HoloVízió 3D megjelenítő rendszer

HoloVízió 3D megjelenítő rendszer Agócs Tibor Holografika Kft

Tematika: • • • • • •

Bevezető Cégtörténet, cégtevékenység 3D display generációk 3D megjelenítő technológiák HoloVízió 3D megjelenítő Jelenlegi és jövőbeli alkalmazások

Bevezető: • A hiányzó harmadik dimenzió • Alapkoncepció a 3D megjelenítés területén – természetes, valósághű, torzításmentes érzékelés • Trendek a megjelenítő technológiák területén • 3D-vel foglalkozó cégek (Sony, Philips, Sanyo, Samsung…) • Információs technológiák nagy mértékű fejlődése • Rendelkezésre álló 3D adat • Akadályok a 3D technológia elterjedésében (ár, eltérő formátumok)

Cégtörténet - Holografika • •

1989-ban alakult Tevékenységek: – – –

• • • •

Hologramtechnológiák fejlesztése – biztonsági hologramok gyártása 3D technológiák fejlesztése – 3D megjelenítők több generációja 1996 és 1999 között a Sony-val közös fejlesztési projekt Egyetemekkel közös fejlesztések: – –

•

Fotonikai eszközök, hologramtechnológiák és 3D technológiák fejlesztése és gyártása 3D megjelenítéssel kapcsolatos szoftverek fejlesztése Alkalmazások fejlesztése

Opto-elektronikai eszközök kifejlesztése közösen az BME Atomfizika Tanszékkel 3D adat formátumok, tömörítési algoritmusok kifejlesztése közösen a BME Híradástechnika Tanszékkel

Hazai és nemzetközi projektek – –

Ikta 4, Ikta 5, Széchenyi terv EU FP6: Coherent, Holovision

3D display generációk •

• • • •

1992 – a 3D megjelenítő alapvető működési elvét védő szabadalom 1995 – laboratóriumi modell 1997 – 21”-os egyszínű 3D megjelenítő 2001 – 32”-os színes 3D megjelenítő (16:9) 2003 – 26”-os színes 3D megjelenítő (4:3)

3D display generációk • •

2004 – nagy méretű 3D kivetítő 2005-2006 – 125 Mpixeles 3D megjelenítő: – LED megvilágítás – Nagy sebességű FLCoS-ok használata

3D display technológiák A 3D displayek három nagy kategóriába sorolhatók: • „Volumetric display” – – –

•

Mozgő képernyős rendszer Dupla rétegű rendszer Sok rétegű rendszer

Autosztereó display –

Sztereó display • •

–

Több-nézetű display • • •

•

Passzív rendszer Követős rendszer Lentikuláris „Parallax barrier” Optikai szűrőket alkalmazó rendszerek

Holografikus display – –

Tisztán holografikus HoloVízió technológia

3D display technológiák Volumetric display-ek: • Mozgó féligáteresztő vagy diffúz közegre vetítik ki a fénysugarakat Mozgó képernyős rendszer • Ernyőt forgatnak nagy sebességgel egy félgömb alatt • LED-ek / LCD-k / Laser segítségével vetítik ki rá a kívánt képet Dupla és sok rétegű rendszer • kettő vagy több LCD réteg, mint projekciós ernyő

3D display technológiák Autosztereó displayek: • Különböző optikai rétegeket helyeznek közvetlenül a nagy felbontású képernyő fölé • Nincs speciális szemüveg • Nincs egyéb fejre szerelhető segédeszköz • Két típus létezik: – –

Sztereó Több-nézetű

3D display technológiák • Autosztereó display-ek: – Sztereó display • Passzív rendszer • Követős rendszer

– Több-nézetű display • Lentikuláris • „Parallax barrier” • Optikai szűrőket alkalmazó rendszerek • „Integral imaging”

3D display technológiák • Autosztereó display-ek: – Sztereó display • Passzív rendszer • Követős rendszer

– Több-nézetű display • Lentikuláris • „Parallax barrier” • Optikai szűrőket alkalmazó rendszerek • „Integral imaging”

3D display technológiák Holografikus display-ek: • Tisztán holografikus rendszerek – Lézerek – Akusztooptikai szkennerek

• HoloVízió – Nincsenek a többi 3D megjelenítőnél fellépő korlátozások: • Nincs spec. szemüveg • Több néző lehetséges • Nagy látótér

– LCD-k – Holoernyő

HoloVízió Működési elv: • Alapvető különbség 2D és 3D között • Célkitűzés: – A rendelkezésre álló 3D információ veszteségmentes rekonstruálása – Természetes érzékelés

• „Ablak”-szerű 3D megjelenítés • Voxelstruktúra • Nézetszám: Sztereó: 2x Multiview: 8-10x

HoloVízió – optikai rendszer Optikai rendszer felépítése: • 128 (96) optikai modul • 320x240 felbontású LCD-k • Holografikus ernyő, speciális szórási karakterisztikával • Oldaltükrök

HoloVízió – optikai rendszer Megvilágító rendszer: • Gázkisüléses lámpa • Kondenzorlencse • Színkorong • Üvegszálak

Lámpa Sony 200 W Táppal dobozolva Infra szûrõ Edmund 50*50*3 mm UV szûrõ Edmund Diam 59 mm

Schott 136 ágú üvegszál, 1 ág átm. 1 mm közös átm. 140 mm RGB ColorWheel Balzers Diam 110 mm

Rolyn Aszférikus kondenzor Diam 68 mm

Diffúzor, Fluorüveg vagy POC

... 128 x

HoloVízió – optikai rendszer Optikai modulok – fénymodulációs rendszer: • Megvilágító optika, transzmissziós LCD-k, leképező optika • Számítógépes tervezés (OSLO) • Aszférikus, műanyag lencsék • Kis elemszám

HoloVízió – optikai rendszer Optikai modulok – fénymodulációs rendszer: • Transzmissziós LCD-k • SLM minősítő mérőrendszer • Mechanikai beállító rendszer Holoernyő

HoloVízió – Elektronika • 128 ill. 96 db LCD adatokkal való ellátása • Központi vezérlőkártya • LCD vezérlő modulok • 737 ill. 553 MByte/sec sávszélességre van szükség • PCI 133 Mbyte/sec • 10-10 vezeték a kp-i vezérlő kártya és az LCD modulok között • Következő generációs készülék: 3 DVI bemenet

HoloVízió – Elektronika •

DSP előnyei: • DDR RAM / SD RAM interfész • Időzítés megoldott

•

DSP hátrányai: • Nincs a célnak megfelelő • Nincs PCI interfész • Beépített programok, kisebb tervezési szabadság

•

FPGA előnyei: • Nagyfokú tervezési szabadság • PCI interfész kialakítható

•

FPGA hátrányai: • Drágábbak • Hosszabb tervezési idő • Időzítést meg kell oldani

HoloVízió – Elektronika • Központi vezérlőkártya: • 6 rétegű (DVI-os 10 rétegű) • 0.15 mm-es technológia • Valós idejű kitömörítés (RLE) • Helyi tápegység kártya (nagyobb hatásfok, kisebb disszipáció stb.) • Zsákfuratok, eltemetett furatok megszüntetése

HoloVízió – Elektronika • Központi vezérlőkártya: • 6 rétegű (DVI-os 10 rétegű) • 0.15 mm-es technológia • Valós idejű kitömörítés (RLE) • Helyi tápegység kártya (nagyobb hatásfok, kisebb disszipáció stb.) • Zsákfuratok, eltemetett furatok megszüntetése

HoloVízió – Elektronika • LCD vezérlő modul: • 4 réteg • 0.15 mm-es technológia • Új memória-egységek • Nagy volt az áthallás az LCD két analóg bemente között • Rossz jel-zaj viszony • Új digitál-analóg konverterek

HoloVízió – Elektronika • LCD vezérlő modul: • 4 réteg • 0.15 mm-es technológia • Új memória-egységek • Nagy volt az áthallás az LCD két analóg bemente között • Rossz jel-zaj viszony • Új digitál-analóg konverterek

HoloVízió – Elektronika • Tápegységvezérlő modul • Lámpa meghajtó elektronika • Korszerűbb megoldások

HoloVízió – Elektronika • Tápegységvezérlő modul • Lámpa meghajtó elektronika • Korszerűbb megoldások

HoloVízió – Elektronika Felmerült problémák: – A lámpa begyújtásakor 20 kV-os EM impulzus zavarja a környező elektronikát, árnyékolás a kábelek miatt nagyon nehezen megoldható – BGA forrasztás, 600 láb felforrasztása a cél, nagyon nehéz gyártástechnológiailag megoldani

HoloVízió - Mechanika • • • • •

Lámpaház Külső váz Fröccsöntött precíziós befoglaló mechanika az optikai modulokhoz Optikai kapcsoló ház Oldaltükör felfüggesztések

HoloVízió - Szoftverrendszer Felhasználói szoftverek: •A szoftver rendszer alapeleme a HoloSDK (szoftver fejlesztői környezet), amely lehetővé teszi bármilyen alkalmazás illesztését a 3D kivetítőhöz. –HoloConstruct: HoloSDK-ra épülő szoftver, mely biztosítja a 3D képek generálását és megjelenítését –CAD plugin: HoloSDK-ra épülő szoftver, mely biztosítja a 3D Studio MAX programból közvetlenül a 3D képek generálását és megjelenítését –HoloViewer: 3D modellek megjelenítése, navigálása –HoloPlayer: tárolt 3D képek és animációk lejátszása

3D kivetítőn futó szoftver: •HoloServer kommunikál a felhasználói szoftverekkel

HoloVízió - Szoftverrendszer 3D bemenő adatok: •Kameraképek •3D model •Saját 3D formátum kifejlesztése –I-map-ek (intenzitásképek) és Z-map-ek (mélységi térképek) tömörítése

HoloVízió összefoglalás HoloVízió holografikus 3D megjelenítő: • • • • •

Nem szükséges speciális szemüveg, nincs helyhez kötöttség, nincs szemkövetés Több néző lehetséges Széles 50 fokos tartomány Vízszintes parallaxis Nagy szögfelbontás

Alkalmazások Katonai alkalmazások • Légiirányítás • Virtuális távvezérlés

Alkalmazások Építészeti CAD-es alkalmazások

Applications Professzionális autóipari felhasználás

Alkalmazások Orvosi alkalmazások – CT, MRI, 3D Ultrasound

Jövőkép • Interaktív 3D platform – Valós idejű megjelenítés – Kéz, fej, szem követő eszközök – Ember-gép kommunikáció • Több forrásból származó információ kombinálása

Köszönjük a figyelmet

Az elektronikai technológia újdonságai

Fizikai jelenségek modellezése, számítógépes szimulációja

Enzimatikus amperometrikus bioszenzorok II.

Sinkovics Bálint 2005, április

A modellezés filozófiájáról „De hát hány világ van? Hogyan lehetséges, hogy egy állítólag tudományos tevékenység, a számítógépes modellezés a feltehetőleg azonos földi problémákkal foglalkozva, ilyen különböző leírásokat eredményez arról, ami van és ami lehetne?”

Lehetséges válaszok: 1. A modellek azért különbözők, mert céljaik különbözőek. 2. A modellek készítése nem tudomány, inkább valamiféle mesterség. 3. Még a tudósok sem látják az egyazon világot tárgyilagosan. „Az a globális modell, amelyik a kutatónak a legjobban tetszik, talán nem is a világról mond neki sokat, hanem saját magáról.” (Meadows)

A modellezés és a szimuláció Mi a modell? Elvont fogalom, nincs egyértelmű definíciója, az alábbi kijelentés azonban mindig igaz: „A modell hasonló a modellezetthez, vagyis az modell, ami a modellezettel hasonlósági relációban van”

Hasonlósági relációk fő típusai: -Formai, -működési (funkcionális), -szerkezeti.

A hasonlóság fogalma nagyon fontos szerepet tölt be az emberi gondolkodásban és a tanulás folyamatában.

A hasonlósági reláció tulajdonságai

A hasonlósági reláció ekvivalenvcia reláció, tehát

-Reflexív, -Szimmetrikus, -Tranzitív.

E feltételek nem teljesülése nagyon súlyos hibákhoz vezethet!

A modell mindig csak bizonyos, meghatározott szempontok szerint hasonló a modellezetthez. A minden szempontból hasonló modell maga a modellezett.

A modellek csoportosítása Modell A hasonlóság szempontja

szerkezeti

A modell típusa

anyagi

A modellezett rendszer

gondolati

pszichikai társadalmi

működési

elektromos

szimbolikus termelési

formai

mechanikus

verbális

termikus

ikonikus

fizikai Stb.

A modellek csoportosításának további szempontjai A modell funkciója (a modellezés célja) lehet például a modellezett: - leírása, - szemléltetése, - elemzése, - létesítésével (működésével) kapcsolatos előírás, - működésével, várható tulajdonságaival kapcsolatos probléma megoldása. A modellezett folyamat jellege szerint a modell: - statikus, - dinamikus. A modell jellege lehet: - kvalitatív, - kvantitatív. A feladat jellege lehet: - direkt, - indirekt (heurisztika, próbálgatás, genetikus, neurális módszerek), - induktív.

A modellkészítés folyamata Probléma felismerés

Kiindulási állapot

Feltételek

megfogalmazás

Új részletek

Saját tapasztalat

Ismert részek

Elemzés

Szükséges ismeretek

Biztos!

bizonytalan

Átvett ismeretek

tervváltozat

kísérlet

kiemelés

igen

Van legfontosabb Szempont?

nem

bizonytalan

döntés végrehajtás

Végállapot

Megoldás folyamata a feladat jellege szerint Előzetes ismeretek indirekt

direkt

induktív

Előírt: output

Matematikai modell

Meglévő berendezés

Egyértelműségi feltételek változtatása

Értelmezési tartomány

Értelmezési tartomány

Kísérlet vagy számítás

Kísérlet vagy számítás

kísérlet

Megoldás: input

Megoldás: output

Megoldás: transzfer

Optimális?

Hiba?

Kielégítő?

igen

igen

igen

Ellenőrzés a gyakorlatban

Stop

A számítógépes modellezés, szimuláció csoportosítása A számítógépes szimuláció főbb típusai: 1. Numerikus: a modellezett kvantitatív jellemzőit, illetve azok változását vizsgáljuk. -

Adatok feldolgozása, értékelése (pl.: statisztika), a matematikai modellből kialakított számítási modell megoldása, a mérési folyamat irányítása.

2. Ikonikus: a modellezett rendszer formájára, szerkezeti kapcsolataira kapunk vizuálisan megfigyelhető információkat. -

Formatervezés, számítógépes szélcsatorna modell, egyes termikus szimulációk, stb.

3. Verbális: a modellezett rendszer szavakban kifejezhető kapcsolatait tárjuk fel. -

Adatfeldolgozó rendszerek, szakértői rendszerek.

A matematikai leírás részei

A rendszer matematikai leírása három fő részből áll: - A rendszer belső tulajdonságait kifejező egyenletrendszer, - az egyértelműségi feltételek, - a matematikai modell megoldása (az input függvényében az állapot ill. az output változása).

Amikor mindhárom részt ismerjük, teljes képünk van a rendszerről. Ilyen azonban sohasem fordul elő.

Csak a tudatlanság biztonsága okozhatja a „mindent ismerünk” érzését!

A matematikai modell megoldásának folyamata Matematikai modell Analitikus

Numerikus

Kísérleti

elhanyogolás

diszkretizálás

Hasonlósági transzformáció

transzformáció

algoritmus Kísérleti és Mérési eszközök

integrálás

Blokkséma kísérletterv

hibabecslés

Program faktorok

Elfogadható?

ok

Szintaxis? Szemantika?

STOP

kísérlet

ok ok

ok Ellenőrzés a gyakorlatban

futtatás eredmény

A matematikai modellek típusai a leíró differenciálegyenletek szerint A technikai rendszerekben végbemenő folyamatok leggyakrabban parciális differenciálegyenletekkel írhatók le. Ezek főbb típusai: -Hiperbolikus egyenletek: pl.: húr, rugalmas membrán, a rúd torziós rezgése, a hanghullám, az elektromágneses hullámok terjedése, a kvantummechanika egyenletei - Parabolikus (Fourier) egyenletek: általános (instacionárius) mérlegegyenletek, pl.: diffúzió, a hővezetés instacionárius folyamatai - Elliptikus egyenletek: stacionárius mérlegegyenletek, pl.: elektrosztatikus tér, stacionárius hővezetést és diffúziót, a mágneses és gravitációs tereket, leíró ún. Laplace-egyenletek.

Az elektrokémiai cella vizsgált keresztmetszete

Ellenelektród

Referencia elektród

Munkaelektród

1. példa: elliptikus egyenlet megoldása A számítógéppel számított potenciál- és térerősségfüggvény Kiindulás: Maxwell-egyenletek

Az elektrosztatika egyenletei: rotE (r ) = 0

∂D rotH = J + ∂t rotE = −

divD (r ) = ρ D (r ) = ε ⋅ E (r )

∂B ∂t

divB = 0 E ( r ) = − gradϕ ( r ) divD = ρ

D =ε ⋅E

− ε ⋅ ∆ϕ (r ) = ρ Poisson-egyenlet J = σ ⋅ (E + E b )

B = µ⋅H

1 1 w = ⋅ε ⋅ E 2 + ⋅ µ ⋅ H 2 2 2

∆ϕ(r) = 0

Laplace-egyenlet

∂2 ∂2 ∂2 ∆= 2 + 2 + 2 ∂x ∂y ∂z

A Laplace-egyenlet megoldása véges differencia módszerrel A rácsmódszer: az egyenlet közelítő megoldása a tér diszkrét pontjaiban

Kétdimenziós esetben: ϕ i +1, j ≈ ϕ i , j +

∂ϕ ∂ϕ h ⋅h + 2 ⋅ ∂x ∂x 2 2

2

ϕ i , j +1 ≈ ϕ i , j

∂ 2ϕ h 2 ∂ϕ ⋅h + 2 ⋅ + ∂y 2 ∂y

ϕ i −1, j ≈ ϕ i , j

∂ϕ ∂ 2ϕ h 2 − ⋅h + 2 ⋅ ∂x ∂x 2

∂ϕ ∂ 2ϕ h 2 ϕ i , j −1 ≈ ϕi , j − ⋅h + 2 ⋅ ∂y ∂y 2 ∂ 2ϕ ∂ 2ϕ + 2 =0 2 ∂x ∂y

ϕi , j

ϕ i +1, j + ϕ i , j +1 + ϕ i −1, j + ϕi , j −1 = 4

Az eredmény meghatározása: - az elektródok potenciálja rögzített - a többi pont potenciáljának számítása iterációval történik a fenti képlet szerint - ha a módosítás minden pontban kisebb a hibahatárnál, az iteráció megáll

Potenciálfüggvény a cella vizsgált metszetében

A térerősség vektorfüggvényének részlete

2. példa: parabolikus egyenlet megoldása - diffúzió Fick I.:

J = − D ⋅ gradN

A megoldás egy dimenzióban, lineáris esetben:

∂N J = −D ⋅ ∂x

Hogy néz ki a megoldás több dimenzióban, időben?

3. példa: parabolikus egyenletrendszer megoldása Az amperometrikus elvű enzimatikus szenzor Simulink modellje

3. példa: parabolikus egyenletrendszer megoldása Enzimreakció modellezése számítógép segítségével Az enzimreakció leírása kompartmentanalízis segítségével: k −1 ⇔ k +1 k +2 ( S ) + ( E ) ←  →( SE ) → ( E ) + ( P)

Az átalakulási egyenletből felírható differenciálegyenlet-rendszer: d ( P) = k + 2 ⋅ ( ES ) dt d ( ES ) = k +1 ⋅ ( E )( S ) − (k −1 + k + 2 ) ⋅ ( ES ) dt

(P) = k+2 ∫ (ES)dt ( ES) = k+1 ∫ (E)(S )dt − (k−1 + k+2 )∫ (ES)dt

d (E) = −k +1 ⋅ ( E )( S ) + (k −1 + k +2 ) ⋅ ( ES ) dt

(E) = −k+1 ∫ ( E)(S )dt + (k−1 + k+2 )∫ (ES )dt

d (S ) = −k +1 ⋅ ( E )( S ) + k −1 ( ES ) dt

(S ) = −k+1 ∫ ( E)(S )dt + k−1 ∫ (ES )dt

A Simulink modell (kompartment modell):

Szimuláció összevetése mérési eredménnyel

Glükózoldat beadása

4. Példa: hőcserélő termikus viselkedése

A modellezendő rendszer:

A vizsgált tartomány:

Modellezés FEMLAB segítségével Berajzolás…

…

Rács generálása… (strukturálatlan, adaptív)

Megoldás kirajzolása Hőmérséklet eloszlása

Áramló közeg sebessége

Elektronikai ipar Magyarországon (történelem)

Lambert Miklós főszerkesztő 2006 február 24

Magyarország elektronikai iparának szerkezete Iparág

1990 [%]

2002 [%]

Textilipar, ruházat Papír- és nyomdaipar Vegyipar Nemfémes anyagok ipara Fémkohászat Gépipar Egyéb

10,2 6,4 33,5 5 16,9 25,6 2,4

4,5 6,6 18,6 3,4 9,6 55,7 1,6

2004 [%]

50,1

48,4 1,5

Az ipari termelés megoszlása Az ipar termelésének és értékesítésének ágazati szerkezete 2004. január-december hó Előzőekben nem kiemelt ipari ágazatok Máshova nem sorolt feldolgozóipar Járműgyártás

100% 90%

Villamos gép, műszer gyártása

80%

Gép, berendezés gyártása

70%

Fémalapanyag, fémfeldolgozási termékek gyártása Egyéb nemfém ásványi termékek gyártása Gumi-, műanyagtermék gyártása

60% 50% 40% 30%

Vegyi anyag, termék gyártása

20%

Kokszgyártás, kőolaj feldolgozás, nukleáris fűtőanyag gyártás Papírgyártás, kiadói, nyomdai tevékenység Bőrtermék, lábbeli gyártása

10% 0% Termelés

Belföldi értékesítés

Export

Textília, textiláru gyártása

A gépipar megoszlása Gépipar

2002 [%]

2004 [%]

Járműipar Szerszámgépipar Elektronikai ipar, műszergyártás

31 12 57

34 12 54

(a járműiparban az elektronika aránya 30% felé tart)

Az elektronikai ipar működése K+F

Konstrukció

Jelenleg a legnagyobb jelentősége a gyártástechnológiának van

Gyártás

Kereskedelem Kereskedelem

Fogyasztó

Miért?

Elektronikai iparunk története (1) v Fejlett elektronikai iparunk a II. világháborúban megsemmisült v A szocialista rendszerben elektronikai iparunk nagy volt, de a fejlesztés lelassult Ø Alkatrészgyártás (Remix, Tungsram, MM, stb.) Ø Számítógépgyártás (Videoton, KFKI, SZKI, stb.) Ø Műszergyártás (EMG, Ganz, stb. Ø Szórakoztató elektronika (Orion, Videoton, BEAG, stb.)

Elektronikai iparunk története (2) vrendszerváltás (1990) óta meredek fejlődés ØMultinacionális cégek gyárai (Philips, Siemens, Grundig, Sony, Bosch, Samsung, Clarion, Easthern Asia, Flextronics, Solectron, Ericsson, Nokia, Vishay, Schneider Electric, Elektrolux, General Electric, stb.) ØAlkatrészgyártás kicsi, de növekvőben (Vishay, Phicomp, TDK, Tyco, eupec, HITELAP, Euro-Print, EPCOS, stb.) vMagyar elektronikai cégek: kevés, több kellene (Videoton, 77 Elektronika, Albacomp, Pintér művek, stb.) vKis cégek, magánvállalkozók (tőkehiány) Vegyesvállalati forma előnyös (eddig nem nagyon éltek vele)

Elektronika az évezredváltás után Magyarországon v A multinacionális cégek árnyékában nehéz érvényesülni v tőkehiány v piackutatás, marketing, kevés gyakorlat v alkatrészforrások (olcsó és jó) v szürkeállomány jó, sokszor a multiknak eladják magukat kényszerűségből v ami jól megy: multiknak beszállítói tevékenység v keressük a kitörési pontokat (kormányzati támogatás: Széchenyi terv, EU pályázatok) v„tudásalapú társadalom” építése v egy jó megoldás: vegyesvállalati forma kölcsönös előnyök alapján v befektetések: jelentős kedvezmények (www.ITDH.hu)

Tudásalapú társadalom építése Magyarországon v nem mi találtuk ki v japán tanulás a II. világháború után v távol-keleti „kis tigrisek” v finn példa (Nokia), ír példa v Kína nemcsak tömeggyárt, tanul is v magyar szürkeállomány hagyományosan jó, de sokat veszített fényéből v innováció, találmányok átlagon aluli (több mint 50. hely Európában, szellemi elgyarmatosodás) v nem tartjuk a lépést a fejlett K+F tevékenységben v átgondolatlan állami ösztönzők és támogatások az oktatási rendszerben (szoftvervásárlás csak egyszer, szinttartás finanszírozatlan) v összehangolatlan K+F, koncepció hiány (Talentis, stb.)

A tudásbázis fejlődése vSzámítógép az elektronikai tervezésben (paradoxon: az elektronika nagy vívmánya, a számítógép nagyon későn kapcsolódik be a tervezésbe) vElőször CAD, csak segítség vMa: szimulációs, jeltisztasági analízis, stb. vA világ három legnagyobb cége amerikai: Cadence, Mentor, Synopsys vCadence több éve itt van, egyetemi licencek, kompetencia központ vMentor tavaly jött, április 20-án első (bemutatkozó) szimpózium vHazai fejlesztések nem elhanyagolhatók (Designsoft)

Hogyan ítél meg bennünket a világpiac? (a rendszerváltást követő időkben) vFejlett országokban egyre drágább az élőmunka vA technológia az automatizmus irányában fejlődik vÉrdemes volt a rendszerváltás után Magyarországon beruházni: vKezdeti olcsó munkaerő (Nyugat-Európaihoz viszonyítva) vJó gyártási kultúra, bizalmi gyártmányok vFöldrajzi adottságok (utak, klíma, stb.) vMeglévő infrastruktúra vKedvező (állami, önkormányzati) hozzáállás vTávlatokban K+F lehetőségek

Miért volt vonzó Magyarországon ipart telepíteni?

Magyarország fejlődése attraktív volt

Jöttek a „multik” vVámszabad-területi termelés vRégi technológiánkkal semmi csereszabatosság vGépek kezdetben „leszerelt” rendszerek (pl. Flextronics-nál Universal furatszerelt technológia, pneumatika, sequencerek) vSok kézi munka (pl. Philips video-fej tekercselés) vAutomaták csak a precíz minőség miatt (pl. Fuji forrasztó robotok) vMagyar beszállító legfeljebb csomagolóeszközökben

Multik gazdálkodása vMenedzsment kezdetben külföldi vNyelvtudás a vezető rétegben megkövetelt vKezdetben minden profitot kivisznek vMagyar gazdaságnak két haszon: §Fejlett technológiát hoz be, lehet tanulni §Munkahelyet létesít, foglalkoztatottságot növel vA teljes termelés automatikusan export vA rövid távon gondolkodók kivonulnak vA hosszú távon gondolkodók (a többség) bővít

Magyarország elektronikai ipara A nagyiparban a multinacionális cégek dominálnak

Hazai (magyar) elektronikai ipar vAz „örökölt” technológia elavult vTőkehiány a beruházásra vA leggyengébb láncszem a tesztelés vA konstrukció sem támogatja a fejlett technológiákat §Flip-chip elemek §Bondolás nyh lemezen §Eltemetett viák §Vegyesmódusú szimuláció alkalmazása §Monolit technológiák (Integration Hungary, Analogic) vBíztató jelek: §Kis cégek erősödnek (Radar-tronic, RLC, stb.) §Nagy cégek technológiai beruházásai (Prolan, HITELAP, stb.)

Technológiaszállító cégek vBeültetés: vNagyok: Siemens Dematic, Universal, Panasonic, Samsung, Tyco, Mydata, Philips vForrasztás: vNagyok: DEK, ERSA, Rehm, SEHO, Metcal, Speedline, stb. vHazai specialista cégek: §ELAS, Microsolder, Alpha-Fry, ITC Microcircuit, Schönweitz, D & Társa, C+F, Ferrumino, Pro-Forelle, stb. §Nyomtatott huzalozású panelgyártók: 2 nagy gyártó: Hitelap, Euro-Print vÚj technológia: ólommentes forrasztás

Mi kell az elektronikai készülékhez?

Tervezés

Gyártás

Alkatrész

Készülék

Alkatrész az ütemezett gyártáshoz v Alkatrész műszaki paraméterei v Alkatrész minősége, eredete (ISO) v Ütemezett szállítás v Csomagolás (ESD védelem) vÖmlesztett vHevederes vCsőtár vTekercs vKivezetések minősége, előkészítése, forraszthatóság

Alkatrész forrás Alkatrész gyártó

Disztribútor

Nagykereskedő

Kiskereskedő

1

2

3

4

Felhasználó

Alkatrészek fejlesztése, gyártása qFélvezetőgyártás fellendülése vHagyományos „nagyok” ØEurópa: Philips, Siemens (Infineon), Thomson ØAmerika: Fairchild, Texas, Intel, AMD, (RCA), GE, Motorola (Freescale), (Westinghouse) vTávol-Kelet felzárkózása: Japán Ø„Kis tigrisek”: Tajvan, Korea, Thaiföld, Malajzia ØKína bekapcsolódása qA félvezetőgyártás Ázsiába tolódik (95%) qPasszív alkatrészek: méretcsökkenés (1005) qElektromechanika: miniatürizálás qIntegrálás minden képzeletet meghalad

Alkatrész beszerzési módok vBeszerzés régen: EMO monopol helyzetben vBeszerzés a piacgazdaságban ØHa csak az árkérdés dominál: rugalmatlan, megbízhatatlan ØKevés szállító: qhosszú távú együttműködés qSzerződések, árengedmények, megbízhatóság ØDisztribúció: qMegbízhatóság qKépviselet, franchise ØMűvi kiszolgálás

A világ fő elektronikai alkatrész disztribútorai Két nagy vezető disztribútor: ØARROW csoport: qAmerikában: Wyle qEurópában: Spoerle ØAVNET qEBV qWBC qSilica qTime

Európa nagy disztribútorai Ø További nagydisztribútorok q Eurodis q Future q Rutronik q MEMEC q MSC q Setron q Farnell Magyarországon van leányvállalatuk Ø Katalógus-disztribúció Magyarországon vállalati szinten kevésbé megy, hobby szinten annál inkább (Conrad, Distrelec, RS, ELFA)

Hazai nagydisztribútorok q ChipCAD q LOMEX q MACRO q KONTEL q ROBTRON q MICRODIS q Nivelcomp q Bázis Elektronika q HT-Eurep q Hoeller q Gothárd q SMD q WorldComponents

Disztribúciós piac felmérése Miért van rá szükség? Ø Beszerzési források biztosítása Ø Ütemezett gyártáshoz biztos szállítás kell A világ egyik legsokoldalúbb piacfelmérője:

16 éve a piacon

A Europartners célkitűzései Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø

A világ alkatrész disztribúciójának bemutatása Országos mérőszámok képzése Piaci analízisek Összehasonlítások, következtetések Piaci trendek Előrejelzések Kiadványok Mind több ország bevonása (eddig 23 ország) qMagyarország nyolcadik éve

Piacjellemző viszonyszám: TAM/DTAM Ø Ø

Ø Ø Ø

TAM: Total Avalable Market, azaz az alkatrész teljes piaci forgalma DTAM: Distributed Total Avalable Market, azaz a disztribútorokon át forgalmazott alkatrészek forgalma A gyári kiszolgálás után a legmegbízhatóbb forgalmat a disztribútorok bonyolítják Disztribútori címet elérni költséges kiváltság, de a kereskedők harcolnak érte TAM/DTAM minél magasabb legyen (10-60%)

Köszönöm figyelmüket

BME-ETT

Lézeres technológiák

Gordon Péter [email protected] We connect chips and systems

LASER

Light Amplification by

Stimulated Emissio

fényerősítés indukált emisszióval

n of

Radi Indukált emisszió: egy természeti jelenség ation Fényerősítés: egy ötletes konstrukció (rezonátor)

We connect chips and systems

Gerjesztés, indukált emisszió

A lézerfény: • monokromatikus (~ 1 sávban sugároz) • koherens (~ azonos fázisú fotonok) • kis divergenciájú (~ párhuzamos nyaláb) We connect chips and systems

4-szintes lézer energiaszintjei

E=h*f E=h*c/λ

Gerjesztés -> Populáció inverzió, azaz fordított betöltöttség (N3>N2)


Szilárdtest lézer alapfelépítése ívlámpával

• 1% körüli hatásfok • Jelentős melegedés • 1000 órás élettartam


Szilárdtest lézer diódalézeres gerjesztése

• Magasabb hatásfokú pumpálás • Hosszabb élettartam ~10.000 óra • Kevésbé kritikus hűtés


A fény világa


Lézerfajták, sugárforrások • Iparban elterjedt lézerek, fő előnyük: – Nd:YAG (neodímium yag lézer): nagy impulzusteljesítmény – CO2 lézer, nagy folyamatos teljesítmény – excimer, alacsony (UV) hullámhossz

• Végletek: – – – –

1 mW – 10 kW 193 nm – 10.600 nm 1 Hz – 100.000 Hz 1 fs – 100 μs We connect chips and systems

Lézerberendezés paraméterei • Fix paraméterek – – – –

hullámhosszúság impulzusok hossza, profilja nyalábminőség (~ Gauss-eloszlás) fókuszfolt minimális mérete, mélységélesség

• Állítható paraméterek – teljesítmény – impulzusismétlési frekvencia – eltérítés sebessége, módja


A hullámhossz jelentősége • Változó mértékű abszorbció


A hullámhossz jelentősége • Változó jellegű hatásmechanizmus


A hullámhossz jelentősége • Változó fókuszálhatóság – kisebb hullámhossz => kisebb fókuszátmérő

– dmin = 2.44* f*λ/D


Sugáreltérítő rendszerek, módszerek

• lézerforrás mozgatása • tárgy mozgatása • lézernyaláb eltérítése – fényvezető szállal – műkarral – x-y irányban mozgatott tükrökkel – forgatott tükrökkel

• utolsó optikai elem: nyalábformáló, leképző lencsék (pl.: fókuszálás) We connect chips and systems

Galvótükrös sugáreltérítő rendszer


Poligontükrös eltérítés

Lézeres direktlevilágító berendezés (LDI)


Lézeres direkt levilágítás LDI

50μm széles huzalozás, maratás előtt és után 10μm széles huzalozás fotóreziszt eltávolításával


LDI hátrányai

75 μm széles kétirányú vezetékezés -a hagyományos eljárásnál kevésbé termelékeny: kontakt nyomtatás: 180-240 panel/óra lézeres levilágítás: 60-80 panel/óra We connect chips and systems

LDI kompatibilitása A hagyományos fotolitográfiával teljesen kompatíbilis.

alkalmazhatók együtt, ugyanazon a panelen

22 μm-es vezetékezés a flip chip közvetlen környezetében


Gravírozás, jelölés

http://www.meccomark.com/ We connect chips and systems

Lézeres viakészítés 50 µm

szelektív anyageltávolítás Zsákfurat forrasztásgátló rétegben

Zsákfurat flexibilis hordozón


Spirálozás, lékelés, lyukasztás

http://ieeexplore.ieee.org/iel5/5/22375/01043925.pdf?arnumber=1043925


Ablak nyitása flexibilis hordozón

Floating Cu leads (50x)

Floating Cu leads (200x) Cross-sections of floating leads


Ellenállások értékbeállítása, trimmelés

Vastagréteg ellenálláselemek értékbeállítási vágatformái: Egyenes vágatok

l1

Kettős vágat

d2 d1

Cilinder (top hat) számítása:

L vágat

2. vágat 1. vágat

l2 Nagy l/d-jű cilinder alakú ellenállás We connect chips and systems

Meanderezés

Stencil készítés


Laser troubleshooting for • Mitől nem egyenletes a minőség: – fókuszálási probléma – anyagegyenetlenség – szoftverbeállítás

• Degradáció a lézerben:

– pumpáló forrás (ív-, villanólámpa, dióda) – töltőgáz – optikai elemek (főleg UV lézereknél)

• Mitől nem indul a lézer: – elektronikai probléma – szoftverprobléma


HoloVízió 3D megjelenítő rendszer

Recommend Documents