成果報告書詳細
管理番号20100000000986
タイトル平成21年度成果報告書 「異分野融合型次世代デバイス製造技術開発プロジェクト/異分野融合分野で新しいライフスタイルを創出する革新的デバイス及び先端技術/市場動向に関する情報収集」成果報告書
公開日2010/9/30
報告書年度2009 - 2009
委託先名社団法人 科学技術と経済の会
プロジェクト番号P09008
部署名機械システム技術開発部 機械グループ
和文要約(1) 調査の主旨
MEMSは機械部品のチップ化が出発点であったが、最近の動きとしてアナログ半導体技術の応用としての展開が著しい。今日世界の半導体産業はデバイスだけで約30兆円規模、MEMS産業は6,000-7,000億円程度で、まだ半導体全体の一部に過ぎない。ここ2-3年は金融危機の影響で横ばいから微減傾向にあるが、遠からず反転し2015年までには1兆円規模に成長するであろうと予測されている。本調査はイノベーションの視点からMEMSへの潜在ニーズ調査を行った。
(2) 産業の概要
MEMS技術の応用分野としては、マイクロ機械(マシン)、アクチュエータ、アクティブ・パッシブ電子デバイス、光処理デバイス、センサ、マイクロ・ケミカル(化学処理9等に分類できるが中でも「センサ」「センサネットワーク」は最も有望かつ重要なアプリケーションであると思われる。市場の主要な産業部門としては、今後民生機器や携帯機器向けが最も期待されている。
無線技術は距離数10mから数100mの小出力無線技術が、特定小電力無線等に加え近年、Zigbee、Bluetooth、無線LAN、UWBなど種々の方式が開発されてきた。このような、小出力小領域向けの無線通信技術の発展と上記センサの小型化、省電力化とが相俟って、センサ信号のネットワーク化が可能となりいわゆるユビキタス社会の実現が期待される。
(3) 課題解決型研究開発アプローチ
多様な技術シーズを組み合わせて求める機能や性能実現が求められるようになった今日、イノベーションによって経済社会の次なる発展を遂げていくためには、これまでの「技術目標に対する改良型の研究開発」だけではなく、コンセプトドリブン型の研究開発が求められている。
MEMS技術がもう一段進化発展するためには、既存の市場ではなく新たな課題解決型システムに求められるのではないかと考えられる。センサやMEMS等を目的指向で結合融合しつつ新しい要素を付加することによって新しい産業・文化が生まれ、それにより一段の飛躍が期待される。
(4) 調査実施経緯
今回、実際のデバイス開発側、利用側へのヒヤリングによる調査を実施し、生の声から今後の革新的デバイスの方向を探索することとした。ユーザーとなる企業へのヒヤリング約20社から産業界ニーズを把握した。共通的な課題として、以下3点が挙げられた。異分野の壁、ボリュームマーケットの欠如、各社各様でプロダクト毎の自前主義。
課題解決型のシステムとしてのアプリケーションとしては、国民の安全安心、社会インフラのメンテナンス、国民の健康・医療、地球環境問題、省資源省エネルギー、農業などがあげられる。
(5) 望まれるデバイス
課題解決型システムにおいて要望されるデバイスの性格として、以下が例示できる。複合型、省エネルギー・自己給電型、堅牢・高耐久性、自己キャリブレーション型。
(6)センサネットワーク応用事例
センサネットワークの応用事例として以下の6テーマについて今後の展望を描いた。エネルギー・マネジメント・システム、構造物・防災センシング技術、MEMSによる農業マネジメント技術、人間の健康に資するセンサ技術、MEMSによるモバイルプラットフォーム技術、自動車・輸送機器センサ技術。
英文要約(1) Aims of this study Though MEMS started with tip fabrication of mechanical components, they have been developing rapidly as one of the applications of analog semi-conductor technologies. World semi-conductor industry has nowadays grown to $300billion as device market, among which MEMS compose only a small part of approximately $6-7billion. MEMS industry declines these 2-3 years due to the financial crisis, but we can expect it will soon turn over and reach $10billion by 2015. This study aimed to investigate potential needs for MEMS.
(2) Industry Applications of MEMS technologies are classified into micro machines, actuators, active/passive electronic devices, optical processing, sensors and micro chemicals, and especially sensors are most promising and important areas. Among industrial sectors as markets, consumer and mobile are predicted to be the most growing sectors for the next several years. Regarding wireless applications, small area RF technologies have been cultivated actively. They are for examples ZigBee, Bluetooth, Wireless LAN and UWB etc. Along with these small power radio technologies those sensors mentioned above will bring us to so called ubiquitous society where signals of sensors are networked.
(3) R&D approach tending to solve social problems Since technologies are required recently to realize diversified functions and performances needed socially or humanly by combining various engineering sources, desirable R&D approach may be under concept driven ways, that is firstly to identify social requirements and to try to assemble necessary engineering resources to resolve such problems, being different from traditional R&D approach that is to try to achieve specific scientific targets. In order to enhance MEMS technologies and markets, such approach which is trying to contribute to solve social problems may be necessary instead of traditional marketing or scientific approach. New industry and new culture generated by utilizing these basic technologies unitedly and adding up-to-date elements will lead to more development of MEMS industry.
(4) Research done As this research we heard a lot of fresh voices from both manufacturing and using industrial people actually. We interviewed more than 20 enterprises, academic people and public organizations. We have noticed the following three points as common problems to develop MEMS industry up to such new stage of "problem solving": to overcome technical barriers divided by conventional sectors, to find out volume market and to get out from NIH(Not Invented Here) syndrome of individual enterprises and/or organizations.
As examples of social problems we could find safety and comfortability of people, maintenance of social infrastructure, health and medical affairs, global environment issues, saving natural resources and energy and agriculture. The following characteristics are desired from the users point of view: devices integrated functionally and competently, devices consuming low power and/or self energy supplying devices, robustness and high durability and self-calibration type.
(5) Survey of Technology Trends In order to view general technology trends in this fields, we described drawings of some application systems from current status to estimated future shapes. The following six areas were selected from the view points of R&D devoted to solve social problems: Energy Management Systems, Sensing Technology for Construction and Prevention of Desasters, Agricutural Management Technologies, Sensing Technologies for Human Health, Mobile Platform Technologies, and Sensing Technologies for Automobiles and Transportation.
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