onderzoekers van imec - IDLab - UGent de ‘temporalslicing’ technologie met optimale keyframe selectie. Deze technologie was essentieel om Spott tedoen slagen als onderneming. Immers, om winstgevend te zijn, mag het interactief maken van eenminuut video maximum 4 minuten in beslag nemen. Maar aangezien 15 minuten video standaard uit27.000 beelden bestaat, is dit niet evident. Dankzij de ‘temporal slicing’ technologie van imec -UGent kan videomateriaal echter aanzienlijk gesimplifieerd worden – waardoor er maar 300beelden per kwartier overblijven. Bovendien worden de frames geselecteerd waarin de productenhet duidelijkst in beeld gebracht worden zodat Spott die ook optimaal kan presenteren aangebruikers. Deze 300 beelden worden dan met behulp van verschillende algoritmes gescreend omzo een tijdslijn te creëren die aan de video gelinkt wordt.

Maar niet enkel het technologische luik was belangrijk. De ontwikkelaars wilden ook zeker zijn dater een markt was voor hun app, zowel bij de eindconsument als bij de tv-zenders. Metimec.livinglabs werd daarom een test- en co-creatietraject van 18 maanden opgezet waarbij zowelconsumenten als de media-industrie (Medialaan en VRT) betrokken werden. Zo kon worden getestof mensen dit een interessante app vinden, of ze die app zouden gebruiken en zo ja, voor welkeprogramma’s. De verschillende eigenschappen van de app werden geanlyseerd en gelinkt aanbepaalde kijkersprofielen. Ook het effect op de TV-beleving (verhoogde betrokkenheid) werdgeanalyseerd. In een tweede fase werd de app getest bij een 300-tal consumenten via zowelkwalitatief als kwantitatief (via vragenlijsten) onderzoek. In een laatste fase volgde dan een opentest, waarbij de app in augustus 2015 gelanceerd werd. Het doel was om te starten met derekrutering van 10 000 consumenten en ondertussen het aanbod van interactieve video’s verder uitte bouwen. Maar door een perslek ging de bal ineens heel wat sneller aan het rollen. De Spott-appbelandde op de voorpagina van Het Laatste Nieuws en in een mum van tijd hadden 50 000gebruikers de app gedownload.

https://www.youtube.com/watch?v=CCesdDDT1gADeze video geeft meer informatie over de ontwikkeling van Spott in samenwerking met imec(vroeger iMinds).

Klik per klik de wereld veroveren

De missie van Spott is om binnen België de referentie te worden voor interactieve video.Momenteel zijn ze druk bezig om hun video-aanbod uit te breiden en de samenwerking met hetVlaamse medialandschap te versterken. Op de Vlaamse televisie wordt momenteel dagelijksongeveer vier en een half uur video aangeboden die Spott onder handen heeft genomen.

"Ondertussen werd de app al 160 000 keer gedownload en zijn er 35 000 actievegebruikers per maand. Samen zijn deze gebruikers goed voor 500 000productkliks per maand en 10 000 virtuele winkelmandjes."

15/64

Page 16: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Spott richt zijn pijlen nu ook op de internationale markt. Hun hoofdkantoor is in Aalst, maar hun 24medewerkers zitten verspreid over kantoren in Londen, Rio, Sao Paulo en Lissabon. Ze biedenmomenteel ook al interactieve tv-programma’s aan in Bazilië en tegen begin 2018 ook in Portugal enNederland. Daarnaast mikken ze voluit op online videocontent.

De aanhouder wint

Wanneer gevraagd welk advies hij andere jonge ondernemers zou geven, antwoordt Jonas DeCooman (oprichter en co-CEO van Spott) dat het vooral belangrijk is om in jezelf, je mensen en jeconcept te blijven geloven, ook bij tegenslagen.

Net zoals bij de meeste start-ups, begon het bestaan van Spott immers met vallen en opstaan. Eind2014 dienden Jonas De Cooman en Michel De Wachter (oprichter en CEO) een aanvraag in voor hetimec.istart-programma dat tech start-ups ondersteunt bij het naar de markt brengen van hun idee ofproduct, maar Spott haalde de selectie niet. Ze gaven niet op, namen de feedback ter harte enbereidden zich voor op een volgende ronde. Dit keer pakten ze het nog ambitieuzer aan enprobeerden ze een imec.icon-project binnen te halen. Imec.icon is een formule voor coöperatiefonderzoek met multidisciplinaire onderzoeksteams. Ook hier haalden ze de selectie niet. Maarenkele maanden later – en een hoop ervaring rijker – dienden ze, zoals eerder vermeld, samen metimec een O&O-project in waarbij ze bij het Vlaams Agentschap Innoveren & Ondernemen ruim 400000 euro financiering aanvroegen. Dit dossier werd wel aanvaard en vanaf dan kwam deontwikkeling van de Spott-app in een stroomversnelling terecht.

Ondertussen zet Spott de samenwerking met imec en imec - UGent (IDLab) verder, dit keer ooksamen met onderzoekers van de KU Leuven. Ze dienden een subsidieaanvraag in om de efficiëntievan de video-analyse nog verder te verhogen naar een ratio van 2 op 1, wat wil zeggen dat ze slechts2 minuten nodig zouden hebben om 1 minuut video interactief te maken.

Voor Jonas De Cooman en Michel De Wachter is 2017 een topjaar. Op korte tijd ontvingen ze eenheleboel awards. Ze kregen de gouden AMMA award (Annual Marketing and Media Award) alsbelangrijkste innovatie in het Vlaamse medialandschap in 2017. Daarnaast werden ze Ondernemingvan het Jaar (uitgereikt door het Aalstse Broeikas) én mochten ze de Start-up Award for Excellencevan DataNews in ontvangst nemen. Op internationaal vlak behaalden ze een plaats in de Disrupt100, een jaarlijkse lijst van ‘disruptieve’ bedrijven met een potentieel grote marktimpact. Spottverdiende hier een plaatsje omdat de app het potentieel heeft om een deel van het reclamebudgetvan YouTube en Facebook af te snoepen en terug naar de (nationale) tv-zenders te brengen.

16/64

Page 17: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

De bedenkers en oprichters van Spott: Michel De Wachter en Jonas De Cooman

17/64

Page 18: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Intro

Het ziet ernaar uit dat de volgende vijf jaar de boeiendste ooit worden voor flexibele elektronica.Maar dan moeten we er wel in slagen om alle mogelijkheden die de technologie biedt volop tebenutten en alle resterende obstakels uit de weg te ruimen. Uit de laboratoria klinken alvasthoopvolle geluiden: we boeken snel vooruitgang, in de juiste richting.

Editie | september 2017

Flexible electronics, Sensor solutions for IoT, Wearables

Flexibele elektronica gaatschitterende toekomsttegemoet!Welke zijn de belangrijkste uitdagingen waar flexibele elektronicamee te kampen heeft? En waarvoor zullen we het gebruiken?

18/64

Page 19: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

"Flexibele elektronica wordt gemaakt door laagjes van geschikte materialen aan te brengen op eenflexibel substraat."

"In vergelijking met traditionele siliciumchips zijn hiervoor minder processtappennodig en is een veel lagere productietemperatuur mogelijk."

Flexibele elektronica zou daardoor aanzienlijk goedkoper te produceren zijn dan de hedendaagseelektronica, zo luidt de verwachting. Bovendien zijn toepassingen rechtstreeks in vrijwel elkmateriaal en op elk formaat te integreren. Als dit allemaal lukt, staan we op de drempel van eennieuwe revolutie, want dan kunnen we elk denkbaar object slim maken.

De belangrijkste uitdaging die ons nu wacht, is onze ontluikende technologie opschalen, krachtigerén tegelijk energie-efficiënter maken. Wij weten dat dit theoretisch mogelijk is, maar in de praktijkhebben we nog heel wat geduldig zoekwerk voor de boeg.

Dit is wat we hopen te bereiken:

Kleinere transistoren en circuits met een grotere dichtheid.

In vergelijking met de siliciumchiptechnologie hebben wij tot nu toe nog maar enkele circuits metmaximaal een paar duizend transistoren gedemonstreerd. Op het domein van de flexibeleelektronica staan we nog maar aan het begin van de Wet van Moore en op termijn zou een densiteitvan 10.000 of zelfs 100.000 transistoren per vierkante centimeter haalbaar moeten zijn, tegen eenprijs van één eurocent. En dan wordt het interessant, want zo’n dichtheid maakt krachtige,innovatieve applicaties mogelijk.

Meer greep op het stroomverbruik.

Kris Myny, een senior onderzoeker op het vlak vanflexibele elektronica, vertelt wat volgens hem de

belangrijkste uitdagingen zijn in zijn onderzoeksdomein envoor welke toepassingen het zal gebruikt worden.

19/64

Page 20: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Het beste materiaal waarover we momenteel beschikken, is een dunnefilm halfgeleider van het n-type, een materiaal met vrije elektronen dat daardoor ongehinderd elektrische stromen laat lopen.Maar in tegenstelling tot bij silicium CMOS-technologie hebben we nog geen vergelijkbaar p-typemateriaal. Zo’n p-type materiaal heeft net een tekort aan elektronen en zorgt daardoor voor eentegengewicht dat de elektronenstroom in digitale circuits kan stoppen. In onze flexibele circuitslopen er dus altijd stromen tussen de stroombron en de aarding, zelfs als het circuit niets nuttigdoet. Met mijn onderzoek wil ik die lekstromen beperken, in eerste instantie met enkel n-typetransistoren. Bij complexe circuits zou het mogelijk moeten zijn om zo het stroomverbruik met eenfactor 10 tot 100 te verminderen.

De ontwikkeling van nieuwe productietechnieken en machines.

Vooral schermproducenten kijken reikhalzend uit naar de grootschalige productie van flexibeleelektronica. Hun machines zijn nu al in staat om flexibele circuits te produceren opmicrometerschaal. Maar als wij de transistoren verder willen verkleinen en circuits met een groteredensiteit fabriceren, dan moeten wij op submicrometerschaal gaan werken. Dus moeten wij eennieuwe generatie machines en productielijnen ontwikkelen. Er is nog werk aan de winkel voormachinefabrikanten!

En hoe zit het met de toepassingen? De volgende drie zou ik graag mee helpen ontwikkelen:

Displays met hoge resolutie voor plooibare, oprolbare oppervlakken, brillen of misschien zelfscontactlenzen. Voor hoogwaardige virtual reality, bijvoorbeeld, zijn kleine, dicht bij elkaar gelegenpixels nodig, een grootteorde kleiner dan wij momenteel kunnen produceren.

Wearables of pleisters die wij op onze huid kleven om onze lichaamsparameters te meten,bijvoorbeeld voor continue monitoring van wondheling, zonder dat de patiënt er iets van merkt. Oplangere termijn kunnen we zo mogelijk zelfs smartwatches vervangen.

Tags met opslagcapaciteit, sensoren en dataverwerking. Stel je voor dat we tags zoudenkunnen ontwerpen om de kwaliteit van voedsel te testen, bijvoorbeeld door ze op appels te kleven,op kaas of op een melkkarton. Zo’n tag heeft een sensor nodig, liefst met de mogelijkheid ommeerdere parameters te meten en misschien ook met enige chemische verwerking. En natuurlijk ookdataverwerkingscircuits en een batterijtje om analyses uit te voeren als de tag niet in het bereik vaneen antenne is. Is dit het begin van het Internet-of-Things op itemniveau?

"Veel van deze zaken zijn nu al mogelijk met siliciumchips en het lijkt nog eenverre droom om even gesofisticeerde flexibele elektronica te maken. Maar als wede densiteit kunnen opvoeren tot het niveau waarvan ik hoop dat het mogelijk isen als wij een Wet van Moore van de flexibele elektronica kunnen in gang zetten,dan wordt deze droom ooit werkelijkheid."

20/64

Page 21: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Biografie Kris Myny

Kris Myny behaalde zijn masteringenieurswetenschappen elektronica aan deKatholieke Hogeschool Limburg in 2002. In2004 werd hij deel van imecs onderzoeksteamen begon hij te werken aan de ontwikkeling vanrobuuste plastic elektronica. In 2013doctoreerde hij aan de KU Leuven. Intussen ishij senior onderzoeker bij imec engespecialiseerd in circuit design voor flexibeledunnefilmtransistor-circuits. Hij publiceerde enpresenteerde zijn werk in verschillendeinternationale tijdschriften en op conferentiesen komt regelmatig in het nieuws. Hij werdopgenomen in de lijst van 50 Belgische toptech-pioniers van De Tijd. Vorig jaar ontving hijde prestigieuze ERC Starting Grant van deEuropese Commissie waardoor hij zijnbaanbrekende onderzoek naardunnefilmtransistor-circuits kan verderzetten.

21/64

Page 22: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Intro

Interconnects, de bedrading in de zogenaamde back-end-of-line (BEOL) van chips, worden alsmaarcompacter bij elke nieuwe chipgeneratie. En dat leidt tot een ongewenste signaalvertraging,uitgedrukt als een toename in het product van de weerstand en de capaciteit (of RC) van deinterconnects. Daarom zoeken onderzoekers wereldwijd naar nieuwe strategieën om goedeinterconnects te maken voor de volgende chipgeneraties.

Editie | september 2017

Semiconductor technology & processing

Hoe kunnen we designaalvertraging inchipbedrading verbeteren?Imec-onderzoekers bedenken oplossingen - nieuweprocesstappen, materialen en ontwerpen - om designaalvertraging in de chipbedrading (BEOL) van volgendechipgeneraties tegen te gaan.

22/64

Page 23: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Deze oplossingen werden ook voorgesteld tijdens de IEEE International Interconnect TechnologyConference (IITC) van 2017, waar Zsolt deelnam aan een paneldiscussie over de meest beloftevollemetaal-bedrading voor de volgende generatie chips.

Signaalvertraging, een zorg voor de chipindustrie

Bij elke nieuwe technologiegeneratie wordt de schaalverkleining van transistoren alsmaarcomplexer. Daarbij komt dat de voordelen van schaalverkleining die we winnen in de zogenaamdefront-end-of-line (de transistoren) gemakkelijk teniet worden gedaan wanneer de back-end-of-line(BEOL) niet volgt. In deze BEOL worden verschillende lagen van koperdraden (Cu) – die detransistoren in de chip elektrisch met elkaar verbinden – op elkaar gestapeld. Zsolt Tokei: “Vandaagbevatten de meest geavanceerde rekenchips gemakkelijk 12 tot 15 lagen Cu-bedrading. Bij elketechnologiegeneratie (of node, dit is wanneer chiptechnologie verder verkleint) wordt ditbedradingsschema alsmaar complexer. Dat komt omdat steeds meer transistoren moetenverbonden worden met alsmaar kleinere pitch (de onderlinge afstand tussen gelijkaardigestructuren). Naarmate de dimensies kleiner worden, verkleint ook de doorsnede van de dradenwaardoor het product van de weerstand en de capaciteit (ook RC genoemd) van hetinterconnectsysteem toeneemt. En dat leidt tot een sterke signaalvertraging.”

"Deze zogenaamde RC-vertraging begon een aantal chipgeneraties geleden, en deproblemen worden steeds erger. Zo wordt een vertraging van meer dan 30%verwacht wanneer we overgaan van de 10nm naar de 7nm node."

Zsolt Tokei, Directeur van imecs Programma over Nano-Interconnects, vertelt over de nieuwste trends in het

interconnect-landschap. Hij bespreekt een aantal optiesdie een antwoord kunnen bieden op het probleem van de

RC-vertraging.

23/64

Page 24: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

De huidige procesflow voor interconnects

De dual-damescene procesflow met Cu als geleider is nog steeds de gangbare procesflow in deindustrie sinds hij midden 1990 werd ingevoerd. Een basis dual-damascene flow start met hetneerzetten van een lage-k diëlektrisch materiaal op een structuur. Deze lage-k filmen zijn ontworpenom de capaciteit en de vertraging in chips te reduceren. In een volgende stap wordt dezediëlektrische laag bedekt met een oxide en een resist, en via’s en geulen worden gevormd doormiddel van lithografie- en etsstappen. De via’s verbinden één metaallaag met de laag erboven oferonder. Daarna wordt een metallische barrièrelaag toegevoegd om te verhinderen dat Cu-atomenmigreren in de lage-k materialen. De barrièrelagen worden neergezet met de techniek van physicalvapor deposition – waarbij materialen zoals tantalum en tantalumnitride worden gebruikt – envervolgens gecoat met een Cu ‘seed’ barrière. In een laatste stap wordt Cu aangebracht op dezestructuur met de techniek van elektroplating, in een chemisch-mechanische polijst-stap (CMP).

Een volledige dual-damascene module voor de 5nm node

De halfgeleiderindustrie wil de huidige dual-damascene technologie zo lang mogelijk blijvengebruiken vooraleer op een nieuw proces over te stappen. En dat begint met stapsgewijzeveranderingen aan de huidige technologie, waardoor die tot minstens de 5nm node zou moetenstandhouden.

Zsolt Tokei: “Onze onderzoekers hebben een volledigedual-damascene module gedemonstreerd voor de 5nm

technologienode.”

24/64

Page 25: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

“In deze generatie chips wordt de BEOL enorm complex, en liggen de structuren erg dicht tegenelkaar (kleine pitches). Bijvoorbeeld, wanneer we de oppervlakte in logische chips met de helftverkleinen en een SRAM geheugencel met 60% verkleinen, hebben de poorten van de transistoreneen onderlinge afstand van slechts 42nm en hebben we een ‘first routing’ metaal met 32nm pitch (of16nm halve pitch, wat neerkomt op de helft van de afstand tussen gelijkaardige structuren). In dezeBEOL-lagen worden geulen (of trenches) gecreëerd die later opgevuld worden met metaal in eenmetallisatiestap. Om elektrisch functionele interconnects te maken, worden er zogenaamde block-lagen loodrecht aangebracht op de geulen. Eén van de vele uitdagingen bij de schaalverkleining vaninterconnects heeft te maken met de lithografie-opties. Het aanbrengen van patronen in dezecomplexe lagen kan niet langer met enkelvoudige immersielithografie en directe ets-stappenworden uitgevoerd. Dat is enkel mogelijk met multi-patterning – een erg dure en complexeoplossing waarbij meerdere belichtingsstappen gebruikt worden – hetzij met immersielithografie, ofmet EUV, of met een combinatie van immersie en EUV om één metaallaag te maken. Tijdens de IITC-conferentie demonstreerden we een volledig intregratieproces waarbij we gebruik maakten vanmulti-patterning. Hiermee konden we de metaal-block met een erg kleine pitch patroneren, en dekritische dimensie van de geul tot 12nm verkleinen bij 16nm halve pitch. We keken ook naar debetrouwbaarheid, bijvoorbeeld naar elektromigratie-problemen die veroorzaakt worden door debeweging van atomen in de interconnects. We toonden aan dat ons Cu-metallisatieschemabruikbaar is bij deze kleine dimensies, en we keken naar ruthenium (Ru) als een vervanger voor Cu.”

Cu-lijnen met heel kleine onderlinge afstand, ingebed in een lage-k materiaal. De metaal-blockswerden aangebracht door middel van een toon-inversie-flow.

Voorbij de 5nm technologienode...

Voor kleinere technologienodes (kleiner dan 5nm) bekijkt het team van Zsolt Tokei een veelheid aanopties. Zo onderzoeken ze nieuwe materialen voor geleiders en diëlektrica, barrièrelagen, via’s ennieuwe manieren om ze te deponeren; innovatieve BEOL-architecturen om 2,5D/3D-structuren temaken; nieuwe schema’s om patronen aan te brengen; co-optimalisatie van systeem en technologie,enz.

25/64

Page 26: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Zsolt Tokei: “Zo maken we meer en meer gebruik van zogenaamde scaling boosters, zoals zelf-alignerende via’s, om fabricageprocessen te ontwikkelen en tegelijk de RC-vertraging onder controlete houden. Het aligneren van via’s, die de verschillende lagen onderling verbinden, is een kritischestap in het BEOL-proces. Door deze alignering wordt immers de oppervlakte bepaald diebeschikbaar is voor het onderlinge contact tussen de interconnectlagen. Het verkeerd alignerenheeft een invloed op de weerstand en de betrouwbaarheid van de interconnects. Wij hebbenaangetoond dat het nodig is om zelf-alignerende via’s te gebruiken om onze overlap-specificaties tehalen. We konden een procesflow ontwikkelen voor 12nm halve-pitch structuren.”

Ook zelf-assemblerende monolagen (SAMs) bieden nieuwe mogelijkheden. SAMs opgebouwd uitsub-1nm organische ketens en getermineerd met de juiste functionele groepen, kunnen helpen omde dunne-film diëlektrica en metaalinterfaces te ‘engineeren’, en kunnen diffusie aan grensvlakkenverhinderen. Zsolt Tokei: “Er wordt al tien jaar onderzoek gedaan naar het gebruik van SAMs in deBEOL.”

“Onze onderzoekers hebben de impact van deze SAMs op de performantie van de interconnects ende schaalbaarheid van de procesflow onderzocht. De SAMs leidden tot een betere interface en eendunnere barrière, waardoor de onderzoekers een reductie van ongeveer 18% konden aantonen in deRC van 22nm halve-pitch dual-damascene interconnects.”

In een conventionele BEOL-metallisatiestap wordt een barrièrelaag gecoat met een Cu ‘seed’barrière en deze structuur wordt met de techniek van elektroplating bedekt met laag-resistief Cudat dienst doet als geleider. Maar wanneer we overgaan naar sub-10nm interconnects, neemt deweerstand van Cu verder toe. Tegelijk neemt ook de diffusiebarrière – die erg resistief is en moeilijkte schalen – alsmaar meer plaats in, waardoor de totale weerstand van de barrière/Cu-structuurtoeneemt. Zsolt Tokei: “Daarom kijken we naar alternatieve metalen die Cu mogelijk kunnenvervangen, en die geen diffusiebarrière nodig hebben. Onder de mogelijke kandidaten, zoals Co, Ni,Mo enz, zijn vooral de metalen die tot de groep van platina behoren erg beloftevol. Dat komt doorhun lage bulk-weerstand en hun weerstand tegen oxidatie. Ze hebben ook een hoog smeltpunt, watkan leiden tot een beter elektromigratie-gedrag.”

“Wij hebben dit veelbelovend concept nu van lab naar fabgebracht, en we hebben de SAMs geïntegreerd in een

metallisatie-schema op een volledige wafer.”

26/64

Page 27: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

"Ons onderzoeksteam is er in geslaagd om Ru nanodraden te maken met een

doorsnede van 58nm2. De nanodraden vertonen een lage resistiviteit en blijkenerg robuust te zijn. Zo bleken ze in staat te zijn om hoge stromen te geleiden, met

stroomwaarden (fusing currents) tot 720Ma/cm2."

Tijdsafhankelijk gedrag van Ru nanodraden onder thermo-elektrische spanning.

Zsolt Tokei was uitgenodigd om tijdens de IITC-conferentie van 2017 deel te nemen aan eenpaneldiscussie. Deze werd georganiseerd door Applied Materials om te discussiëren over de laatsteontwikkelingen in de BEOL bij hele kleine nodes, over de uitdagingen en problemen die bij deze heelerg kleine dimensies optreden en over nieuwe eisen die door de toepassingen aan de BEOL gesteldworden. Gerenommeerde sprekers uit het technisch veld keken naar haalbare oplossingen om dehuidige technologie te verlengen, en naar alternatieve opties. Zsolt Tokei: “Uit de discussie isduidelijk gebleken dat innovatie in de geleiders het grootste onmiddellijke voordeel kan bieden. Datvormt de drijfveer om Cu te vervangen in specifieke metallisatieniveaus. Andere opties – zoalsinnovaties in diëlektrica, functionaliteit in de BEOL of 2D materialen – blijven interessante pistesvoor verder onderzoek.”

Vandaag worden signalen overgebracht door voortplanting van elektronen in geleiders. Een optievoor de verdere toekomst is te werken met zogenaamde spingolven in geleiders als alternatiefsignaaltransport.

27/64

Page 28: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Bijkomende functionaliteit toevoegen aan de BEOL

In de toekomst worden mogelijk meer en meer technologie-opties bepaald door wat het systeemof zelfs de applicatie vereisen.

"Op die manier zouden aparte technologieën kunnen ontstaan voor bv. krachtigeberekeningen, laagvermogen mobiele communicatie, chips voor medischetoepassingen of voor IoT-sensoren."

In dezelfde context onderzoekt imec de voordelen om bijkomende functionaliteit aan de BEOL toete voegen.

Zsolt Tokei: “Meer specifiek bekijken we momenteel de mogelijkheid om dunne-film organischetransistoren – met typisch een lage lekstroom – te integreren in het interconnect-circuit van SiFinFETs. Het mogelijke voordeel van zo’n integratie zijn het lagere vermogenverbruik en de kleinereoppervlakte.” Een groot aantal circuits kan voordeel halen uit deze hybride processing, zoalsdraagbare toepassingen, eDRAM-geheugens, beeldschermen en FPGA-toepassingen. Zsolt Tokei: “Alsconcreet voorbeeld voegen we momenteel imec’s expertise in BEOL-technologieën samen metonze expertise in dunne-film gebaseerde flat-panel beeldschermen, waardoor opportuniteitenontstaan voor nieuwe toepassingen...”

Meer weten?

• Zsolt Tokei vertelde over dit onderwerp tijdens het imec technology forum (ITF) 2017 USA. Wil jegraag aanwezig zijn op een van de volgende ITFs, surf dan naar de ITF website voor meer info.

• Dit artikel is een compilatie van 4 IITC papers. Als je deze papers graag ontvangt, mail dan naar [email protected]

28/64

Page 29: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Biografie Zsolt Tokei

Zsolt Tokei is Distinguished Member ofTechnical Staff Interconnects bij imec. Hijvervoegde imec in 1999 en bekleedde ersindsdien verschillende technische posities.Eerst als procesingenieur en onderzoeker in hetdomein van koper/lage-k interconnects, endaarna als hoofd van de metaalgroep. Laterwerd hij Principal Scientist, ProgrammadirecteurNano-Interconnects en, in 2016, DistinguishedMember of Technical Staff Interconnect. In1994 behaalde hij een M.S. in de fysica aan deUniversity Kossuth in Debrecen, Hongarije. Inhet kader van een thesis die werd uitgevoerdaan zowel de Hongaarse University Kossuth ende Franse University Aix Marseille-III behaaldehij zijn PhD (1997) in de fysica enmateriaalwetenschappen. In 1998 ging hij alspostdoctoraal onderzoeker aan de slag bij hetMax-Planck Instituut van Düsseldorf, Duitsland.Sinds hij bij imec werkt, richt hij zich opverschillende aspecten van interconnects, zoalsschaalverkleining, metallisatie, elektrischekarakterisatie, module-integratie,betrouwbaarheid en systeemaspecten.

29/64

Page 30: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Intro

Gezondheidsfreaks dragen een fitnesstracker rond hun pols, maar ook voor de non-freaks is er ietsmoois op komst. Door sensor- en radartechnologie te integreren in autostoelen, zetels enkantoorruimten kunnen je ademhaling, hartslag en elektrocardiogram (ECG) discreet gemonitordworden. De automobielindustrie is alvast zeer enthousiast omdat dergelijke technologie (indirect)veel ongevallen kan helpen voorkomen. Maar niet alleen dat: aangezien we steeds meer tijddoorbrengen in de wagen is het gewoon ook de ideale plaats om je dagelijkse gezondheidscheck uitte voeren.

Editie | september 2017

Smart Health, Image sensors and vision systems, Radar technology, Sustainability

Je dagelijksegezondheidscheck krijg je inde wagenImec ontwikkelt capacitieve, optische en radartechnologie om teintegreren in je omgeving om zo – onmerkbaar – je gezondheid techecken.

30/64

Page 31: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Iedereen zijn gezondheidstracker?

Volgens het internationale studiebureau IDC zullen er in 2017 meer dan 125 miljoen wearablesverkocht worden, een toename van 20% t.o.v. 2016. En tegen 2021 zou dit aantal nog verdubbelen.Onder de gebruikers zien we vooral mensen die bewust bezig zijn met hun gezondheid. Als zebijvoorbeeld hun gedrag willen veranderen – meer bewegen, gewicht verliezen – kan zo’n wearablemotiverend werken, zeker voor een bepaalde periode.

Maar het blijft een feit dat een aanzienlijk deel van de bevolking geen wearable wil of – denk aanchirurgen, brandweerlieden, machine-operatoren – mag dragen. In sommige gevallen zou het dushandig zijn om gezondheidsparameters te meten zonder hiervoor een wearable nodig te hebben.

Zitten en liggen voor een betere gezondheid

Denk bv. aan een wagen. Stel dat je sensoren kan integreren in de autostoel, het stuur en hetdashboard – zodat je ademhaling, bloeddruk, hartslag en hartactiviteit continu gemeten kunnenworden. Eerst en vooral kunnen dan veel ongelukken vermeden worden, door het tijdig opsporenvan slaperigheid, stress of hartproblemen. Bijvoorbeeld voor zelfrijdende wagens zijn deze metingeneen must omdat de automatische piloot zeker moet kunnen zijn dat hij in bepaalde situaties op eenalerte bestuurder kan rekenen. En, wanneer een ongeluk dan toch niet vermeden kan worden,kunnen de sensoren de gezondheidstoestand van de bestuurder en passagiers nagaan enautomatisch doorsturen naar de hulpdiensten. Tenslotte kan je autostoel je dagelijkse check-upuitvoeren en je wekelijks een rapport sturen met je waarden.

We spraken met Chris Van Hoof, directeur wearablehealthcare en Tom Torfs, ingenieur biomedical and wireless

systems bij imec, en ontdekten hoe ze capacitieve,optische en radartechnologie inzetten om unieke ‘beyond

wearables’-toepassingen mogelijk te maken.

31/64

Page 32: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Drie ‘beyond wearables’ technologieën

Imec zet in op drie technologieën om zo’n ‘beyond wearables’-tijdperk mogelijk te maken:capacitieve, radar en hyperspectrale sensortechnologie.

1. Capacitieve sensoren

Imec onderzoekers integreerden capacitieve sensoren op verschillende plaatsen in een bureaustoelen een autozetel om ECG-metingen te doen en ademhaling te detecteren, doorheen kleding. Ditprincipe is niet nieuw, maar de technologie werd nog niet eerder gebruikt in praktische toepassingenomdat de kwaliteit van de metingen het liet afweten wanneer de persoon in de stoel beweegt of alsde auto over een slecht wegdek rijdt. Het was dus een kwestie van deze variabele betrouwbaarheidaan te pakken zodat real-life toepassingen mogelijk worden.

De oplossing ligt in het gebruik van slimme algoritmes. Allereerst kunnen die bijsturen/compenseren wanneer bewegingen en artefacten gedetecteerd worden en zo de metingenbetrouwbaarder maken. Ten tweede kunnen algoritmes het systeem adaptief maken. Dit betekentdat, in goede omstandigheden, een (ECG-)signaal gemeten wordt dat van medische kwaliteit is maardat, in minder goede omstandigheden, de sensoren overgaan tot een robuuste modus en ruweremetingen doen. Je zal dan bijvoorbeeld nog wel de hartslag kunnen meten, maar geen perfecte ECG-grafiek krijgen. De variabele betrouwbaarheid wordt meegenomen in de metingen en wordt ookgecommuniceerd – samen met de meetresultaten.

Dezelfde sensoren kan je trouwens ook integreren in jebureaustoel op kantoor, in de zetel thuis, in een

ziekenhuisbed; of in het wiegje van je baby of zelfs decouveuses op de neonatale afdeling.

32/64

Page 33: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Capacitieve sensoren kunnen worden geïntegreerd in een zetel, bed, bureau- of autostoel. Imecontwikkelde een systeem dat tot 64 sensoren kan ondersteunen. Als je capacitieve sensoren wilgaan gebruiken om ademhaling en hartactiviteit te meten, in praktische toepassingen, is hetbelangrijk om ook de betrouwbaarheid van de metingen te registreren.

2. Radar

Imec gebruikt CMOS-technologie om compacte en goedkope radarmodules te maken. Imecs79GHz-radarmodule, bijvoorbeeld, kan ingezet worden voor car-to-car communicatie. Maarradartechnologie kan ook gebruikt worden om hartslag en ademhaling te meten. Er zijn al radars opde markt die dergelijke parameters kunnen meten bij één stilstaande persoon. Imec-onderzoekerswillen echter een stapje verder gaan en verschillende personen in een ruimte opmeten, zelfs als zebewegen. Ook hier krijg je af te rekenen met een variabele betrouwbaarheid.

Misschien meet je zo – tijdens je rit naar het werk – 15minuten aan slechte kwaliteit en 45 minuten aan goede

kwaliteit. Zolang je dit weet, is dit een heel bruikbaarresultaat. Dit is heel anders dan bv. bij de huidige

fitnesstrackers die continu een waarde geven voor jehartslag zonder aan te geven hoe betrouwbaar die meting

wel is.

33/64

Page 34: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

De onderzoekers slaagden erin om met een 5-7GHz radar hartslag en ademhaling te meten van tweeverschillende personen in een ruimte, op 2m afstand van de radar. Net als bij de capacitievesensoren worden ook hier slimme algoritmes ingezet om de variabele betrouwbaarheid aan tepakken en dit geen belemmering te laten zijn voor praktische toepassingen. De radar die in hetexperiment gebruikt werd, is nog vrij groot en dient voornamelijk om het principe te demonsteren.Uiteindelijk moet een veel kleinere radarmodule gebruikt worden die vrijwel onzichtbaargeïntegreerd kan worden in bv. een kantoorruimte of in het dashboard van een wagen. Eénradarmodule per ruimte is voldoende om verschillende personen op te meten.

In parallel werken de collega’s van het radarteam aan een nieuw type radar dat werkt bij 140GHz.Deze is zeer compact doordat de antennes heel klein zijn en het volledige systeem geïntegreerd isop één chip. Met deze radar zal zowel de afstand als de richting van een persoon ten opzichte vande radar gemeten kunnen worden, waardoor de metingen voor verschillende personen in eenruimte nog nauwkeuriger zullen zijn.

3. Hyperspectrale optische sensoren

Hyperspectrale camera’s detecteren het gereflecteerde licht van objecten, en dat in zeer fijnegolflengtebanden. Deze camera’s kunnen onder meer gebruikt worden om de kwaliteit van voedingte controleren, de samenstelling van objecten, enz. Imec ontwikkelt hyperspectrale camera’s opbasis van CMOS-technologie waardoor ze veel compacter en goedkoper zijn dan de types dievandaag gebruikt worden. Hierdoor gaan ze veel breder inzetbaar worden.

Met gewone RGB-camera’s kan je onder bepaalde omstandigheden al iemands hartslag enademhaling meten. Met hyperspectrale camera’s kan je dit ook en wel zeer nauwkeurig; en er kannog meer: bv. het zuurstofgehalte in iemands bloed meten. Dit kan bv. nuttig zijn in ziekenhuizen, ofvoor babymonitoring thuis. Nu heb je al babyfoons met een gewone camera, maar in de toekomstkan dit voor enkele euro’s extra een hyperspectrale camera zijn.

Sensors combineren voor gezond autorijden, werken, ...

Door bovenstaande technieken te combineren – zogenaamde sensorfusie – worden betrouwbaremetingen mogelijk. Bijvoorbeeld: capacitieve sensoren kunnen in de autostoel gebruikt worden voorECG-metingen en ademhaling. Maar als de bestuurder een dikke trui of jas draagt, wordt datmoeilijker. Door ook een radar te integreren in het dashboard, voor hartslag en ademhaling, wordthet mogelijk om de metingen te combineren en zo tot een eindresultaat te komen dat in alleomstandigheden bruikbaar is. In een kantoor kunnen capacitieve sensoren dan weer verwerktworden in de bureaustoel terwijl er een radar of optische sensoren in de laptop kunnen zitten. Ineen huiskamer kan een zetel met capacitieve sensoren gebruikt worden in combinatie met een tv-scherm of verlichtingspunt met radar of optische sensoren. In een (ziekenhuis)bed kunnencapacitieve sensoren in de matras geïntegreerd worden. Samen met fabrikanten van dergelijkeproducten willen we nu nagaan hoe deze technologie voor gezondheidsmetingen verder nuttig kanworden ingezet.

34/64

Page 35: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Bovendien opent dit de deur naar nieuwe toepassingen buiten het ziekenhuis – voor het opvolgenvan chauffeurs of piloten bijvoorbeeld, of voor gebruik in de thuiszorg waar vroege detectie vanbijvoorbeeld hartproblemen vele mensenlevens kan redden.

Door verschillende meettechnieken te combineren – zogenaamde ‘sensor fusion’ – wordenbetrouwbare metingen mogelijk, voor een brede waaier aan toepassingen.

Het is uiteraard niet de bedoeling om de bestaandemedische meetinfrastructuur in een ziekenhuis te

vervangen door deze sensoren. Bekijk het eerder als eenaanvulling, waarbij de sensoren toelaten om

lichaamsparameters ten allen tijde op te meten – zelfsdaar waar dit vandaag nog niet kan of niet praktisch is.

35/64

Page 36: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Meer weten?

• Dit onderzoek kadert in het imec.iChange-programma. Hierin wordt hardware en softwareontwikkeld voor wearables en ‘beyond wearables’. Eén voorbeeld is de door imec ontwikkeldeMUSEIC-chipfamilie die uniek is omwille van de compactheid, het lage verbruik en de lageproductiekost. Vandaag vooral ontwikkeld voor contactmetingen en gebruikt in bv. pleisters,armbanden en headsets, worden deze chips nu aangepast zodat ze ook non-contactmetingenaankunnen.

• Wil je graag de technische paper "Robust wireless capacitive ECG system with adaptive signalquality and motion artifact reduction," (2016 IEEE International Symposium on MedicalMeasurements and Applications) lezen, neem dan contact op via [email protected]

• Contacteer Chris Van Hoof via [email protected] en Tom Torfs via [email protected]

Biografie Chris Van Hoof

Chris Van Hoof leidt imecs personal healthR&D-activiteiten in Leuven, Eindhoven en Gentwaar de onderzoeksteams innovatieveoplossingen creëren voor artsen, patiënten envoor diagnose, preventie en coaching. Chrishoudt ervan dingen te maken die echt werken:naast het creëren van talloze werkendeprototypes voor klanten heeft zijn werk geleidtot 5 imec spin-offs (4 in het domein van degezondheidszorg). Hij heeft meer dan 600publicaties op zijn naam staan en was al meerdan 100 keer aanwezig als gastspreker opinternationale congressen. Hij is tevensprofessor aan het ESAT departement van de KULeuven.

36/64

Page 37: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Biografie Tom Torfs

Tom Torfs stuurt de activiteiten op non-contact health sensing binnen het personalhealth team. Hij behaalde zijningenieursdiploma elektronica in 2001 van KIHDe Nayer en een masterdiploma inbiomedische technologie van de KU Leuven in2010. Hij werkt sinds 2001 bij imec alssysteemonderzoeker en -architect. Daarbijontwikkelde hij verschillende compactedraadloze systemen, bouwend op imec’s sensor,draadloze en packaging technologie, met eenfocus op sensoren voor biomedischeapplicaties en body area networks. Hij is(co-)auteur van meer dan 50 publicaties, 12 alseerste auteur en 2 patenten.

37/64

Page 38: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Intro

Nanodraad-veldeffect-transistoren (nanodraad-FETs) in een verticale configuratie beloven dehuidige chiptechnologie tot haar uiterste schalingslimieten te drijven. Ze nemen maar een kleineoppervlakte in en zijn toch zeer performant, waardoor ze zouden kunnen gebruikt worden alsbouwblok voor erg compacte static random access memory (SRAM)-geheugencellen. In dezetoepassing kunnen ze ook een belangrijke rol spelen bij hybride schaalverkleining – een nieuwemanier van chip-schaling waarin niet één maar verschillende types transistorarchitecturen ineenzelfde systeem-op-chip worden geïntegreerd.

In dit artikel belichten Nadine Collaert (distinguished member of technical staff bij imec), AnabelaVeloso (principal member of technical staff bij imec) en Trong Huynh-Bao (R&D engineer bij imec) demogelijkheden van verticale nanodraad-FETs. Ze bespreken ook de integratieroutes voor dit typetransistoren en hebben het over de ‘super-schaling’ van SRAM-cellen.

Editie | september 2017

Semiconductor technology & processing

De verticale nanodraad-transistor: bouwsteen voorcompacte SRAM-geheugencellenVerticale nanodraad-veldeffect-transistoren (nanodraad-FETs)hebben veel mogelijkheden, ze kunnen bv. gebruikt worden voorde ‘super-schaling’ van SRAM-cellen.

38/64

Page 39: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Hybride schaalverkleining

De traditionele schaalverkleining van transistoren is nog altijd één van de fundamenten van dehalfgeleiderindustrie sinds Gordon Moore in 1965 zijn Wet van Moore voorstelde. Maar recent is ernog een andere trend in de technologie-roadmap verschenen: hybride schaalverkleining – ook welgehybridiseerde schaalverkleining, heterogene schaling of heterogene integratie genoemd.

"Het grote verschil met traditionele transistor-schaling is dat hybrideschaalverkleining niet langer één transistorarchitectuur gebruikt om het helesysteem op te bouwen."

In de plaats daarvan worden er verschillende architecturen ingezet voor verschillende onderdelenvan het systeem-op-chip, afhankelijk van hun functie in het systeem. Zo zou bv. magnetoresistiveRAM (MRAM) gebruikt kunnen worden voor het embedded cachegeheugen, sterk geschaaldeFinFETs voor de meest performante centrale verwerkingseenheden (CPU cores) en spin-logischetransistoren voor de ultralaag-vermogen functies. In de context van hybride schaalverkleining zou erook voor de verticale nanodraad-FET een belangrijke rol zijn weggelegd. Zoals imec onlangsaantoonde, is het een beloftevolle technologie voor het maken van erg compacte SRAM-geheugencellen.

De verticale nanodraad-FET

Gate-all-around (GAA) nanodraad/nanosheet FETs zijn in zekere mate een natuurlijke evolutie vande huidige FinFET-technologie. In een nanodraad-FET wordt het dunne geleidingskanaal van detransistor (de nanodraad) volledig omgeven door de poort – vandaar de benaming ‘gate-all-around’.Daardoor kunnen de korte-kanaals-elektrostatische effecten (SCE) beter gecontroleerd worden, waterg belangrijk is voor de meer geavanceerde technologienodes. Met deze technologie zou ook dedichtheid van de transistoren verder geschaald kunnen worden, wat met andere architecturenmoeilijker gaat door problemen met het schalen van de poort-pitch (de onderlinge afstand tussende poorten van de transistoren).

Nanodraad-FETs kunnen zowel in een laterale als in een verticale configuratie geïmplementeerdworden. Nanodraad-transistoren in een laterale configuratie bevinden zich echter in eentweedimensionale layout, waardoor ook hun verdere schaalverkleining uiteindelijk op fysischegrenzen zal stuiten. Zo zal bv. de plaats die beschikbaar is om de poorten en de contacten teplaatsen, te klein worden. Ook zullen in de back-end-of-line – waar de transistoren onderling metelkaar verbonden worden door interconnects – te veel metaaldraden in een te kleine ruimteaanleiding geven tot een ‘congestie’ in de bedrading.

39/64

Page 40: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

En daar zouden verticale GAA nanodraad-FETs een interessante rol kunnen spelen. Met dezetransistoren gaan we van een 2D- naar een 3D-layout-configuratie, waarbij de lengte van de poortverticaal gedefinieerd wordt. Een dergelijke disruptieve innovatie vraagt zeker om een co-optimalisatie van processing en ontwerp al vroeg in de ontwerpfase, maar brengt ook nieuweopportuniteiten.

Daardoor kan de poortlengte meer relaxed worden zonder daarom een grotere oppervlakte van dewafer te verbruiken. Ook de diameter van de nanodraad kan wat groter gemaakt worden terwijltoch de controle over de korte-kanaal-effecten behouden blijft. Beide aspecten zijn voordeligvanuit het standpunt van variabiliteit.

Schematische voorstellingen van (links) de laterale nanodraad-FET met één of twee verticaalgestapelde laterale nanodraden, en (rechts) de verticale nanodraad-FET.

"Een meer relaxte afmeting van de nanodraad kan ook voordelig zijn voor hoge-mobiliteits-transistoren die in het geleidingskanaal germanium of III-V-materialengebruiken als alternatief voor silicium."

Een belangrijk voordeel is dat de lengte van de poort indeze configuratie niet beperkt wordt door de voetafdruk

van de transistor.

40/64

Page 41: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Deze hoge-mobiliteits kanaal-materialen beloven een lager vermogenverbruik van de transistordoor een verlaging van de werkspanning, en dit met behoud (of zelfs verbetering) van deperformantie. Maar theoretische studies voorspellen dat bij kleinere diameters van de nanodraad demobiliteit zou afnemen, waardoor het voordeel van deze hoge-mobiliteitsmaterialen verloren gaat.Dit probleem kan worden opgelost met nanodraadjes in een verticale configuratie, wat meer spelingtoelaat in hun afmetingen.

Met de verticale nanodraad-transistor zouden ook het vermogenverbruik en de parasitairecapaciteiten en weerstanden (RC parasitics) verbeteren.

"Dat blijkt onder meer uit een vergelijkende analyse die imec maakte tussen FinFETs (met drievoudige poort), laterale nanodraad-FETs en verticalenanodraad-FETs."

Voor de 5nm technologienode vertonen de verticale nanodraad-FETs lagere waarden voor deparasitaire capaciteit en weerstand dan de andere twee architecturen. Zo worden veel grotere ‘RCparasitics’ gemeten bij laterale nanodraad-FETs waarbij meerdere horizontale nanodraadjes verticaalgestapeld worden om een verhoogde aandrijfstroom te bereiken. Berekeningen tonen ook aan datde verticale nanodraad-FETs het beter doen op het gebied van vermogenverbruik. Door de toenamevan het aantal draagbare toepassingen is laag vermogenverbruik een erg belangrijke factorgeworden.

Compacte SRAM-cellen

Het relaxeren van de poortlengte blijkt ook een belangrijke parameter te zijn voor het optimaliserenvan procesvariabiliteit, een kritische factor bij de schaalverkleining van SRAM-cellen. SRAM-cellenbestaan typisch uit 6 transistoren. Door te spelen met de poortlengte van één of meerdere van dezetransistoren kunnen vaak betere en stabielere SRAM-cellen gemaakt worden. Maar wanneer lateralenanodraad-transistoren gebruikt worden voor de fabricage van de SRAM-cel, dan heeft eenverandering van de poortlengte impact op de voetafdruk van de cel op de wafer.

41/64

Page 42: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Door de zeer goede verhouding tussen performantie en oppervlakte kunnen de SRAM-cellen ookkleiner gemaakt worden. Voor 5nm ontwerpregels berekende imec een 30% kleinere oppervlaktevoor een SRAM-bitcel met 6 transistoren opgebouwd uit verticale nanodraad-FETs, in vergelijkingmet een SRAM-cel gemaakt van laterale nanodraad-FETs. Deze sterk geschaalde SRAM-cellenvertonen ook een betere lees- en schrijf-stabiliteit, een lagere minimale werkspanning en lagere lek-stromen in standby-mode.

Schematische voorstelling van een compacte SRAM-cel met verticale nanodraad-transistoren; deoppervlakte kan tot 30% kleiner worden in vergelijking met een SRAM-cel die opgebouwd is uitlaterale nanodraad-transistoren.

Door verticale nanodraad-FETs te gebruiken kan depoortlengte groter gemaakt worden om de performantieen de stabiliteit van de SRAM-cel te verbeteren, zonder

daarbij meer oppervlakte te verbruiken.

42/64

Page 43: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Transistor-integratie: de ‘kanaal-eerst’-benadering

Vanuit integratiestandpunt is de zogenaamde ‘channel-last’-methode (het kanaal laatst) de meesteenvoudige manier om verticale nanodraad-transistoren te maken. Deze werkwijze wordt bv.gebruikt om nanodraad-structuren in geheugentoepassingen te integreren. In een ‘channel-last’-benadering wordt er eerst een gat geëtst doorheen een gelaagde stapel. Nadien wordt dit gatopgevuld met het nodige materiaal door middel van selectieve epitaxiale groei en een chemisch-mechanische polijststap (CMP). Maar voor logische en SRAM-toepassingen heeft deze route tweegrote nadelen: zowel de groei van hoge-kwaliteitskanalen (defect-vrij) als de dopering van denanodraadjes – wat nodig is voor de junctievorming in logische toepassingen – vormen eenuitdaging.

"Daarom heeft imec tot nu toe gebruik gemaakt van de ‘kanaal-eerst’-benadering,wat leidt tot een betere kwaliteit van de kanalen en een grotere flexibiliteit in dekeuze van de materialen (bv. Si of hoge-mobiliteits kanaal-materialen)."

In de ‘kanaal-eerst’-benadering worden er nanodraad-pillaartjes gevormd en vindt de doperingplaats vóór alle andere proces-stappen (zoals isolatie, poort- en contactvorming). Het doperen vande Si-nanodraadjes gebeurt door drie gestapelde te lagen te groeien in één draad, elk met eenverschillende doperingsconcentratie voor een bepaald transistortype (nMOS/pMOS). Eeninteressante optie voor de fabricage van de verticale nanodraad-FETs is het gebruik van junctielozetransistoren. Aangezien in deze transistoren geen juncties nodig zijn, is het fabricageproces veeleenvoudiger.

Transmissie-elektron microscopie (TEM) beeld, waarbij de verticale draadjes in doorsnede getoondworden na de volledige fabricage van de transistoren.

43/64

Page 44: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Toekomst: verticaal gestapelde verticale nanodraad-FETs, de weg naar super-geschaalde SRAM-cellen

De integratie van nanodraadjes in een verticale architectuur is een veelbelovende manier om ergcompacte SRAM-cellen te maken.

Imec heeft een dergelijk nieuw SRAM-cel-ontwerp onderzocht, waarbij een SRAM-cel met 6transistoren gestapeld wordt op een andere 6-transistor SRAM-cel. Daarbij worden telkens tweetransistoren van hetzelfde doperingstype gestapeld. Een interconnectlaagje wordt verticaalgedefinieerd tussen de twee poortniveaus. Simulaties met dit ontwerp tonen eenoppervlakteverkleining (per bit) van 39% ten opzichte van SRAM-ontwerpen die maar één niveauvan verticale nanodraad-FETs hebben. Dit nieuwe, sterk geschaalde 3D cel-ontwerp zou daarbij nietinboeten aan performantie. Samengevat vormt het stapelen van verticale nanodraad-transistoreneen veelbelovende route naar hoog-performante ‘super-geschaalde’ SRAM-cellen.

Op langere termijn kunnen we nog een stap verder gaandoor ook deze verticale transistoren op elkaar te stapelen.

44/64

Page 45: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

SRAM-cel-ontwerp waarbij twee verticale nanodraad-FETs verticaal op elkaar gestapeld worden zodat ze hetzelfde type dopering hebben voor bron en afvoer.

Meer weten?

• Lees ‘Vertical nanowire FET integration and device aspects’ van A. Veloso et al., ECS Transactions, 72(4) 31-42 (2016)

• Lees ‘Challenges and opportunities of vertical FET devices using 3D circuit design layout’van A. Veloso et al., SOI-3D-Subthreshold Microelectronics Technology Unified Conference (S3S),2016 IEEE

45/64

Page 46: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Biografie Anabela Veloso

Anabela Veloso behaalde in 1996 een M.Sc. inde ingenieurswetenschappen (toegepastenatuurkunde, 5 jaar) aan het Instituto SuperiorTécnico (IST)-Technical University of Lisbon,Portugal. Tot 2001 deed ze voor haar doctoraatonderzoek naar geavanceerde magneetkoppen(Ph.D. in 2002 aan het INESC-IST, Portugal, incl.een internship aan het Storage TechnologyCorporation, Louisville, Colorado, USA in2000). Anabela werkt sinds 2001 als principalengineer bij imec, Leuven, België. Haar huidigeinteresses gaan uit naar de domeinen vangeavanceerde CMOS transistor-fysica,karakterisatie en technologie, waarbij ze hetnanodraad-transistor project leidt alsonderdeel van het imec Core CMOS Logicprogramma. Ze is auteur en co-auteur van meerdan 200 papers gepubliceerd in internationaleconferentieproceedings en technische journals(peer reviewed), en in 2014-2015 was ze lid vande IEDM Process and ManufacturingTechnology (PMT) commissie.

Biografie Trong Huynh-Bao

Trong Huynh-Bao ontving in 2012 de M.Sc.degree (met summa cum laude) van dePolitecnico di Torino, Italië. In 2017 behaalde hijzijn Ph.D. (met de grootste onderscheiding) aanimec, Leuven en de Vrije Universiteit Brusselwaar hij onderzoek deed naar Design-Technology Co-Optimization (DTCO) vanverticale gate-all-around transistoren voor desub-5nm CMOS-generaties. Sinds 2017 werkt hijals R&D engineer bij imec, waar hij zich richt opde verschillende aspecten van DTCO voorsub-10nm nodes, embedded SRAM, opkomendegeheugentechnologieën en circuit-ontwerp‘enablers’ om de Wet van Moore te verlengen.

46/64

Page 47: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Biografie Nadine Collaert

Nadine Collaert ontving haar M.Sc. en Ph.D.degrees in de Elektrotechniek van hetdepartement ESAT, KU Leuven, België, in 1995en 2000, respectievelijk. Sindsdien is zebetrokken in de theorie, het ontwerp en detechnologie van FinFET-transistoren,opkomende geheugentechnologieën,transducers voor biomedische toepassingen ende integratie en karakterisatie van bio-compatibele materialen (zoals koolstof-gebaseerde materialen). Van 2012 tot april 2016was ze programma-manager van het imecLOGIC-programma, waarbij ze zich vooraltoelegde op hoge-mobiliteitskanalen, TFETs ennanodraad-transistoren. Sinds april 2016 is zedistinguished member of technical staff,verantwoordelijk voor het onderzoek naarnieuwe CMOS schalingsmethodes, diegebaseerd zijn op de heterogene integratie vannieuwe materialen met Si en nieuwe ‘materialenabled device en system approaches’ om defunctionaliteit te verhogen. Ze is auteur en co-auteur van meer dan 300 papers ininternationale journals enconferentieproceedings, en ze heeft meer dan10 patenten in het domein vantransistorontwerp en procestechnologie ophaar naam staan. Ze was lid van de CDT-commissie van de IEDM-conferentie en ze isnog steeds lid van programma-commissies vaninternationale conferenties zoals ESSDERC,ULIS/EUROSOI en het VLSI TechnologySymposium.

47/64

Page 48: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Inleiding

Dankzij 3D-chips kunnen we onze elektronica veel compacter, slimmer en goedkoper maken. Maar,zoals elke nieuwe technologie, komt ook deze met een nieuwe set betrouwbaarheidsproblemen enfalingsmechanismen. Zo kunnen er bv. kortsluitingen optreden in de ‘through-silicon vias’ (TSVs), deverbindingen tussen de chips.

Imec-onderzoekers hebben een nieuwe techniek ontwikkeld waarmee je snel deze fouten kanopsporen én lokaliseren, en dit terwijl de chips nog op de siliciumschijf zitten. Bovendien is detechniek niet-destructief en vereist het geen speciale apparatuur.

Editie | september 2017

Semiconductor technology & processing, Heterogeneous integration, 3D systemintegration

Nieuwe techniek speurt naarfouten in 3D-chips Imec-onderzoekers hebben een nieuwe techniek ontwikkeld,LICA, waarmee je snel fouten kan opsporen én lokaliseren in de‘through-silicon vias’ (TSVs), de verbindingen tussen chips in een3D-chip.

48/64

Page 49: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

‘Through-silicon vias’ in het hart van 3D-chips

Het stapelen van chips is een steeds meer gebruikte techniek om compacte krachtige systemen temaken. Bovendien heb je het voordeel dat je verschillende technologieën kan gebruiken voor elkechip (bv. geheugenchips, logische chips, ...). 3D-chips worden o.a. gebruikt voor grote geheugens inspelconsoles.

Als je binnen in een 3D-chip zou kunnen kijken, zie je dat heel smalle buisjes de gestapelde chipsonderling verbinden. Het zijn de zogenaamde through-silicon vias (TSVs). Het maken van die TSVs isgeen sinecure. Het vereist meerdere complexe processen zoals: deep Si etch, CVD oxide insulation,metal barrier & seed deposition, copper electroplating en CMP. https://www.youtube.com/watch?v=cxnHyVj4dXoHet stapelen van chips tot 3D-chips

Het nieuwe ‘recept’ dat werd opgesteld voor het maken van de TSVs zorgt ook voor nieuwebetrouwbaarheidsproblemen en falingsmechanismen. En dit vereist dan weer het uitwerken vannieuwe methoden voor falingsanalyse (FA). FA is een belangrijke tool voor procesingenieurs omdatze zo inzicht krijgen in de mogelijke fouten die optreden tijdens de processen en hoe die tevoorkomen. Deze informatie is onmisbaar om betrouwbare 3D-chips te maken.

Vandaag zijn er maar een beperkt aantal technieken beschikbaar die niet destructief zijn en fouten inde chipverbindingen van 3D-chips kunnen lokaliseren. Hiervan zijn magnetisch veld tomografie,lock-in thermografie, en elektro-optisch terahertz puls reflectometrie de meest gebruikte. Elk vandeze technieken heeft specifieke voor- en nadelen, maar wat ze gemeenschappelijk hebben is dat zeallemaal zeer gespecialiseerde en dure apparatuur vereisen. Apparatuur die niet vaak beschikbaar isin vele labo’s.

Postdoctoraal onderzoeker Kristof J.P. Jacobs vertelt onsmeer over deze techniek en licht ook al een tipje van de

sluier op over een tweede – gerelateerde – techniekwaarmee je nog dieper in de chips kan kijken.

49/64

Page 50: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Er is dus zeker een nood aan snelle en relatief goedkope technieken voor foutanalyse bij 3D-chips,en daarom ontwikkelde imec-onderzoekers een nieuwe techniek. De techniek noemt LICA en is instaat om fouten in de verbindingen tussen 3D-chips zeer precies te lokaliseren. Het is gebaseerd opde invloed die licht heeft op de TSV-capaciteit. Bovendien vereist de techniek enkel een scanninglaser microscoop, een probing station, en een capaciteitsmeter, allemaal standaard tools voor FA-labo’s.

Through-silicon vias vormen het hart van 3D-chips. TSV falingsanalyse is onmisbaar als je deproductie van 3D-chips wil optimaliseren.

LICA – fouten lokaliseren dankzij licht

Echter, wanneer er een fout aanwezig is in de TSV, en het licht schijnt op deze plaats op de TSV, zalde capaciteit niet veranderen omdat de elektrische verbinding met de meter onderbroken is. Opdeze manier kan de fout gelokaliseerd worden. De techniek bouwt verder op de capaciteit-spanning(C-V) meetmethode met een aanpassing zodat de meting heel lokaal kan uitgevoerd worden. Integenstelling tot scanning capaciteit microscopie (SCM), waar de lokale capaciteit gemeten wordttussen het staal en de kleine meetprobe die over het oppervlak beweegt, wordt hier eengefocuseerde laserstraal gebruikt om de verandering in TSV-capaciteit te induceren.

LICA staat voor ‘light-induced capacitance alteration’. Hetverwijst naar het feit dat de elektrische capaciteit van eenTSV verandert wanneer het belicht wordt (fotocapaciteit).

50/64

Page 51: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

De fotogevoeligheid van de TSV-capaciteit is afhankelijk van veel factoren, o.a. de golflengte vanhet gebruikte licht en de meetfrequentie. De invloed van deze twee factoren werd bestudeerd omzo de optimale meetparameters te bepalen en een maximale signaalsterkte te bekomen. Onderoptimale condities, kan ongeveer 70% van de TSV-capaciteit gevoelig gemaakt worden voor licht.De signaalsterkte is typisch een tiental femtofarads (10-15 F), gemakkelijk detecteerbaar voorstandaard capaciteitsmeters. De gevoeligheid van de meters is voldoende voor metingen van éénchip, maar als je een volledige siliciumshijf met honderden chip wil screenen, zal dit te lang duren.Daarom ontwikkelde onderzoekers een ultragevoelig meetinstrument waardoor de meting geenuren, maar slechts enkele minuten duurde voor een chip.

Tijdens het uitvoeren van de LICA-techniek wordt de licht-geinduceerde verandering van decapaciteit gemeten terwijl een laser de te onderzoeken TSV-structuur belicht. Test probes zorgenvoor een elektrische verbinding tussen de TSV-structuur en het meetapparaat. Het defect in de TSV-structuur wordt gelokaliseerd wanneer de gemeten capaciteit plots verandert.

Demonstratie van de LICA-technologie

De techniek werd aangetoond op een 5x50 micrometer via-middle TSV-ketenstructuur, die gemaaktwerd in imecs 300mm cleanroom. Het doel van deze TSV-ketens is om hun elektrische continuiteitaan te tonen. De weerstand van die TSV-ketens meten, geeft een indicatie over hun werking (goedeof defecte TSV-keten), maar je krijgt zo geen informatie over de plaats van een defect. Nochtans ishet lokaliseren van het defect belangrijk om te begrijpen hoe het ontstaan is.

51/64

Page 52: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

De kaart van de siliciumschijf met goede en slechte chips toont waar de slechte chips zitten. Hetbevat echter geen informatie over de exacte lokatie van de fout in de chip. Met de LICA-techniekkunnen deze fouten opgespoord en gelokaliseerd worden, tot op het niveau van through-siliconvias.

De toekomst: een thermische techniek voor 3D-chips

Een beperking van de LICA-techniek is dat het gebied dat je wil bestuderen bereikbaar moet zijnvoor de laser. Diëlektrische passivatielagen zijn geen probleem (want transparant voor laserlicht),maar metaallagen, underfill, en epoxy overmold vormen wel een probleem. Hierdoor kunnen chipsdie zich in het midden van de 3D-chips bevinden niet onderzocht worden. Daarom ontwikkelenonderzoekers momenteel een tweede – gelijkaardige –techniek die in plaats van lichtgolventhermische golven gebruikt. Deze kunnen wel doorheen de bovengenoemde materiaallagenbewegen. Het is een extra tool voor de studie van 3D-chips, om zelfs fouten die zich diep in de 3D-chip bevinden, op te sporen.

Om de toepasbaarheid van de LICA-techniek aan te tonen,werd een open defecte TSV-keten geselecteerd bestaandeuit 650 TSVs met een pitch van 20 micrometer. Door hetlaserlicht over de keten te bewegen, en tegelijkertijd eendifferentiële meettechniek toe te passen, kon het open

defect in de keten gelokaliseerd worden, tot op het niveauvan een specifieke TSV. Vandaag wordt de LICA-techniekgebruikt in de imec cleanroom door de onderzoekers van

de 3D-chip onderzoeksgroep.

52/64

Page 53: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Meer weten?

Lees je graag de technische paper “Light-induced capacitance alteration for non-destructive faultisolation in TSV structures for 3D integration”? Stuur dan een email naar [email protected].

Biografie Kristof J.P. Jacobs

Kristof J.P. Jacobs is een postdoctoraleonderzoeksfellow van KU Leuven, werkzaam bijimec. Hij maakt deel uit van imecsbetrouwbaarheids-onderzoeksgroep. Zijnonderzoek focust op falingsanalyse voor 3D-technologieën. Verder gaat zijn interesse ookuit naar karakterisatie vanhalfgeleidermaterialen en terahertztechnologie. Hij heeft een MSc in ElectronicEngineering en een PhD in SemiconductorPhotonics van de universiteit van Sheffield, UK.Zijn proefschrift handelde over‘Manufacturability of high current densityresonant tunnelling diodes for terahertz (THz)technologies’. Tijdens zijn doctoraatontwikkelde hij een nieuw fabricageproces enkarakterisatiemethode voor het maken vancompacte THz-bronnen, in samenwerking metRohm Semiconductor, Japan.

53/64

Page 54: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Intro

De markt van gezondheidsapps en -trackers boomt. Vorig jaar alleen al werden wereldwijd meer dan3 miljard gezondheidsapps gedownload. Er wordt veel geschreven over nieuwe technologie diedeze tools nog beter zal maken. Van sensoren voor het genereren van data tot algoritmes voor deinterpretatie ervan. Maar hoe gaan wij, mensen, hier mee om? Dat was het onderwerp van eengrootschalige enquête die de onderzoeksgroep imec - SMIT - VUB samen met het imec.livinglabs-team uitvoerde.

Editie | september 2017

Smart Health, Wearables

“Het is een illusie te denkendat iedereen zijn of haargezondheid wil tracken”Wat zijn de lessen die we kunnen trekken uit de grootschaligeenquête die imec* uitvoerde in verband met het gebruik vangezondheids-apps en -wearabes? * imec - SMIT - VUB, imec - mict - UGent en imec.livinglabs

54/64

Page 55: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Het begin van een maatschappelijke transformatie

Voor de tweede keer organiseerden An Jacobs en haar collega’s van imec.livinglabs eengrootschalige online enquête over het gebruik van gezondheidsapps en wearables. Omdat we aanhet begin staan van deze technologische transformatie is het, ook voor sociologen, heel interessantom op te volgen. Het gaat immers om een maatschappelijke verandering waaruit je veel kan leren.Door deze enquête elk jaar uit te voeren, krijg je een interessante dataset en kan je de evolutie jaarna jaar opvolgen. Dit is zowel voor sociologen waardevol als voor bedrijven en onderzoekers diegezondheidsapps en wearables ontwikkelen.

Uit de resultaten van de enquête leren we bijvoorbeeld waarom mensen deze tools gebruiken en –zeker zo belangrijk – waarom ze ermee stoppen. Op die manier kunnen bedrijven inspelen op denoden en frustraties van hun gebruikers en zo veel mogelijk mensen aan het tracken krijgen.Er namen 1297 mensen deel aan de enquête (49% mannen, 51% vrouwen). Het gaat steeds ommensen die reeds online actief zijn en die representatief zijn voor de Vlaamse bevolking op het vlakvan leeftijd, opleiding en sociaaleconomische status.

Past mijn jeansbroek nog?

Uit de enquête blijkt dat 96% van de ondervraagden data bijhoudt over zijn of haar gezondheid. Datkan gaan over de dagelijkse beweging, het slaappatroon, het gewicht of hartslag. Opvallend is weldat slechts 32% hiervoor gezondheidsapps of wearables gebruikt.

Bijna de helft van de ondervraagden houdt info over zijn gezondheid bij ‘in het hoofd’. Vaak kennenze hun gemiddelde gewicht of bloeddruk en weten ze of ze goed of slecht slapen, maar nietiedereen heeft de behoefte om dit nauwgezet bij te houden. Het Amerikaanse PEW Institute deedeen paar jaar geleden een gelijkaardige enquête en daaruit kwam bijvoorbeeld naar voren dat veelmensen hun gewicht in het oog houden door het al dan niet goed passen van hun jeansbroek.Eigenlijk zou technologie voor het monitoren van gezondheid even intuïtief moeten zijn. De meestemensen zijn immers niet bereid om dagelijks een app te openen of data in te voeren.

An Jacobs, sociologe bij imec - SMIT - VUB, en LynnCoorevits, psychologe bij imec - mict - UGent vertellenover de resultaten uit deze enquête, en wat bedrijven en

onderzoekers hieruit kunnen leren.

55/64

Page 56: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

We zijn allemaal geïnteresseerd in onze gezondheid, maar houden die data op verschillendemanieren bij.

Enkel voor sportieve types?!

GoogleFit, WeightWatchers, Runkeeper, het zijn maar enkele voorbeelden van gezondheidsapps.Jacobs’ persoonlijke favoriet is Headspace, een mooie en eenvoudige app voor meditatie.

Ongeveer een derde van de ondervraagden heeft ooit een gezondheidsappgedownload en geopend, voornamelijk bij het sporten. Degenen die zulke appsblijven gebruiken (79%) doen dit vooral omdat de continue metingen hen inzichtverschaffen in hun fitheid en gewoontes.

56/64

Page 57: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Maar er zijn er ook veel die afhaken (21%), en dat vooral door technische problemen met de app, hethoge batterijverbruik, het feit dat het te veel moeite vraagt (te veel data moeten manueel wordeningegeven) en uit angst voor het verspreiden van persoonsgegevens. De mensen die nooit eengezondheidsapp gebruiken, geven aan dat ze niet van het sportieve type zijn en het dus niets voorhen is. Er bestaat dus nog te veel de misvatting dat deze apps enkel nuttig zijn voor de sportiefsteonder ons, terwijl het net de niet-sportieve types zijn die het meeste baat zouden hebben bij dezegezondheidsapps.

En dan zijn er nog wearables zoals de Fitbit, Apple Watch, Garmin Vivomove enz. Rond de pols vanJacobs vind je regelmatig een andere wearable: ze test graag verschillende soorten wearables uit.Momenteel draagt ze er eentje van Withings (onlangs overgenomen door Nokia). Het lijkt op eenklassiek horloge, maar meet hartslag en slaappatroon.

Uit de enquête blijkt dat een derde van de deelnemers een of meerdere wearablesbezit. De anderen vinden een wearable te duur of enkel iets voor sportieve types.

57/64

Page 58: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

De gezondheids-trackers

32% gebruikt dus een gezondheidsapp en/of -wearable. Maar wat voor soort mensen zijn dit? Zijnhet inderdaad allemaal superatleten of toch niet? Via clusteranalyse hebben de onderzoekers drieprofielen kunnen definiëren. Een eerste groep werd aangeduid als ‘de nonchalante nieuwsgierigetracker’. Deze persoon (m/v) werkt voltijds en is niet zo sportief. Hij schafte zich een app ofwearable aan uit nieuwsgierigheid maar raakt er niet echt door gemotiveerd om gezonder te gaanleven. Het tweede type gebruiker is ‘de bezorgde gemotiveerde tracker’. Deze persoon (m/v) werktook voltijds en heeft meestal een zittend beroep. Hij vindt het interessant om data digitaal bij tehouden, maar is bezorgd over zijn privacy. De derde groep, ‘de publieke omnivoor tracker’, issportief en gebruikt graag verschillende wearables en apps om sportieve prestaties te tracken. Hijdeelt zijn of haar prestaties ook graag via sociale media.

58/64

Page 59: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

De drie soorten trackers: de nonchalante, de bezorgde en de omnivoor.

De niet-gezondheidstrackers

Maar laten we duidelijk zijn: er zijn ook veel mensen die geen apps of wearables gebruiken, of diesnel afhaken. Uit de enquête blijkt dat daar een aantal redenen voor zijn: de tool is te duur, er zijn teveel technische problemen, er zijn te veel manuele handelingen nodig, de batterij van desmartphone of wearable loopt te snel leeg, het is lastig om je smartphone of wearable altijd bij je temoeten dragen enz.

Want als je doelen stelt, kan je ook falen en velen zijn bang voor die teleurstelling. Sommigenhebben het ook gewoon te druk om zich doelen te stellen, of willen gewoon plezier maken en nietcontinu hoeven te denken aan hun doelen. De apps en wearables van vandaag werden enkelontwikkeld voor mensen die doelen kunnen formuleren, en zich daar goed bij voelen. Er is dus zekereen opportuniteit om tools te maken voor de groep die zich daar niet zo comfortabel bij voelt.

Net als bij de vorige bevraging wil bijna de helft van de gebruikers van een healthapp (47%) de informatie liever niet delen.

Ook gaan de meeste tools ervan uit dat mensen zichdoelen willen stellen – 5kg afvallen, 10.000 stappen perdag zetten, minimum 8u slapen – maar dat is niet zo.

59/64

Page 60: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Van onze drie types trackers is het de bezorgde gemotiveerde tracker die zich voornamelijk zorgenmaakt over de data die gezondheidsapps en wearables verzamelen en de mate waarin deze zijnprivacy kunnen schenden. Daarom is hij ook minder bereid zijn data te delen met derden (55% wildata niet delen) in vergelijking met de publieke omnivoor tracker (39% wil data niet delen). Hij heeftook twijfels over de mate waarin de data door derden (zoals artsen) serieus wordt genomen (40%)als een manier van opvolging.

Lessen voor de ontwikkelaars van apps en wearables

Uit de resultaten van de enquête, en uit de inzichten die sociologen zoals An Jacobs hieruitverzamelen, kunnen bedrijven en onderzoekers veel leren over de ontwikkeling van apps enwearables. Logische aanbevelingen zijn het optimaliseren van het batterijverbruik en degebruikerservaring, en het verlagen van de prijs, maar er zijn ook andere veranderingen nodig.

Een van de problemen met huidige apps en wearables is dat ze te culpabiliserendzijn.

Niets erger dan een tool die je meermaals aanmaant om te bewegen terwijl je ziek in bed ligt. Er isdus nood aan apps en wearables die meer ‘vergevingsgezind’ zijn, en/of die door extra context teverzamelen beter begrijpen wat er met je aan de hand is.

Dit laatste houdt verband met het ‘personaliseren’ van apps en wearables.

Is het überhaupt een goed idee dat de tool zijn eigenaar steeds beter leert kennenom hem zo beter van dienst te kunnen zijn?

Jacobs geeft aan dat we hiermee voorzichtig moeten zijn. Sommige mensen zullen dit immerservaren als iets ‘griezeligs’ en te confronterend. Het is beter om de controle aan de gebruiker telaten en hem het niveau van personalisatie te laten bepalen. Als de app of wearable aangenamer endoeltreffender wordt door meer personalisatie, zal dit door de gebruiker worden aanvaard. Imecsonderzoeksprogramma ‘imec.iChange’ wil zich precies richten op deze personalisatie: dankzij slimmealgoritmes en het verzamelen van contextuele informatie worden wearables en de bijhorende appsveel aangenamer in gebruik en veel doeltreffender.

60/64

Page 61: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Uit de enquête blijkt verder ook dat mensen hun smartphone of wearable niet altijd willen dragen.Daarom is het een goed idee om sensoren te integreren in slim textiel of juwelen. Integreer eenhartslagmeter in een mooi onderhemd of bh, of een stappenteller in een mooie ring, en je zal veelmeer mensen meekrijgen. Bv. bij de fitbit-wearables zie je de focus nu al verschuiven naar mooierearmbanden waardoor die eerder als een juweel kan worden gedragen dan een tool voor desportiefsten onder ons.

Maar dan nog moeten de bedrijven en onderzoekers er rekening mee houden dat er niet continu zalworden getracked. ’s Nachts leggen veel mensen hun wearable aan de kant.

Het is dus belangrijk om algoritmes te ontwikkelen die rekening houden met dezehiaten en toch in staat zijn de juiste conclusies te trekken.

Je kan er bijvoorbeeld aan denken om data van verschillende bronnen te combineren en zo dehiaten op te vullen.

Een ander probleem bij wearables is het opladen. Niet iedereen denkt er tijdig aan om zijn wearableaan de laptop of het stopcontact te hangen. Ook dat kan beter. Je hebt al salontafeltjes waarop je jesmartphone draadloos kan laden – via een magnetisch veld, misschien kan zoiets ook voorwearables? Jacobs verwijst hierbij naar het imec.icon project WONDER in woonzorgcentra waarbijze de bewoners laten kennismaken met een robot. De robot moet elke bewoner kunnenidentificeren en dit willen de onderzoekers doen door een tag in de schoenen van de bewoners teintegreren. Het opladen van deze tag zou kunnen door inductief laden op een schoenmat. Meestalheeft iedereen immers wel een vaste plaats om de schoenen te zetten. Zo intuïtief moet het gebruik(en opladen) van technologie worden.

Op doktersvoorschrift

61/64

Page 62: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Het grote probleem is dat artsen niet weten welke apps/wearables betrouwbaar zijn. Er is eenwildgroei aan producten en die zouden gecertifieerd moeten worden zodat artsen weten welke tegebruiken. In Engeland kent de National Health Service betrouwbare gezondheidsapps een label toe,en in de VS maken privéziekenhuizen en ziekteverzekeringen reeds gebruik van bepaalde wearableswaar ze een meerwaarde in zien. Ook in Vlaanderen is men ermee bezig, maar voorlopig is hier noggeen label of certificering. Dit is geen gemakkelijke uitdaging omdat gezondheidsapps niet opdezelfde manier kunnen worden gecertificeerd als medische apparatuur. Apps worden immerscontinu geüpdatet en ze kunnen niet elke keer opnieuw de procedure voor certificering doorlopen.Maar zelfs als de apps en wearables worden voorgeschreven door artsen, zal nog niet iedereen zegebruiken volgens Jacobs. Kijk maar naar de problemen die er vandaag zijn met het vergeten in tenemen van medicatie. Daarom moet bij het ontwerpen van een gezondheidsapp rekening gehoudenworden met de redenen waarom mensen dit “vergeten”, en hen daarin ondersteunen.

De toekomst

Het is altijd moeilijk om te voorspellen hoe het gebruik van een bepaalde technologie zal evolueren.Jacobs hoopt dat er binnen 10 jaar gecertificeerde gezondheidsapps, -wearables, -kleding, -juwelenenz. zullen zijn die tot de standaard hulpmiddelen van een arts behoren. Het gebruik ervan en deinterpretatie van de gegevens zal ook een onderdeel zijn van de medische opleidingen. Zo zullenmeer en meer mensen de technologie gaan gebruiken en zal het hen bewust maken van hungezondheid. En hopelijk wordt het geen dystopie en zullen gebruikers steeds controle blijvenhebben over het gebruik van hun data en over het gebruik van artificiële intelligentie in dezeproducten.

Ook op deze laatste domeinen is imec actief, onder de noemer van het imec.iChange programma. Indit onderzoeksprogramma brengt imec bedrijven en ziekenhuizen samen om een virtuelepersoonlijke gezondheidscoach te ontwikkelen met als belangrijkste bouwblokken draagbaresensoren en data science. Zo kunnen nieuwe coaching technieken getest worden om iemandslevensstijl actiever / gezonder te maken, stress te beheersen, roken af te leren, enz. Zo wil imec eensteentje bijdragen aan preventieve gezondheidszorg en de ontwikkeling van chronische ziektesvoorkomen.

Zeventig procent van de ondervraagden zou eengezondheidsapp of -wearable gebruiken indien die werd

voorgeschreven door de arts. Maar slechts 2% van deondervraagden gebruikt nu al een app of wearable op

aanraden van zijn arts.

62/64

Page 63: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Meer weten?

• Je kan het volledige rapport met alle cijfers opvragen door een mail te sturen naar [email protected]

• Meer info over het imec.icon project WONDER kan je vinden op deze website.

• Voor meer info over imec.LivingLabs kan je terecht op de imec-website of bij [email protected]

• Meer info over het imec.iChange-onderzoeksprogramma kan je lezen in dit artikel of je kan ookterecht bij Chris Van Hoof ([email protected]).

Biografie An Jacobs

An Jacobs is sinds 2005 verbonden aan deonderzoeksgroep imec - SMIT - VUB. In 2005verdedigde ze aan de Universiteit Gent haardoctoraat, dat handelde over toepasbaarheidvan sociologie in de productontwikkeling vanconsumptiegoederen. Ze is ook medeoprichtervan het interdisciplinair centrum BruBotics aande VUB. Haar wetenschappelijk onderzoek binnen deonderzoeksgroep imec - SMIT - VUB richt zichvooral op de ontwikkeling van innovatievetoepassingen in de gezondheidszorg(coördinatie, communicatie, monitoring,beleving). Hierbij staan thema’s zoals userempowerment in context-aware omgevingencentraal (independent living, …). Daarnaast zetze in op de verdere ontwikkeling vaninterdisciplinaire onderzoeksmethoden en -instrumenten (inclusief deproeftuinmethodologie).

63/64

Page 64: Editie | september 2017 SEPTEMBER 2017 - IMEC · presbyopie of ouderdomsverziendheid. De spin-off kan bovendien rekenen op een topteam. Paul en Jelles medewerkers hebben jarenlange

Biografie Lynn Coorevits

Lynn Coorevits holds master’s degrees inOrganisational Psychology (2007) and inMarketing Analysis (2008) from GhentUniversity. For nearly 5 years she worked as aninnovation consultant in the private industry.When joining mict in January 2013 she mainlyworked on several SME Living Lab projectsranging from the financial to the social industry.Since January 2017 she is involved in researchprojects that include the Internet of Thingssuch as City of Things initiative in Antwerp.Her main research interests are in the domainof user experience research and morespecifically the optimization of tools andtechniques for contextual inquiry via sensorsand design thinking.

64/64