Mercado de sensores impressos chegará a US $ 4,5 bilhões em 2030, diz IDTechEx

Matthew Dyson de, IDTechEx
Sensores impressos são um mercado de US $ 3,6 bilhões (€ 3,1 bilhões) impulsionado pela diversidade, diz o Dr. Matthew Dyson, IDTechEx analista de tecnologia, publicou recentemente o artigo abaixo. Este artigo segue o lançamento do novo relatório IDTechEx, “Sensores impressos e flexíveis 2020-2030:tecnologias, jogadores, previsões“.

Ao considerar as perspectivas de uma tecnologia emergente, é fácil fazer afirmações gerais. Por exemplo, afirmar que "um maior número de dispositivos conectados, comumente chamados de Internet das Coisas (IoT), aumentará a demanda por sensores impressos" parece uma afirmação incontroversa.

No entanto, como em muitas áreas da vida, tal declaração geral mascara uma paisagem subjacente complexa. Cada tecnologia tem diferentes aplicações de destino e diferentes barreiras de adoção, tanto comerciais quanto técnicas. Como tal, o insight real requer uma análise muito mais granular, na qual cada tecnologia de sensor e aplicação potencial é considerada de forma independente.

O recente relatório IDTechEx sobre sensores impressos emprega essa abordagem granular. Inclui capítulos em uma ampla gama de categorias de sensores impressos, incluindo sensores de imagem orgânicos e híbridos, sensores de pressão piezoresistivos e piezoelétricos, sensores de tensão extensíveis, sensores de temperatura, eletrodos impressos para manchas de pele, biossensores, alternativas ITO para sensores de toque capacitivos e outros.

O mercado geral de sensores impressos e flexíveis está previsto para chegar a US $ 4,5 bilhões (€ 3,9 bilhões) até 2030, com crescimento especialmente rápido em sensores de imagem híbridos que crescerão de menos de US $ 1 milhão (€ 0,87 milhões) hoje para cerca de US $ 800 milhões (€ 698 milhões) até 2030. O relatório como um todo inclui mais de 25 linhas de previsão cobrindo diferentes tecnologias e aplicações e menciona 120 empresas e organizações diferentes.

Tal abordagem revela um quadro complicado, com diferentes tecnologias em diferentes estágios de adoção para diferentes aplicações. O gráfico abaixo mostra a avaliação da IDTechEx sobre a prontidão para adoção em toda a gama de tecnologias e aplicativos de sensores impressos (cada cor representa uma tecnologia ou aplicativo diferente).

O status de cada tecnologia de sensor impresso, entre o conceito e a comercialização. Para uma análise detalhada de cada tecnologia e seu status no caminho para a adoção generalizada em vários aplicativos, consulte o recente relatório IDTechEx “Printed and Flexible Sensors 2020-2030:Technologies, Players, Forecasts“.

Três abordagens de detecção de imagem

IDTechEx divide os sensores de imagem impressos em três categorias:totalmente orgânico, híbrido orgânico em CMOS e híbrido ponto em CMOS quântico. Fotodetectores totalmente orgânicos (OPDs) podem ser considerados células solares orgânicas operadas ao contrário, com camadas de semicondutor orgânico impressas sequencialmente em um substrato flexível. Isso os torna, em princípio, compatíveis com a fabricação contínua de grandes áreas.

O principal aplicativo de destino para OPDs é a autenticação biométrica, com uma estratégia envolvendo a colocação de um sensor de impressão digital de grande área sob um display. No entanto, dado que já existem sensores de impressão digital, incluindo aqueles montados embaixo dos monitores, o uso de OPDs para esta aplicação parece ser mais o resultado de um impulso de tecnologia do que a necessidade do mercado.

A proposição de valor é muito mais clara para imagens de raios-X, onde sensores de grande área são necessários devido à dificuldade de focalizar os raios-X. No entanto, os líderes de mercado estão desenvolvendo um sensor flexível à base de silício amorfo, preenchendo o nicho que os OPDs esperavam ocupar.

Mais promissores em nossa opinião são os sensores de imagem híbridos. Eles compreendem uma camada fina de um semicondutor orgânico ou pontos quânticos que absorvem luz, com cargas coletadas por meio de um circuito integrado de leitura CMOS. Essa abordagem é transformacional, pois permite que a luz com comprimentos de onda acima de 1000 nm seja detectada pela adaptação da tecnologia CMOS existente - anteriormente, isso era geralmente feito com detectores baseados em InGaAs muito caros.

A imagem SWIR atende a uma necessidade genuína do mercado, tanto para inspeção industrial quanto principalmente para sistemas de assistência ao motorista e veículos autônomos, uma vez que a luz em comprimentos de onda mais longos é menos dispersa por poeira e neblina.


Crucialmente para adoção comercial, detectores híbridos 'X-on-CMOS' podem ser produzidos com modificações mínimas nas linhas de fabricação CMOS existentes, reduzindo significativamente as barreiras de entrada. Atualmente, os detectores híbridos baseados em pontos quânticos são sensíveis a comprimentos de onda mais longos do que seus equivalentes híbridos orgânicos e, de fato, estão disponíveis comercialmente.

No entanto, os detectores híbridos orgânicos estão prestes a ser lançados em câmeras de transmissão, onde oferecem benefícios, incluindo uma sensibilidade espacialmente variável para evitar a superexposição e resolver o compromisso existente entre a resolução e o uso de um obturador global, uma vez que o silício não é mais usado para absorver a luz incidente.

Para uma análise mais detalhada da tecnologia de sensoriamento de imagem subjacente, motivação para imagens SWIR e avaliação das perspectivas comerciais de sensores de imagem impressos, consulte o relatório IDTechEx “Sensores Impressos e Flexíveis 2020-2030:Tecnologias, Jogadores, Previsões“.

O sensor de pressão busca aplicações de valores mais altos

Os sensores de pressão piezoresistivos são estabelecidos há muito tempo, sendo usados ​​em sensores de ocupação automotivos, instrumentos musicais eletrônicos e alguns dispositivos médicos. No entanto, esses mercados estão bastante maduros e sujeitos à mercantilização. Como tal, os fabricantes estão procurando inovar para diferenciar seus sensores e acessar aplicações de alto valor.

Essas inovações, que estão em um estágio de adoção mais cedo do que os sensores de pressão de ponto único estabelecidos, incluem trackpads '3D-touch' que monitoram a pressão, bem como a posição, sensores piezoresistivos / capacitivos híbridos e até detectores translúcidos / transparentes.

Adicionar funcionalidade adicional aumenta a área necessária do sensor em um dispositivo e o custo por área. O desafio é encontrar aplicações nas quais a capacidade de detecção de pressão atenda a uma necessidade genuína do mercado, uma vez que trackpads e interruptores capacitivos estão muito bem estabelecidos.

Sensores piezoelétricos imprimíveis, nos quais a variação na tensão aplicada e nas dimensões são acopladas, podem ser sensores de pressão. Existem duas tecnologias concorrentes, ou polímeros especiais ou um composto contendo cerâmica, das quais a primeira é um pouco mais estabelecida.

Ambos estão em um nível de adoção muito anterior do que os sensores piezoresistivos e, portanto, não devem competir diretamente com a tecnologia mais madura nos mesmos espaços de aplicação. Em vez disso, eles têm como objetivo a detecção de vibração de alta frequência, para a qual os sensores piezoelétricos são muito mais adequados do que os correspondentes piezoresistivos. No entanto, até agora, os fabricantes tiveram mais tração em aplicações que usam materiais piezoelétricos imprimíveis como atuadores.

O recente relatório da IDTechEx, “Sensores Impressos e Flexíveis 2020-2030:Tecnologias, Jogadores, Previsões“, descreve a direção atual e futura da tecnologia de sensoriamento piezoresistivo e piezoelétrico.

Materiais de substituição de ITO

Outra aplicação com várias tecnologias concorrentes em diferentes estágios de adoção são os condutores transparentes, usados ​​principalmente como um substituto ITO para telas de toque capacitivas. Isso é desejável, uma vez que o ITO é quebradiço e, portanto, não é compatível com telas dobráveis ​​/ flexíveis. Além disso, ITO em PET tem apenas uma condutividade moderada.

O nanofio de prata (AgNW) teve uma longa jornada de comercialização, que se estendeu por mais de 15 anos e testemunhou muitos altos e baixos dramáticos. Anteriormente, os AgNWs eram adotados em visores de toque de grandes áreas e hoje estão aparecendo em mais produtos, como visores flexíveis.

A malha de metal híbrida também foi adotada em telas de toque do tamanho de uma mesa, mas tem se esforçado para entrar em aplicações de tamanho maior. A malha de metal totalmente impressa também continua a progredir, especialmente no estreitamento da largura de linha com a impressão em banda estreita, embora este continue a ser um mercado difícil em geral.

Outros materiais para filmes condutores transparentes, notavelmente nanotubos de carbono e grafeno, estão no início de seu ciclo de adoção. O desafio dessas tecnologias é que elas estão competindo não apenas com o ITO, mas também com as opções mais desenvolvidas de nanofios de prata e malha metálica impressa. Isso torna difícil para eles estabelecer uma proposta de valor clara, independentemente de sua relação de condutividade / neblina.

Materiais condutores transparentes, suas perspectivas de adoção e os principais participantes são analisados ​​extensivamente no relatório IDTechEx “Transparent Conductive Films and Materials 2019-2029:Forecasts, Technologies, Players“.

Eletrodos vestíveis para monitoramento contínuo

Uma grande tendência no espaço de saúde / bem-estar / condicionamento físico é o aumento do monitoramento contínuo. Em vez de fazer leituras isoladas, seja em casa ou no médico, o monitoramento contínuo permite que parâmetros biológicos, como temperatura e frequência cardíaca, sejam lidos continuamente. Juntamente com o software apropriado, isso reduzirá a necessidade de consultas médicas, permitirá um diagnóstico precoce e monitorará os níveis de condicionamento físico durante o exercício.

O monitoramento da frequência cardíaca e a realização de eletrocardiogramas e outras medidas da atividade muscular, por exemplo, requerem eletrodos. No momento, eles são baseados principalmente em um encaixe de metal rígido com um gel eletrolítico. No entanto, tal abordagem não é adequada para uso de longo prazo e, portanto, eletrodos impressos estão ganhando terreno.

Um fator adicional para adoção é que os dispositivos vestíveis se tornarão cada vez mais integrados e flexíveis, com circuitos impressos e até montados diretamente em substratos flexíveis e até mesmo extensíveis. A impressão dos eletrodos permite que eles sejam depositados junto com as interconexões, reduzindo a complexidade de fabricação, enquanto a colocação de ICs em substratos flexíveis permite que sua capacidade de processamento superior seja utilizada. Os circuitos flexíveis que compreendem a funcionalidade impressa e inserida são chamados de eletrônicos híbridos flexíveis (FHE).

Prevê-se que esta tecnologia emergente exceda US $ 3 bilhões (€ 2 bilhões) até 2030 e é amplamente analisada no recente relatório IDTechEx “Flexible Hybrid Electronics 2020-2030:Applications, Challenges, Innovations and Forecasts“.

A IDTechEx acredita que os eletrodos vestíveis provavelmente serão adotados em adesivos de pele médicos antes das roupas inteligentes, apesar das barreiras regulatórias associadas aos dispositivos médicos. Há uma atração muito maior do mercado para adesivos de pele vestíveis com eletrodos impressos, uma vez que oferecem vantagens médicas genuínas, como uso mais fácil fora do hospital e maior conforto para o paciente.

Além disso, um adesivo para a pele totalmente integrado pode ter um preço muito mais alto em um ambiente médico do que uma tecnologia de monitoramento semelhante em um contexto de bem-estar / estilo de vida. O emprego de eletrodos impressos em roupas inteligentes também introduz preocupações sobre a longevidade, uma vez que toda a roupa seria redundante se o eletrodo / circuito falhasse. Patches de pele e e-têxteis são discutidos de forma mais abrangente nos relatórios IDTechEx:“Patches de pele eletrônicos:2020-2030” e “E-têxteis e roupas inteligentes 2020-2030:tecnologias, mercados e jogadores“.

A imagem completa

Fica claro, portanto, que o panorama do sensor impresso é muito variado, compreendendo uma ampla gama de tecnologias que atendem a muitas aplicações. A compreensão das perspectivas de cada tecnologia emergente depende da necessidade do mercado, das barreiras à entrada e da extensão em que ela oferece uma proposta de valor clara sobre as alternativas. A generalização de uma única categoria de sensores impressos perde muito dessa complexidade.

O novo relatório da IDTechEx, “Sensores Impressos e Flexíveis 2020-2030:Tecnologias, Jogadores, Previsões“, fornece uma ampla visão geral das diversas tecnologias e aplicações subjacentes de sensores impressos e flexíveis, cobrindo todas as categorias de tecnologia e aplicação no gráfico acima .

Ao traçar o perfil de mais de 50 empresas, a IDTechEx mapeia as perspectivas e desafios de adoção comercial para cada tecnologia e desenvolve previsões de mercado granulares que abrangem todos os tipos de sensores impressos, tecnologias e aplicações. Nossas projeções de mercado cobrem 30 aplicações / tecnologias e são fornecidas tanto na área de receita quanto na área impressa.

A IDTechEx tem pesquisado o mercado emergente de eletrônicos impressos há mais de uma década, lançando nosso primeiro relatório de sensor impresso e flexível em 2012. Desde então, a IDTechEx tem permanecido muito perto dos desenvolvimentos técnicos e de mercado, entrevistando e visitando os principais jogadores em todo o mundo, organizando as maiores feiras e conferências globais, oferecendo inúmeros projetos de consultoria e ministrando aulas e workshops sobre o assunto. A profundidade e a amplitude de nossa visão são verdadeiramente incomparáveis ​​e amplamente utilizadas neste relatório abrangente.

Para obter mais informações sobre o relatório IDTechEx, “Sensores impressos e flexíveis 2020-2030:tecnologias, jogadores, previsões”, clique aqui. ou contacte-nos em [email protected].

O Dr. Dyson apresentará um webinar sobre o tema no dia 6 de agosto - “Oportunidades e novas tecnologias em sensores impressos”. Clique aqui para saber mais e registrar sua vaga em uma de nossas três sessões.

O autor é o Dr. Matthew Dyson, analista de tecnologia da IDTechEx.