Den fotoniska omställningen påskyndas genom snabbare FoU

Företag inom fotonikbranschen som utvecklar nya eller förbättrade produkter, som övergår från uppstart till tillväxt och arbetar med sina första prototyper, vill hitta sätt att snabbt och tillförlitligt anpassa fotoniska komponenter och validera sin produktutveckling. Trots alla framsteg hämmas tillväxten inom fotonik av långsam prototypframställning och FoU.

Det EU-finansierade ULTRAPHO-projektet syftar till att validera och kommersialisera ett nytt koncept inom fotonik. Det kommer att lyfta Europas halvledarindustri till en världsledande nivå inom fotonik och enheter som använder grafen för att öka dataöverföringskapaciteten för optisk fiber. Målet med ULTRAPHO FTI-projektet är att förändra marknaden för fotonisk kommunikationsutrustning genom att introducera en banbrytande teknik på marknaden. Det slutliga målet är att etablera ett nytt världsledande företag inom halvledarindustrin i EU. Med stöd av stora aktörer som Nokia, Sony och GlobalFoundries kommer medlemmarna i konsortiet att bli världsledande inom det framväxande området fotonik och fotoniska enheter.

De helt nya fotoniska enheterna med hög hastighet använder grafen för att öka dataöverföringskapaciteten för optiska fibrer. Tillsammans med nya tillverknings- och karakteriseringsverktyg och teknik som utvecklats och marknadsförts av konsortiet täcks hela värdekedjan från tillverk-ning till slutprodukt. Konsortiet marknadsför en ultrasnabb grafenbaserad fotodetektor, en enhet som blir allt viktigare för datacenter och 5G-infrastruktur.

”En flexibel produktionssekvens för kapslingen blev ett avgörande element”

För att påskynda den fotoniska övergången utvecklade Etteplan ”Etteplan Indigo”. En modulär maskinplattform för montering av ett brett spektrum av mikrooptiska element, bland annat den grafenbaserade fotodetektorn från Black Semiconductor och Graphenea. ”Black Semiconductor och Graphenea tar fram en fotodetektor med grafen som kan omvandla optiska signaler till radiofrekvens och vice versa”, säger Niels Jansen, chef för Engineering på Etteplan. ”De bad Etteplan om hjälp att hitta lösningar för test och kapsling av produkten. Eftersom produkten fortfarande är under utveckling blev en flexibel produktionssekvens för kapslingen ett avgörande element.

Vanligtvis tar det flera dagar att justera maskinplattformen från produkt X till att utföra ett test med produkt Y. I allmänhet måste maskinleverantören tillkallas för att ändra maskininställningarna. Om portalen måste flyttas till en annan position eller inriktningsvägen ändras vid produktbyte kommer detta att ta lång tid med ett programmerbart styrsystem. Lösningen måste skapas, testas offline, programvaruändringar spåras och någon måste komma dit för att justera inställningar, testa och validera. Detta resulterar ofta i sex till åtta timmars intensivt arbete, förutsatt att en programmerare finns tillgänglig för att utföra dessa ändringar.

Genom att ändra produktionsparametrar eller hela sekvenser på ett enkelt sätt kan flera alternativa produktutformningar testas och valideras snabbt och bekvämt, vilket underlättar produktutvecklingen och möjliggör högkvalitativa resultat med begränsad ledtid. Etteplan utvecklade en lösning som möjliggjorde just detta. Lösningen bygger på den öppna plattformen Blockly och erbjuder ett både enkelt och effektivt blockbaserat programmeringsgränssnitt via en vanlig webbläsare där användarna själva kan programmera produktionssekvenserna.”

arna själva ska kunna programmera produktionssekvenserna”

”Etteplan Indigo” har kort cykeltid och möjliggör kortare marknadsledtid för automatiska och ex-akta inriktningssystem, samtidigt som genomströmningen ökar tiofalt i förhållande till befintliga lösningar. ”Men viktigast av allt är att du själv kan programmera ändringarna och kapsla nästa prototyp med denna flexibla produktionslösning”, säger Niels Jansen, chef för Engineering på Etteplan. "Visuellt programmerbar programvara styr PLC:n utan att maskintillverkaren behöver programmera den. Presentationen av moduler i visuella block gör det ”busenkelt” att följa och justera stegen vid kapslingen. För detta krävs ingen doktorsexamen, så även relativt oerfaren personal kan snabbt och enkelt introduceras i produktionen. Vi har minskat komplexiteten och beroendet, och det ökar tempot.”

”Vår modulära maskin är dessutom ekonomiskt attraktiv i investeringstermer och tar mindre plats”, säger Niels Jansen. ”Det behövs inte längre tre eller fyra maskiner som arbetar parallellt med olika produkter. Det räcker med en enda maskin. Dessutom är reproducerbarheten för den konfigurerade, programmerade körningen ett stort plus. Systemet gör det möjligt att spara den programmerade produktionssekvensen och konfigurerade parametrar så att de kan hämtas och återanvändas vid ett senare tillfälle. Därför vågar vi kalla ’Etteplan Indigo’ ett ’fotoniskt genom-brott’ av goda skäl.

Maskinplattformen uppfyller de specifika behoven för användning inom FoU (uppstartsfas) och tillväxtfas, och möjliggör korrekt montering av optiska element till en relativt låg investeringskostnad. ”Om produktionsvolymen ökar kan systemet omkonfigureras genom att helt enkelt lägga till moduler för att skapa en helt automatiserad monteringslösning”, säger Niels Jansen. ”Det modulära tillvägagångssättet gör det möjligt att ha en maskin som är anpassad till dina aktuella behov samtidigt som du har full frihet att anpassa olika komponenter, göra uppgraderingar och integrera maskinen i en monteringslinje.”

”Förutom fördelarna med kortare ställtider för FoU- och tillväxtföretag ser vi även etablerade företag med stort behov av snabba och enkla byten av kapslingsmaskinen för att möta produktionskraven”, berättar Niels Jansen. ”Ett bra exempel är halvledarfabriker som ännu inte tillverkar stora volymer av någon fotonisk produkt och tillverkar små volymer av olika produkter. De behöver ett smart sätt att anpassa sin montering för andra och nya produkter. Det viktigaste för halvledarfabrikerna är ställtiden. Halvledarfabriker som är aktiva inom fotonik vill bygga upp sin produktionslinje på ett sätt som gör att de kan montera produkt X en dag och produkt Y nästa dag. Ju snabbare de kan ställa om, desto mer kan de producera och desto snabbare kan de uppfylla sina kunders behov. De vill fokusera på att förbättra och tillverka den slutliga produkten – inte ägna tid åt maskinerna som tillverkar dem. Denna innovativa programvara förkortar ställti-derna dramatiskt.”

”Jag är övertygad om att vår programvarulösning kan påskynda din FoU-process avsevärt. Etteplan Indigo Photonic Assembly Platform minskar också dina kapslingskostnader och därmed kostnaden för dina fotoniska enheter.”