Imec Magazine. Editie januari 2017 JANUARI 2017 EDITIE 1/59

Transcriptie

1 Imec Magazine Editie januari 2017 JANUARI 2017 EDITIE Voorwoord januari 2017 Visie: Technologieën voor de verdere schaalverkleining van chips Intro: Het intuïtief Internet der dingen mogelijk maken Visie: Je DNA sequencen wordt routineklus De highlights van 2016 Visie: Technologie optimaliseren voor IoT-systemen, een verhaal van vingerafdrukken en hersenen Visie: Samenspel tussen chip- en digitale technologieën cruciaal voor het Internet of Things Visie: Een nieuw tijdperk voor onze mobiliteit 1/59

2 Visie: Antwerpen proeftuin voor slimme stadstechnologie Visie: De vierde industriële revolutie is definitief ingezet Visie: Een duurzaam energiesysteem dankzij hernieuwbare energie en ICT Visie: Imec helpt goudmijn van Vlaamse hightech technologie te ontginnen Visie: Kleine en grote bedrijven helpen om innovatieve ideeën om te zetten in marktklare oplossingen 2/59

3 Editie januari 2017 General Voorwoord januari 2017 Elke maand blikt onze CEO terug op gebeurtenissen uit zijn (professionele) leven en beschrijft enkele van de onderwerpen die die maand aan bod komen in imec magazine. Samen het onmogelijke mogelijk maken Fantastische groeicijfers, belangrijke technologische doorbraken in tal van domeinen, de fusie met het digitale onderzoekscentrum iminds: 2016 was een superjaar voor imec. Maar lang blijven stilstaan bij realisaties uit het verleden is voor imec geen optie. Meer dan ooit kijken we immers naar de toekomst; een toekomst die stoelt op radicale innovatie; een toekomst waarin we de ambitie hebben om samen met onze klanten en partners het onmogelijke mogelijk te maken Luc Van den hove, Algemeen Directeur en CEO imec een superjaar voor imec Wanneer ik terugblik op 2016, kan ik maar één ding concluderen: 2016 was een superjaar voor imec. Enerzijds konden we alweer fantastische groeicijfers voorleggen, en dat in alle segmenten waarin we actief zijn. Groeicijfers die bovendien resulteerden in een omzetstijging van ongeveer 35 miljoen euro (+7 à 8 procent op jaarbasis). Dat is immens en bovendien een trend die we al een aantal jaren op rij mogen optekenen. 3/59

4 Daarnaast hebben we samen met jullie onze trouwe partners en klanten tal van innovatieve projecten geïnitieerd en succesvol afgewerkt, en daarbij verschillende technologische doorbraken gerealiseerd in een heel aantal domeinen. Een beknopt overzicht daarvan vinden jullie terug verder in dit jaarverslag. Ook dat zijn prestaties waar we trots op mogen zijn! Een andere belangrijke realisatie in 2016 was de opening van de nieuwe cleanroom. Dankzij dit ultramoderne lab van meer dan m² (waarmee we onze cleanroominfrastructuur uitbreiden tot meer dan m²) kunnen we verder onderzoek verrichten naar nieuwe technologieën om microchips nog krachtiger, kleiner en energiezuiniger te maken en dat met de meest geavanceerde chipproductieapparatuur. En tenslotte was er natuurlijk de fusie met het Vlaamse digitale onderzoekscentrum iminds. Het is een fusie die tot stand kwam op basis van opportuniteiten; een fusie bovendien die werd afgerond met een snelheid die niemand voor mogelijk had gehouden in het begin van het jaar. Het is een huwelijk tussen chip- en systeemtechnologie enerzijds en digitale technologie anderzijds waardoor we voortaan nog beter gewapend zijn om onze sterktes verder uit te bouwen en een nog grotere lokale en internationale impact te creëren. Dat laatste blijkt overigens ook uit de duo-interviews in deze editie van het imec Magazine, waarin een hardware- en een software-expert telkens samen hun licht laten schijnen op de belangrijkste realisaties in hun vakgebied het voorbije jaar. En meteen blikken ze ook vooruit op wat de toekomst voor ons in petto heeft. Onze missie: samen het onmogelijke mogelijk maken Want terugblikken op een succesvol jaar is uiteraard altijd leuk. Maar waar we bij imec vooral mee bezig zijn, is de toekomst. En ook daar zal de fusie met iminds de volgende jaren een belangrijke meerwaarde creëren. Onze snel evoluerende maatschappij heeft immers steeds meer nood aan disruptieve oplossingen in domeinen zoals slimme steden, gezondheid(szorg), industrie 4.0, mobiliteit en energie; oplossingen waarin hardware en software nauw met elkaar verweven zijn. En precies die multidimensionale R&Domgeving creëren we nu bij imec door onze expertise in nano-elektronica te bundelen met imindskennis in onderzoeksgebieden zoals datawetenschap, cryptografie en slimme netwerktechnologie. Tegelijk zijn we ons ervan bewust dat die kennis niet enkel van binnen de imec-muren kan komen. Vandaar onze ambitie om de samenwerking met lokale universitaire onderzoeksgroepen, maar ook met internationale universiteiten, verder uit te diepen. Net door ons wereldwijde ecosysteem verder te versterken, kunnen we onze internationale leiderschapspositie immers verder uitbouwen en de alsmaar groeiende innovatiebehoefte in onze industrie adequaat aanpakken. 4/59

5 Een nauwe samenwerking met Vlaamse (industrie)partners waarbij we hen vakkundig begeleiden doorheen hun disruptieve innovatietrajecten blijft uiteraard ook centraal staan in onze werking. Als s werelds toonaangevende onderzoekscentrum voor nano-elektronica en digitale technologie zijn we immers uitstekend geplaatst om hightech innovatie te stimuleren én te realiseren, zowel op lokaal, Europees als wereldwijd vlak. Enkel op die manier kunnen we een stevige basis leggen voor oplossingen die bijdragen aan een beter leven voor iedereen. Daarnaast zullen we via venturing-initiatieven het naar de markt brengen van hightech oplossingen blijven ondersteunen, via programma s zoals imec.istart en imec.xpand die op dit moment verder worden uitgebouwd. Op al die punten zetten we in 2017 dus volop in. Zo kunnen we soepel blijven inspelen op de snel veranderende noden van onze maatschappij, en samen met jullie het onmogelijke mogelijk maken. Met imec als jullie vertrouwde en strategische innovatiepartner bij uitstek! Luc Van den hove, Algemeen directeur en CEO imec 5/59

6 Editie januari 2017 General De highlights van 2016 Het leven is zo druk! Dus misschien heb je niet altijd de tijd om het nieuws en de doorbraken van imec op de voet te volgen. Op deze pagina vind je een kort overzicht van wat imec de voorbije maand realiseerde. Bij imec draait alles rond onderzoek en innovatie op het vlak van chiptechnologie, ICT en software. Samen met bedrijven vertalen we deze expertise in toepassingen voor een betere gezondheid, slimme steden, een slimme mobiliteit, efficiënte logistiek en fabrieken, en een duurzame energievoorziening. Deze 10 feiten onthouden we van 2016! Imec en iminds worden één In februari werd het al aangekondigd en in september 2016 was het eindelijk een feit: de fusie tussen onderzoeksinstellingen imec en iminds. Dankzij deze fusie ontstond er een uniek onderzoekscentrum dat tot de absolute wereldtop behoort op het vlak van nano-elektronica en uitblinkt door zijn kennis in software en ICT. Het verbrede innovatiecentrum dat opereert onder de naam imec gebruikt die kennis om disruptieve technologieën en oplossingen te ontwikkelen in toepassingsgebieden zoals gezondheidszorg, slimme steden en mobiliteit, logistiek en Industrie 4.0 en energie. 6/59

7 Onze cleanroom breidt uit Op 11 maart kreeg imec bezoek van Vlaams Minister-President Bourgeois, Vlaams Minister Muyters en Burgemeester Tobback om de nieuwe cleanroomruimte officieel te openen. Dit gloednieuwe hightech lab van meer dan 4000m2 zal worden gebruikt voor onderzoek naar de toekomstige generaties technologieën die microchips nog krachtiger, performanter, kleiner en energiezuiniger zullen maken, en dit met de meest geavanceerde chipproductieapparatuur. De nieuwe cleanroom is een uitbreiding van de bestaande 300mm cleanroom die nu 7200m 2 groot is. RVO-Society blaast 15 kaarsjes uit Vijftien jaar geleden werd RVO-Society opgericht ter nagedachtenis van Roger Van Overstraeten, de stichter en eerste algemeen directeur van imec. Het doel van RVO-Society is om jongeren, tussen 5 en 25 jaar, warm te maken voor techniek en wetenschappen. Dit doet RVO-Society door de kennis die aanwezig is bij innovatieve bedrijven en onderzoeksinstellingen (zoals imec) te vertalen in leuke projecten en educatieve activiteiten voor jongeren. Meer info op Nog een jarige: Holst Centre wordt tien In april vierde Holst Centre haar tienjarig jubileum. Het onafhankelijke onderzoekscentrum werd opgericht door imec en TNO, met steun van de lokale, regionale en nationale overheden van België en Nederland. Focus van het onderzoek ligt op draadloze autonome sensoren en flexibele elektronica. Het aantal onderzoekers steeg in de afgelopen 10 jaar van 5 naar 200, en vandaag telt het centrum 50 industriële partners. Chipontwerp krijgt boost in imec Florida In juli werd imec Florida opgericht. Het is een chipontwerpcentrum voor fotonica en high-speed elektronica. Bij de opening werd een samenwerkingsovereenkomst ondertekend met de University of Central Florida (UCF), Osceola County en the International Consortium for Advanced Manufacturing Research (ICAMR). 7/59

8 Prestigieuze ERC-beurs voor drie van onze wetenschappers Kris Myny (imec), Bart Vermang (IMOMEC) en Piet Demeester (iminds - UGent) ontvingen in 2016 de Europese ERC-onderzoeksbeurs voor jonge wetenschappers. Het gaat hier om één van de meest prestigieuze onderzoeksbeurzen voor Europese wetenschappers. Kris Myny krijgt 1,5 miljoen euro om een veelbelovend type dunnefilm-transistor te verbeteren en een nieuwe manier te ontwikkelen om circuits te ontwerpen, wat het energieverbruik aanzienlijk zou moeten terugdringen. Bart Vermang ontvangt een beurs van 2 miljoen. Zijn ERC-project gaat over het verbeteren van CiGS(e)-zonnecellen door het toepassen van geavanceerde technieken die ook bij siliciumzonnecellen worden toegepast. Dat zou moeten leiden tot meer duurzame cellen met een hogere efficiëntie tussen de 23 en 26%. Piet Demeester ontvangt 2,5 miljoen euro om de volgende vijf jaar een werkend ATTO-prototype te ontwikkelen. ATTO is een draadloze technologie die kan worden gebruikt om elk individueel object in grote groepen bewegende voorwerpen te voorzien van een supersnelle mobiele verbinding van 100Gbps; een verbinding waarbij de signaalvertraging bovendien tot een minimum (minder dan 10 microseconden) wordt beperkt. Het is de basis voor een hele reeks nieuwe mobiele toepassingen die snel veel rekenkracht nodig hebben zoals intelligente zwermen (grote groepen, dicht op elkaar gepakte) robots. imec.academy haalt topsprekers naar imec voor cursus Nanotech for Health Echte innovatie vind je op de grensvlakken van disciplines: iets wat ze bij imec academy zeker begrepen hebben. Daarom ook dat elk jaar een cursus Nanotech For Health wordt georganiseerd voor ingenieurs én bio-specialisten. Ook dit jaar werd opnieuw een totaal nieuw programma opgesteld voor deze 4-daagse cursus met gerenommeerde sprekers uit de bedrijfs- en academische wereld. Naast een uniek aanbod cursussen organiseert imec.academy ook opleidingen op maat van bedrijven. Partnerbedrijven van imec en personeel kunnen ook steeds te rade gaan in de uitgebreide catalogus opnames van cursussen die in het verleden werden gegeven. Want levenslang leren is een must in deze snel veranderende wereld! Meer info: American Cancer Society prijst imec-team Imecs Levensloopteam zet elk jaar verschillende acties op touw om geld in te zamelen voor Levensloop Leuven en Stichting tegen Kanker te steunen. In 2016 ontving imec de Best Relay for Life Team award, gekozen uit meer dan teams die zich wereldwijd inzetten voor Levensloop (of Relay for Life). De keuze voor het imec-team kwam er niet enkel vanwege het hoge bedrag dat werd ingezameld maar ook vanwege de nadruk op sensibilisering en het promoten van een gezonde levensstijl. En niet te vergeten: vanwege de passie en het enthousiasme dat de vrijwilligers aan de dag brachten bij al hun acties! 8/59

9 Maar er waren ook andere solidariteitsacties in 2016: 15 teams zamelden geld in voor evenveel schoolmeisjes in Kuria (Kenia) die les volgen aan de Visa Academy, een school voor meisjes die aan genitale verminking willen ontsnappen. Imec collega s toonden zich ook solidair met de slachtoffers en families die getroffen zijn door de aardbevingen in Italië en zamelden 3280 euro in voor de heropbouw van scholen in de getroffen streken. Gordon Moore wint imec lifetime of innovation award Noem hem gerust de grootste beroemdheid van de chipindustrie: Gordon Moore. Onze CEO, Luc Van den hove, was dan ook zeer vereerd dat hij de co-founder van Intel en de bedenker van de Wet van Moore kon gaan opzoeken in zijn prachtige huis op Hawaï om hem de Lifetime of Innovation award te overhandigen. Deze prijs wordt elk jaar uitgereikt tijdens het Imec Technology Forum (ITF) in Brussel. In 2017 zal ITF en iminds The Conference één geheel worden en doorgaan op 16 en 17 mei, in Antwerpen. Aan de hand van inspirerende lezingen, demo s en netwerking zal de unieke kracht van nano-elektronica en digitale technologieën getoond worden. Een imec.istart-portfolio met meer dan 100 start-ups Naast zijn onderzoeksactiviteiten helpt imec onderzoekers, jonge ondernemers en start-ups bij het succesvol naar de markt brengen van hun idee. Eén van de instrumenten die daarvoor werden ontwikkeld, is imec.istart. Wanneer start-ups voor dit programma worden geselecteerd, kunnen zij gedurende de volgende 12 tot 18 maanden een beroep doen op financiële ondersteuning, professionele coaching en allerhande faciliteiten op maat van een startende onderneming. Sinds de start van het programma in 2011 werden al meer dan honderd ondernemerschapsprojecten ondersteund, ondanks de zeer strenge selectiecriteria waardoor slechts 1 op de 5 aanvragen wordt goedgekeurd. Samen hebben deze start-ups ondertussen al geresulteerd in meer dan 450 full-time jobs en een totale omzet van meer dan 20 miljoen euro (in 2015). Ze hebben samen ook al meer dan 50 miljoen euro opvolgfinanciering opgehaald. Vorig jaar nog werd imec.istart door UBI Global verkozen tot s werelds nummer 4 in de categorie Top University Business Accelerators, na een screening van meer dan 500 incubatieprogramma's uit heel de wereld. 9/59

10 Editie januari 2017 Semiconductor technology & processing Visie: Technologieën voor de verdere schaalverkleining van chips Door de explosieve toename van het dataverkeer hebben we alsmaar krachtigere chips en meer geheugencapaciteit nodig. De Wet van Moore blijft noodzakelijk, maar daarnaast hebben we ook innovaties nodig die helpen om het vermogen, de performantie, de oppervlakte en de kost van chips en transistors te optimaliseren. An Steegen onthult enkele geheimen van de halfgeleidertechnologie een koffer vol met materialen, transistorarchitecturen en nieuwe technieken die de verdere schaalverkleining van chips zullen mogelijk maken. 10/59

11 Het einde van de happy scaling? Door de explosieve groei van het dataverkeer, aangewakkerd door het Internet of Things, sociale media en server-toepassingen, zullen we geavanceerde halfgeleidertechnologieën blijven nodig hebben. Hierbij zijn het de servers, de mobiele toestellen, de toestellen voor IoT-toepassingen... die de voorwaarden stellen op gebied van rekenkracht en geheugen. An Steegen: Tegelijkertijd creëert deze trend ook meer diversificatie. Toestelletjes voor IoT-toepassingen zullen bv. laag-vermogen signaalverwerking en embedded niet-vluchtige geheugentechnologieën nodig hebben. Voor mobiele en server-toepassingen zullen een verdere schaalverkleining, een continue innovatie van de transistorarchitectuur en een aangepaste geheugenhiërarchie dan weer prioritair zijn. Maar zullen we ook de traditionele schaalverkleining van chips, die Gordon Moore meer dan 50 jaar geleden voorstelde, kunnen aanhouden? An Steegen: We hebben lang in het happy scaling -tijdperk geleefd, waarbij de dimensies bij elke technologieknoop verkleinden en het aantal transistors verdubbelden, en dit voor eenzelfde kostprijs. Maar de laatste jaar volgen we dit happy scaling -traject niet langer. Het aantal transistors verdubbelt nog wel, maar de traditionele kostenreductie gaat niet langer op. We hebben eerder donkere dagen van dark silicon meegemaakt, maar gelukkig zijn we hier steeds uitgeraakt. De technologie-box zal ons opnieuw nieuwe mogelijkheden geven om voor iedere technologieknoop het vermogen, de performantie en de oppervlakte van de transistor te optimaliseren. De technologie-box voor schaalverkleining Extreem ultraviolet lithografie (EUVL) wordt beschouwd als één van de belangrijkste middelen om transistors kleiner te maken en de Wet van Moore verder te zetten. An Steegen: Idealiter hebben we deze techniek al bij de 10nm knoop nodig waar we de enkelvoudige belichtingen zullen beginnen vervangen door meervoudige belichtingen. Meer realistisch zal EUVL hopelijk op tijd zijn om de kosten voor de 7nm technologieknoop te verlagen. Bij imec toonden we al aan dat we met EUVL de 7nm dimensies voor logische chips met één enkele belichting kunnen printen. Er blijven evenwel nog uitdagingen, bv. op het gebied van de zogenaamde line-edge roughness. An Steegen: Tegelijkertijd zetten we ook schalings-boosters in om de componenten van de chip kleiner te maken, zoals self-aligned gate contact of buried power rail. Met deze trucs kunnen we de hoogte van een standaardcel kleiner maken (van 9 naar 6 tracks ), wat leidt tot een grotere dichtheid aan bits en een kleinere kostprijs voor de chip een mooi voorbeeld van co-optimalisatie van ontwerp en technologie. 11/59

12 Vermogen en performantie van de transistor verbeteren De FinFET was de killer -technologie voor de 14 en 10nm technologienodes. Maar voor de 7-5nm ziet An Steegen enkele uitdagingen. Bij deze technologieknopen kan de FinFET-technologie niet langer de 20% performantie- en 40% vermogen-verbetering bieden. Voor 7nm en kleiner hebben we horizontale nanodraadtransistors nodig, waarbij de poort het geleidingskanaal langs alle kanten omringt (gate-all-around of GAA). Deze transistors beloven een betere elektrostatische controle van het geleidingskanaal. In deze configuratie kunnen we de stroom optimaliseren door meerdere horizontale nanodraden verticaal te stapelen. In 2016 hebben we tijdens IEDM (de belangrijkste conferentie ter wereld op gebied van electron devices ) voor de eerste keer de CMOS-integratie van verticaal gestapelde GAA silicium-nanodraad MOSFETs aangetoond. Een volgende stap kunnen verticale nanodraad-transistors zijn. Hiervoor is echter een meer disruptieve procesflow nodig. Of junctie-loze GAA nanodraad-transistors, die, zoals aangetoond tijdens de VLSI-conferentie van 2016, een aantrekkelijke optie vormen voor geavanceerde logische, laagvermogen-circuits en analoog/rftoepassingen. Voor nog kleinere technologieknopen (vanaf de 2,5nm) zullen ook de fin- en nanodraadtransistor niet meer voldoen. An Steegen: Vroeg of laat zullen we de next switch moeten vinden. Tunnel-FETs, die 3 keer meer stroom beloven, en spin-wave majority gates zijn kanshebbers. Meerderheidspoorten gebaseerd op spin-wave-componenten met micrometerafmetingen werden al gerapporteerd. Maar om competitief te zijn met andere CMOStechnologieën, moeten ze geschaald worden naar nanometer-afmetingen. An Steegen: In 2016 stelde imec een methode voor om deze spin-wave-gebaseerde transistors te schalen naar nanometers. Dit opent de mogelijkheid om spin-wave majority gates te maken die een kleiner vermogen en oppervlakte beloven dan CMOS-gebaseerde logische technologie. Koper en alternatieve metalen in de back-end-of-line' In de toekomst vormen ook de interconnects een bedreiging voor de verdere schaalverkleining van de chip. Daarom moet ook de schaalverkleining van de back-end-of-line (het gedeelte van de chip dat de transistors en andere componenten onderling verbindt) onder de loep genomen worden. We zoeken manieren om koper verder te kunnen blijven gebruiken als interconnect, bv. door gebruik te maken van liners van rubidium (Ru) of cobalt (Co). Op langere termijn zullen we misschien alternatieve metalen moeten gebruiken, zoals Co voor lokale interconnects of via s, zegt An Steegen. 12/59

13 De geheugenhiërarchie van de toekomst De klassieke Von Neumann-architectuur voor computers bevat naast de centrale verwerkingseenheid ook een geheugen om alle data en instructies op te slaan. Ook hier richt men zich op de schaalverkleining van geheugentechnologieën. Dat is nodig om tegemoet te komen aan de alsmaar toenemende performantie van rekenplatformen en aan de drang van de consument om alsmaar meer data op te slaan en uit te wisselen. Naast deze trend tot schaalverkleining is er ook nood aan nieuwe types geheugens. An Steegen: STT-MRAM is een voorbeeld van zo n opkomend geheugenconcept. Dit type geheugen zou wel eens de eerste embedded niet-vluchtige geheugentechnologie kunnen worden. Het is ook een aantrekkelijke technologie voor stand-alonetoepassingen die een hoge dichtheid aan geheugencellen vragen. Troeven van dit geheugentype zijn de niet vluchtigheid, hoge snelheid, schakeling bij laag vermogen en bijna onbeperkte lees/schrijf endurance. Maar de schaalbaarheid naar hogere dichtheden was altijd al een uitdaging. Recent hebben we een erg performante loodrechte magnetische tunnel-junctie kunnen aantonen met een afmeting van slechts 8nm. Op basis hiervan stelden we ook een produceerbare oplossing voor een schaalbaar SST-MRAM array voor. Het toekomstige geheugenlandschap vraagt ook om een nieuw type geheugen dat de kloof kan dichten tussen DRAM en solid-state-type geheugens: het opslagtype geheugen (of storage class memory ). Met dit geheugen zou men in een heel korte tijdspanne toegang moeten krijgen tot grote hoeveelheden data. In deze context werkt imec aan MRAM- en resistive RAM-concepten. Voorbij de klassieke schaalverkleining naar een systeem-technologie-cooptimalisatie... Een uitdaging voor de traditionele Von Neumann-architectuur is om meer data te kunnen overbrengen tussen de processor en het geheugen. En hier kunnen 3D-technologieën een rol spelen. An Steegen: Met de verdere schaalverkleining van chips komen er nieuwe mogelijkheden voor 3Dchip-integratie. Zo wordt het mogelijk om verschillende partities van een systeem-op-chip (SoC) te realiseren en deze partities heterogeen te stapelen met hoge interconnect-dichtheden. Hierbij worden chips niet langer gestapeld als individuele naakte chips (of dies), maar als volledige wafers via wafer bonding. Een grotere bandbreedte voor datatransfer kan ook worden gerealiseerd door optische I/O. In deze context werkt imec verder aan de bouwblokken voor zijn fotonicaplatform, zoals fotodetectoren van germanium en optische modulators met datasnelheden van 50Gb/s per kanaal. 13/59

14 De Wet van Moore zal zich verderzetten, maar niet alleen via de conventionele wegen van schaalverkleining. An Steegen: We zijn geëvolueerd van een zuivere technologie-optimalisatie (door middel van nieuwe materialen en transistorarchitecturen) naar een co-optimalisatie van ontwerp en technologie (bv. het gebruik van schalings-boosters om de celhoogte te verkleinen). En we denken al aan een volgende fase, die van systeem-technologieco-optimalisatie. Om nog meer rekenkracht te verkrijgen, kijken we ook verder dan het klassieke Von Neumann-model, zoals naar neuromorphic computing, een computerconcept gebaseerd op de werking van onze hersenen, en quantum computing, dat gebruikt maakt van de wetten van de kwantumfysica. Er zijn heel wat creatieve ideeën die de industrie zullen toelaten om de schaalverkleining van chips verder te zetten... 14/59

15 Biografie An Steegen An Steegen is imecs Executive Vice President Semiconductor Technology & Systems. In die functie leidt ze de activiteiten van de onderzoeks-hub om de volgende generatie ICTtechnologieën mogelijk te maken en richting te geven aan de industriële roadmaps. Dr. Steegen speelt een belangrijke rol in de halfgeleider- O&O-wereld en wordt beschouwd als een expert en befaamd spreker op de belangrijkste conferenties en events van de halfgeleiderindustrie. An Steegen begon in 2010 bij imec te werken als senior VP, verantwoordelijk voor imecs CORE CMOSprogramma s rond logische en geheugenchips, processing, lithografie, ontwerp en optische en 3D interconnects. Daarvoor was ze directeur bij IBM Semiconductor R&D in Fishkill, New York, waar ze verantwoordelijk was voor de ontwikkeling van bulk-cmos-technologie. Tijdens haar loopbaan in IBM was Dr. Steegen ook host executive van IBMs logic International Semiconductor Development Alliance en was ze verantwoordelijk voor het opzetten van samenwerkingen op het gebied van innovatie en productie. In 2000 behaalde Dr. An Steegen een doctoraat in de Materiaalwetenschappen en Elektrotechniek aan de KU Leuven, terwijl ze onderzoek deed bij imec. Ze publiceerde meer dan 30 technische papers en is houder van verschillende patenten in het domein van halfgeleiders. 15/59

16 Editie januari 2017 Internet of Things, Heterogeneous integration Visie: Technologie optimaliseren voor IoTsystemen, een verhaal van vingerafdrukken en hersenen Intro Het Internet of Things, of IoT, groeit snel uit tot een meerlagig systeem van systemen dat de hele aarde omspant. Maar om de voorspelde evolutie ook echt te laten plaatsvinden is er nog meer geoptimaliseerde en gespecialiseerde hardware nodig. Sensoren bv. die slechts zeer weinig energie verbruiken, computers die de privacy en beveiliging blijven garanderen, of rekenwonderen die intelligente lessen kunnen trekken uit de enorme hoeveelheden gegevens die ze binnenkrijgen. Diederik Verkest en Ingrid Verbauwhede leggen uit hoe ze die verdere optimalisatie en specialisatie van technologie zien. Ingrid heeft het onder meer over de noodzaak om hardware beter te beveiligen en Diederik vertelt hoe imec onderzoek doet naar hardware die werkt zoals onze hersenen. 16/59

17 De toekomst van de chip is heterogeen Tot voor kort richtten wij al onze inspanningen om computers efficiënter te maken op de transistor, de kleinste bouwsteen van een chip, en dat ongeacht waarvoor die achteraf moest dienen, zegt Diederik Verkest. Sinds kort, om de wet van Moore te kunnen blijven volgen, zijn we ook iets grotere bouwblokken gaan optimaliseren, zoal bv. geheugencellen. En nu kijken we zelfs al veel hoger in de systeemhiërarchie en bekijken we hoe we technologie kunnen optimaliseren om betaalde functies efficiënter uit te voeren. Zo komen we als vanzelf uit bij de kernfuncties van het toekomstige IoT, zoals beveiliging. En we hebben ook al gespecialiseerde processoren op het oog, bijvoorbeeld de zgn. neuromorfische processoren die rekenen zoals onze hersenen. We zien dergelijke functies evolueren naar subsystemen die specifieke problemen kunnen aanpakken waarvoor een klassieke chip niet zo geschikt is. Diederik vindt de recente uitbreiding van imec bijzonder boeiend: Mijn nieuwe collega s zijn experten op het gebied van slimme toepassingen zoals beveiliging, bio-informatica, big data, en zelfs slimme steden. Zij kunnen ons helpen om technologische oplossingen te vinden om de moeilijkste problemen in hun domeinen te kraken. En als applicatie-experten doen zij hun voordeel met de hardware-innovaties die wij ontwikkelen. Waar wij volgens mij op deze manier naartoe gaan, is een veel nauwere samenwerking tussen hardware en toepassingsgerichte R&D, waardoor de gecombineerde optimalisatie van systemen en technologieën veel sneller zal verlopen. Veilige chips met een niet na te bootsen vingerafdruk Momenteel zitten veel voorwerpen in ons dagelijks leven al vol elektronica. Denk aan autosleutels of slimme uurwerken, aan beveiligingscamera s of zelfs ingeplante pacemakers. Die evolutie maakt beveiliging veel complexer dan vroeger, zegt Ingrid Verbauwhede. "Cryptografische algoritmes vragen traditioneel veel rekenkracht en dus worden ze vooral toegepast op high-end platformen. Maar de meeste chips van het IoT zijn klein en licht, vragen weinig stroom en hebben maar een beperkte functionaliteit. Voor de traditionele cryptografie zijn ze dus niet zo geschikt. Daarom willen wij chips maken die inherent veiliger zijn door de manier waarop ze zijn ontworpen en geproduceerd. Ingrid Verbauwhede en haar team ontvingen in 2016 een prestigieuze Europese ERConderzoeksbeurs voor hun Cathedral-project. Voor ons betekent deze beurs tegelijk een erkenning voor wat wij al gepresteerd hebben en een aanmoediging om verder vooruitgang te boeken. Het stelt ons in staat om in alle onafhankelijkheid naar de beste oplossingen te zoeken. Ingrids team doet dat op allerlei manieren: 17/59

18 Wij willen ontwerptechnieken bedenken voor chips die van nature veiliger zijn. Chips bv. die tijdens het rekenen geen informatie lekken, wat ze beter bestand maakt tegen side-channel aanvallen. Wij kijken ook naar cryptografie met een lange levensduur, met algoritmes die een systeem tijdens zijn hele levensduur beveiligen, ook als het in de toekomst zou worden aangevallen door kwantumcomputers. Welke plannen koestert Ingrid Verbauwhede voor 2017? Zij verwijst meteen naar de directe toegang die haar team nu heeft tot de processen in de imec fabs: Een van de gevolgen van de huidige schaalverkleining van chips is dat er variatie in de processen optreedt, waardoor elke chip lichtjes anders is dan alle andere. Voor de betrouwbaarheid is dat natuurlijk vervelend: de ingenieurs moeten dan extra maatregelen nemen om de rekenprocessen voorspelbaar te houden. Maar voor ons is die variabiliteit net een voordeel: elke chip heeft een unieke vingerafdruk, zonder dat er dure berekeningen aan te pas komen. Zoiets noemen wij een physically unclonable function of PUF, zeg maar een niet na te bootsen fysieke functie. En als je die functie combineert met de software die op de processor draait, dan krijg je een extra beveiligingslaag die perfect geschikt is voor IoT-toepassingen. Slimme chips met de capaciteit van ons brein Ons brein is een wonder van efficiënte rekenkracht: het verbruikt maar een fractie van het vermogen van traditionele computers en boekt toch vergelijkbare prestaties. Ingenieurs zouden daarom graag ons brein op een chip willen nabouwen, bijvoorbeeld om te leren uit grote hoeveelheden data of om minder energie te verbruiken bij beeldherkenning. Maar dat kan alleen als we erin slagen om de architectuur van ons brein na te bootsen, zegt Diederik Verkest. Maar hoe imiteer je een ongelooflijk dicht netwerk van een enorm aantal relatief primitieve knopen (de neuronen) en hun verbindingen (de synapsen)? Meestal gebruikt men hiervoor één of andere crossbar-architectuur. Denk daarbij aan kruisende geleiders die een matrix (of kubus) vormen op een manier waarbij elke binnenkomende lijn verbonden is met alle buitengaande lijnen. Waar twee lijnen elkaar kruisen, bevindt zich een schakelaar die overeenkomt met de synapsen. Zij moeten intelligentie verlenen aan het systeem en de mogelijkheid om data vast te houden, te verwerken en te leren uit ervaring. Bijgevolg moeten ze programmeerbaar en zelfaanpassend worden gemaakt. 18/59

19 De inspanningen van imec op dit domein begonnen ongeveer twee jaar geleden en vallen gedeeltelijk onder het Europese Horizon 2020-project NeuRAM3. In 2016 selecteerden wij een architectuur en gingen wij na welke mogelijkheden er zijn om zelfaanpassende synapsen te maken. Omdat wij ervan overtuigd zijn dat ons concept zich uitstekend leent om het probleem aan te pakken, hebben wij er ook een patent op genomen. Momenteel bouwen wij een proof-of-concept. In 2017 dan, zullen wij een eerste chip produceren en integreren in een neuromorfisch computersysteem. Dan kunnen wij vervolgens een gesimuleerde toepassing testen, met een toenemend aantal neuronen. Dit brein-op-een-chip bevat weliswaar geen exacte kopie van onze hersencircuits, maar de natuur leert ons dat het fysiek mogelijk is om veel efficiëntere computers te bouwen dan we nu doen. Deze nieuwe computers zullen we nodig hebben om betekenis te geven aan de enorme hoeveelheid data die het IoT zal opleveren. Maar ook bv. voor de slimme sensoren en robots van de geconnecteerde wereld. Deze kleine, duurzame apparaatjes die weinig stroom verbruiken, moeten zien stand te houden wanneer de datastromen aanzwellen, door zich voortdurend aan hun omgeving aan te passen en bij te leren zodat ze in de loop van hun leven alsmaar slimmer worden. Biografie Diederik Verkest Diederik Verkest is directeur van het imec INSITE-programma. Nadat hij zijn doctoraat in de micro-elektronica had behaald aan de KU Leuven (België) trad Diederik in 1994 in dienst bij imec, waar hij onder andere verantwoordelijk is voor hardware/software co-design. In 2009 startte hij het imec INSITEprogramma dat focust op de co-optimalisatie van ontwerp- en procestechnologie voor sub-14nm nodes. Het programma biedt de fabless design-community inzicht in geavanceerde procestechnologieën en verschaft chipmakers en -ontwerpers een uitwisselingsplatform voor technologieën van de volgende generatie. Diederik Verkest publiceerde meer dan 150 artikels in internationale vakbladen en presentaties op internationale conferenties. Ook het voorbije jaar was hij bij talrijke technische conferenties betrokken. Verkest is Golden Core-lid van de IEEE Computer Society. 19/59

20 Biografie Ingrid Verbauwhede Ingrid Verbauwhede is hoogleraar aan de KU Leuven (België) en lid van de imec - KU Leuven - COSIC onderzoekseenheid, waar zij de groep embedded systems en hardware leidt. Zij is ook associate professor aan het departement electrical engineering van UCLA, Los Angeles (USA). Ingrid Verbauwhede is IEEE Fellow, lid van IACR en in 2011 verkozen tot lid van de Koninklijke Vlaamse Academie van België voor Wetenschappen en Kunsten. Haar belangstelling gaat vooral uit naar het ontwerpen van veilige embedded systemen en naar de hiervoor bruikbare onwerpmethodes. Zij publiceerde ongeveer 70 papers in internationale tijdschriften en presenteerde 260 papers op internationale conferenties. Zij is als uitvinder betrokken bij 12 gepubliceerde patenten. 20/59

21 Editie januari 2017 Internet of Things Intro: Het intuïtief Internet der dingen mogelijk maken Dankzij de vooruitgang in microchip-technologie kunnen we elk object machines, gebouwen, voertuigen, persoonlijke toestellen verbinden met het Internet om ons een continue stroom aan nuttige informatie te bezorgen. Verwacht wordt dat dit Internet der dingen (Internet of Things, IoT) tegen 2020 miljarden toestellen zal verbinden. Imec ontwikkelt de bouwblokken en de digitale technologie voor een intuïtief IoT een Internet of Things dat discreet in de achtergrond opereert en van daaruit ons welzijn en comfort verhoogt. Concreet bestaat imecs intuïtieve IoT uit denkende objecten sensoren in een netwerk die constant de omgeving monitoren, statusrapporten genereren, instructies ontvangen en op korte en lange termijn actie ondernemen gebaseerd op een intelligente verwerking van de vergaarde data. Dit intuïtieve IoT zal met ons interageren en leren uit onze gewoontes, onze voorkeuren en onze gezondheidstoestand,... Op basis van deze informatie zal het IoT ons helpen om betere beslissingen te nemen, terwijl het ook rekening zal houden met onze bezorgdheden op gebied van privacy en veiligheid. In een bredere context zal het bijdragen tot een meer duurzame en veilige wereld. 21/59

22 Dit intuïtief IoT biedt enorme mogelijkheden. Maar om het economisch en sociaal potentieel ervan volledig te kunnen ontsluiten, moeten er nog een aantal uitdagingen worden aangepakt. Dit intuïtief IoT biedt enorme mogelijkheden. Maar om het economisch en sociaal potentieel ervan volledig te kunnen ontsluiten, moeten er nog een aantal uitdagingen worden aangepakt. Ten eerste hebben we innovaties nodig in hardware. We hebben draadloze sensormodules nodig, geïntegreerd in één chip, die niet alleen sensoren bevatten, maar ook actuatoren en componenten voor verwerking, opslag en communicatie. Ten tweede moeten we ook oplossingen vinden voor de problemen op het gebied van veiligheid en privacy, zoals eerder vermeld, of voor het verwerken van de tsunami aan data die wordt gegenereerd. Lees de visie van onze experts hierover op de volgende pagina. Hierin speelt imec een belangrijke rol. Imec heeft de kritische massa om doorbraken te realiseren waarmee het intuïtieve IoT het verschil zal maken in heel wat toepassingsdomeinen zoals gezondheidszorg, slimme mobiliteit, slimme steden, industrie 4.0, en slimme energie. Deze toepassingsdomeinen komen elders in dit jaaroverzicht aan bod. 22/59

23 Editie januari 2017 Internet of Things, Data science and data security Visie: Samenspel tussen chip- en digitale technologieën cruciaal voor het Internet of Things Intro Om het intuïtieve Internet of Things te realiseren, is er nog heel wat innovatie nodig op het gebied van hardware. Denk maar aan geavanceerde sensormodules en aan draadloze-communicatiechips die de sensoren laten praten met elkaar en met hun omgeving. Maar willen we een betrouwbaar, veilig en efficiënt IoT, dan zullen we ook moeten inzetten op digitale technologieën en software. Rudi Cartuyvels, Executive Vice President Smart Electronics bij imec, en Danny Goderis, Executive Vice President Smart Applications bij imec en voormalig CEO van iminds, belichten de voornaamste ontwikkelingen in hun domein, en geven een voorsmaakje van wat het samenspel tussen microchipen digitale technologie kan teweegbrengen. Sensoren draadloos laten communiceren. Een functioneel Internet der Dingen is onlosmakelijk verbonden met een betrouwbare draadloze communicatie die de verschillende sensoren, apparaten en machines met elkaar en met de cloud laat praten. 23/59

24 Rudi Cartuyvels: Daarvoor heb je draadloze communicatiechips nodig. De sensoren waarover we spraken worden echter gevoed door batterijen en dat stelt ons voor een enorme uitdaging: we hebben maar heel lage vermogens ter beschikking om de communicatiechips te voeden. Bovendien moeten de draadloze communicatiechips de data ook over een relatief lange afstand kunnen transporteren (grootte-orde km), en moeten ze voldoen aan de communicatiestandaarden die voor het IoT vooropgesteld worden, net zoals voor WiFi en Bluetooth Low Energy. Imec en Holst Centre hebben een jarenlange ervaring opgebouwd in het ontwerp van ultralaagvermogen communicatiechips. Rudi Cartuyvels: Zo hebben we in 2016 bv. tijdens de ISSCC-conferentie mooie resultaten voorgesteld. Zo hebben we onder meer een transceiver ontwikkeld die geoptimaliseerd is voor IoT-toepassingen en voldoet aan het laagvermogen, langeafstands WiFi-protocol IEEE802.11ah. We werken ook aan oplossingen die voldoen aan de Bluetooth Low Energy-standaard voor IoT-toepassingen, en we kijken naar combooplossingen die Bluetooth en WiFi op eenzelfde chip integreren. Maar zou het niet meer voor de hand liggen om gebruik te maken van het cellulaire netwerk, dat overal in de omgeving beschikbaar is? Rudi Cartuyvels: Vandaag kunnen we die technologie nog niet implementeren in sensoren, omdat die te veel vermogen verbruikt. We werken wel aan oplossingen die conform zijn met de narrowband IoT-standaard en die sensoren uiteindelijk wel rechtstreeks zal laten communiceren over het cellulaire netwerk, over grote afstanden. Grote hoeveelheden data draadloos versturen Voor sensornetwerken volstaan datasnelheden van kilobits tot megabits per seconde. Maar wat als grote hoeveelheden data heel snel en liefst draadloos moeten kunnen worden verstuurd? De onderzoekers van imec - UGent - IDLab (een voormalige iminds onderzoeksgroep) werken aan ultrahogesnelheid draadloze connectiviteit die gebruik maakt van ATTO-technologie. 24/59

25 Danny Goderis: ATTO-technologie is een evolutie van de draadloze small cells - technologie, waarbij grote hoeveelheden antennes elk een beperkt gebied (of cel) bestrijken om snelle draadloze breedbandverbindingen mogelijk te maken. Het team van Professor Demeester wil nagaan of deze technologie kan worden gebruikt om elk object in grote groepen van bewegende voorwerpen te voorzien van een supersnelle mobiele verbinding van 100Gbit/s; en dat met een zo klein mogelijke signaalvertraging. Professor Demeester kreeg hiervoor in 2016 een ERC Grant waarmee hij de komende jaren de technologie verder zal ontwikkelen. In de eerste plaats zal de technologie worden toegepast in productie-omgevingen, om flexibele zwermen van intelligente robots in harmonie met de mens te laten samenwerken. Danny Goderis: Maar we hopen hiermee ook de basis te leggen voor een hele reeks andere mobiele toepassingen die snel veel rekenkracht nodig hebben. Ik zie ATTO dan ook als een enabler voor de mass customization of products, een trend waar ik sterk in geloof. Mass customization zal, als tegenhanger van massaproductie, de klant toelaten om zijn product naar wens te kunnen aanpassen. Daarvoor zijn onder andere intelligente robots nodig, die snel en liefst draadloos kunnen worden geherconfigureerd. Een alternatieve onderzoekspiste voor het versturen van grote hoeveelheden data maakt gebruik van millimetergolf-technologie. Rudi Cartuyvels: De grote hoeveelheid data moet naar de cloud kunnen worden gestuurd, liefst tegen zeer hoge snelheden en zonder kabel. Wij kijken naar draadloze oplossingen die snelheden tot 20Gbit/s zullen bereiken, en zetten daarvoor millimetergolf-technologie in 60GHz in. We maken daarbij gebruik van beamforming, waarbij we data tegen hoge snelheid heel gericht tussen een zender en ontvanger sturen. In 2016, tijdens ISSCC, toonden we samen met de Vrije Universiteit Brussel en Holst Centre een laag-vermogen demonstratiechip in 28nm CMOS-technologie voor 60GHz-communicatie. We bereikten daarmee datasnelheden van bijna 5Gbit/s over 1m afstand en hebben op de imec campus datasnelheden van 1,5Gbit/s over 100m gedemonstreerd. Momenteel werken we aan oplossingen die een hogere datasnelheid en een groter bereik zullen toelaten. 25/59

26 Testbed De technologieën voor het IoT (zoals sensorplatformen en draadloze communicatietechnologieën) moeten uiteindelijk ook met elkaar worden gekoppeld en op schaal worden uitgerold in een echte testomgeving. Rudi Cartuyvels: Bij imec hebben we heel wat expertise in de ontwikkeling van geïntegreerde draadloze sensormodules, bv. voor het meten van omgevingsgassen, van vloeistoffen of van lichaamsparameters. Maar het is ook heel belangrijk om te weten hoe deze technologieën zich in real life gedragen. De samenwerking met het vroegere iminds (nu geïntegreerd in imec) is daarom heel belangrijk. Zij hebben heel wat ervaring met het opzetten van testbeds waarmee technologieën kunnen worden gevalideerd. Het flagship-project is City of Things in Antwerpen, waarmee de onderzoekers tegen eind 2017 honderd gateways en tal van sensoren zullen hebben uitgerold in een stadsinfrastructuur. Maar ook de software is belangrijk, zegt Rudi Cartuyvels. Uiteindelijk moeten we ook een softwareplatform hebben dat de hardware-componenten kan aansturen en beheren. Eén van de uitdagingen daarbij is de heterogeniteit van het netwerk: heel diverse technologieën zullen in eenzelfde netwerk moeten samenwerken. Ook hier zal de expertise op het gebied van digitale technologieën goed van pas komen Danny Goderis: In het Internet of Things zal er veel meer any-to-any -connectiveit zijn dan in een klassiek netwerk. Om dat netwerk aan te sturen en te managen, heb je geavanceerde tools nodig. Onze onderzoekers ontwikkelen deze operations management (of OM) systemen. We werken hierbij volgens een plug-and-playconcept, waarbij we op een eenvoudige manier sensoren en draadloze interfaces kunnen inpluggen, om ze vervolgens te programmeren, te upgraden, te monitoren of te managen. Daarvan hebben we in 2016 een prototype gemaakt. Safety first Eén van de grote uitdagingen waar het IoT voor staat, is de beveiliging van data die door al die sensoren in onze woning, op ons lichaam, of in onze wagen worden gecapteerd. Rudi Cartuyvels: Databeveiliging zal in de toekomst heel belangrijk worden. Ook daar zullen standaarden voor ontstaan die men zal moeten respecteren vooraleer een toestel geconnecteerd mag worden met een genetwerkte omgeving. Databeveiliging zal een combinatie zijn van beveiliging op software-niveau en op hardware-niveau. 26/59

27 Beveiliging op het niveau van de sensor of chip zelf is evenwel niet eenvoudig, gezien hun beperkte rekenkracht en batterij-inhoud. Danny Goderis: Vandaag bestaan er al methoden, zoals ingewikkelde cryptografische algoritmen, om toestellen te beschermen tegen hackers. Maar die vormen van beveiliging vragen heel veel rekenkracht en energie. Bij imec - KU Leuven - COSIC (een voormalige iminds onderzoeksgroep) worden nieuwe manieren voor het beveiligen van microchips onderzocht. Zo kreeg Ingrid Verbauwhede in 2016 een Europese ERC Advanced Grant waarmee ze de volgende vijf jaren nieuwe beveiligingsmechanismen zal ontwikkelen om elektronica resistenter te maken tegen misbruik. Opnieuw een mooi voorbeeld van wat het samenspel tussen hardware en software kan teweegbrengen... 27/59

28 Biografie Rudi Cartuyvels Rudi Cartuyvels is Executive Vice President Smart Electronics bij imec. Hij streeft ernaar om industrieel relevante innovaties te brengen in elektronische micro- en nanosystemen en zo nieuwe toepassingen mogelijk te maken in de domeinen van het IoT, gezondheidszorg en energie. Imecs Smart Electronics ontwikkelt innovatieve elektronische systeem-platformen voor imecs wereldwijde netwerk van partners. De oplossingen die het team ontwikkelt, dragen bij tot de draadloze connectiviteit voor slimme steden en voertuigen, draagbare elektronica voor gezondheidszorg en lifestyle, microfluïde en elektro-optische componenten voor medische diagnostiek, dunne-film elektronica voor flexibele beeldschermen en slimme labels, fotovoltaïsche energie-opwekking voor slimme gebouwen, vastestof-batterijen en GaN-op-Si vermogenelektronica. Rudi Cartuyvels behaalde een Master in Elektrotechniek aan de KU Leuven. In 1990 begon hij zijn carrière bij imec op geavanceerde CMOS-technologieën. Hij werd Director of Interconnect Technologies in 2001 en bekleedde verschillende managementposities in de domeinen van halfgeleidertechnologie en slimme elektronische systemen. Sinds 2016 is hij Executive Vice President en leidt hij imecs O&O op gebied van Smart Electronics. 28/59

29 Biografie Danny Goderis Danny Goderis is Executive Vice President Smart Applications bij imec en voormalig CEO van iminds. Voor hij iminds vervoegde in 2012, was Danny Goderis actief in onderzoek, venturing en strategische marketing. Hij leidde Bell Labs in de Benelux, de Research and Venturing organisatie van Alcatel-Lucent (één van iminds' strategische partners). De onderzoeksdomeinen daar omvatten fixed access (DSL, glasvezel), home networking, (3D) video onderzoek, ICT Web 2.0 & telecomapplicaties en cloud computing. Voor hij aan de slag ging bij Alcatel-Lucent was Danny actief aan een aantal Belgische universiteiten, in verschillende doctorale en postdoctorale posities. Hij behaalde een doctoraat in de Wetenschap en een Master in Fysica aan de KU Leuven en is auteur van meer dan 50 publicaties. Daarnaast bezit hij ook een Master in Business en Marketing Management. 29/59

30 Editie januari 2017 Life sciences, CSR Visie: Je DNA sequencen wordt routineklus Intro Een nieuw tijdperk is aangebroken: dat van het dollargenoom (waarin een volledig genoom kan gesequenced worden voor dollar)! Het is een belangrijke mijlpaal voor de geneeskunde waar onze experts Yves Moreau en Pol Van Dorpe elk vanuit hun eigen domein aan meewerken. Moreau buigt zich over de massa data die het met zich meebrengt terwijl Van Dorpe chiptechnologie inzet om DNA-sequencers goedkoper en efficiënter te maken. Een genetisch paspoort voor iedereen? In elke cel van je lichaam zitten 23 paar chromosomen. Deze bestaan uit DNA dat de code bevat waarin al onze erfelijke eigenschappen zijn vastgelegd. Die code bestaat uit zo n 3 miljard letters of baseparen. Moreau: Binnen afzienbare tijd wordt het bepalen van iemands erfelijke code zo normaal als het maken van een CT-scan. Elk kind krijgt dan bij de geboorte zijn of haar genetisch paspoort mee. Het wordt de basis voor een gezond leven: ben ik gevoelig voor bepaalde ziektes en hoe kan ik deze voorkomen? Welke medicatie werkt het best bij mij? Enz. 30/59

31 AEn ook al ligt je genetische code vast, toch kan je in je leven meerdere keren gesequenced worden. Van Dorpe: DNA-sequencing zal zo nauwkeurig worden dat je in een bloedstaal op zoek kan gaan naar zeldzaam DNA, bv. dat van tumorcellen of zelfs van virussen. Op het vlak van tumorcellen kan je twee soorten DNA terugvinden in het bloed: DNA van circulating tumorcellen (die zijn losgekomen van de oorspronkelijke tumor en zich via het bloed verspreiden), en cell-free DNA (afkomstig van afstervende tumorcellen). Hieruit kan je heel veel leren. Je kan bijvoorbeeld al te weten komen (1) dat je een tumor hebt, (2) welke de primaire tumor is (dus waar hij zou moeten zitten) allemaal zonder scans/operaties en (3) kan de DNA-analyse je ook al vertellen welke specifieke behandeling aangewezen is. We spreken hier van een liquid biopsy, een biopsie van de tumor zonder in de tumor te moeten snijden, maar enkel door bloedanalyse. Naast de genetische info van je eigen cellen, bevat je lichaam nog ander DNA dat interessant kan zijn voor je gezondheid: dat van de bacteriën in je lichaam. Naar schatting zitten er 10 keer meer bacteriën in ons lichaam dan dat we cellen hebben. En maar goed ook, want er zijn steeds meer aanwijzingen dat deze bacteriepopulatie mede onze gezondheid bepaalt. Vandaar ook dat een genetische analyse van je darmflora uiterst interessant kan zijn om je gezondheid bij te sturen. Moreau: Wat technologie betreft, maken we een enorme evolutie door die het dollar genoom binnen handbereik brengt. Maar natuurlijk is er ook een maatschappelijke kant aan dit alles. Wanneer is het verantwoord om een genetische test te doen? Wanneer en hoe licht je dokter je in over je genetische afwijkingen? Of kies je ervoor om geen genetisch paspoort te laten maken? Dat zijn allemaal vragen waar ethici zich momenteel over buigen. Terabytes aan data Yves Moreau maakt deel uit van de imec - KU Leuven STADIUS onderzoeksgroep, een groep van het vroegere iminds (nu geïntegreerd in imec). Hij houdt zich specifiek bezig met data-analyse voor het opsporen van zeldzame genetische ziektes. Moreau: Wij ontwikkelen algoritmes waardoor je uit de 3 miljard letters van je genetische code kan afleiden of je leidt aan een zeldzame genetische ziekte. Er bestaan ongeveer zeldzame ziektes die 4 tot 8% van de bevolking treffen. Als je op jonge leeftijd kan bepalen aan welke specifieke ziekte een kind lijdt, is het gemakkelijker voor de familie om hier mee om te gaan. Ze weten dan hoe de ziekte zal evolueren en of de kans bestaat dat een volgend kind deze afwijking ook zal hebben. Uiteindelijk kunnen onderzoekers op basis van de afwijkende genetische code ook inzicht krijgen in het mechanisme achter de ziekte en zo betere behandelingen ontwikkelen dollar voor een genoom lijkt misschien nog veel, maar dat is het niet als je de kosten zou optellen van alle testen en doktersbezoeken die vroeger nodig waren in de zoektocht naar een juiste diagnose van een zeldzame ziekte. Om nog maar te zwijgen van de lijdensweg die de familie doormaakt door niet te weten wat er met hun kind aan de hand is. Het bepalen van de genetische code is nu nog geen routineklus, maar wat als het dat wel wordt? Moreau: We gaan een explosie aan data zien. En dat wordt ook een van de belangrijkste uitdagingen: hoe gaan we die terabytes aan data veilig opslaan tegen een aanvaardbare kost, en hoe gaan we ze analyseren en interpreteren? 31/59

32 In 2016 werkten we in onze onderzoeksgroep vooral aan oplossingen om te bepalen welke verschillen in erfelijke code tussen individuen (zo n 3 miljoen verschillen op de 3 miljard baseparen) van belang zijn en welke niet. Welke verschillen zijn de oorzaak van ziektes? Met onze algoritmes kunnen we mutaties bepalen die mogelijk de oorzaak zijn van een bepaalde ziekte. Dokters kunnen hier dan verder mee aan de slag. Hoe meer genetische data kunnen verzameld worden, hoe meer dokters kunnen leren over bepaalde ziektes en therapieën. Moreau: We bekeken het voorbije jaar ook hoe genetische info op een veilige manier kan worden gedeeld. Alles in één centrale databank bewaren, is geen goed idee wegens gevaar voor hacken. Daarom ontwikkelden we een model waarin data lokaal opgeslagen worden, maar wel van overal kunnen worden geraadpleegd. Zo kan een dokter de genetische data opvragen van alle patiënten ter wereld met een bepaalde ziekte, maar krijgt hij geen toegang tot een individueel genoom met persoonsgegevens. Van dollar naar 100 dollar voor een genoom? Wetenschappers zijn in de wolken met het dollar genoom, maar voor de gewone mens lijkt dit nog erg veel. Zeker als deze kost (nog) niet terugbetaald wordt door het ziekenfonds. Maar hoe kunnen we de kost van een genetisch paspoort nog verder verlagen? Voor het antwoord op die vraag kunnen we terecht bij Pol Van Dorpe; hij heeft een leidende rol in imecs onderzoeksgroep die fotonicaoplossingen maakt voor life science toepassingen. Van Dorpe: Die dollar is relatief. Dat is momenteel de kost om een volledig genoom te laten sequencen (op voorwaarde dat je een DNA-sequencer een jaar lang continu kan laten werken zodat de kost daalt). Maar de kostprijs van de toestellen is aan het dalen; bovendien neemt ook de hoeveelheid DNA die je per uur kan analyseren de throughput toe. Wij gebruiken onze expertise in nanofotonica, CMOS-sensoren, integratie en chipproductie om die toestellen te verbeteren, en werken daarvoor samen met verschillende grote spelers. Zo heeft Pacific Biosciences de kostprijs van zijn toestel met 50% kunnen verminderen en genereren hun chips 7x meer informatie, dankzij onze samenwerking. Naast het verlagen van de kostprijs van de toestellen en het verhogen van de throughput, zie je ook een evolutie naar long reads waarbij lange stukken DNA kunnen worden afgelezen. Dit in vergelijking met vroegere technieken waarbij het DNA werd opgesplitst in kleine stukjes, vermeerderd werd, en dan uitgelezen. Het voordeel van long reads is dat je veel preciezer en sneller de volledige genetische kaart van een persoon kan samenstellen. Ook laat het toe om structurele variaties op te sporen. Dit zijn stukken code die meermaals herhaald worden in het genoom op specifieke plaatsen. Afwijkingen in dit patroon kunnen ook tot gezondheidsproblemen leiden. 32/59

33 Er zijn verschillende technologieën op de markt en ook toestellen in alle maten en vormen van grote DNA-sequencers zoals die van Pacific Biosciences tot kleine handheld devices zoals de MinION van Oxford Nanopore Technologies. Er zullen verschillende technologieën naast elkaar bestaan, elk voor een andere specifieke markt. Kleine draagbare toestellen kunnen belangrijk zijn als je bijvoorbeeld ebola wil onderzoeken in afgelegen gebieden, terwijl de grotere toestellen nuttig zijn als je snel en nauwkeurig volledige genetische kaarten wil maken. Chiptechnologie is van bijzonder belang om deze systemen compacter, sneller en goedkoper te maken. Biografie Yves Moreau Yves Moreau is Professor bij imec - KU Leuven - STADIUS. Hij behaalde zijn PhD aan KU Leuven ESAT-SCD in Van 1998 tot 2005 was hij postdoctoraal onderzoeker (FWO-Vlaanderen) en assistent-professor bij ESAT-SCD, en hield hij zich bezig met bio-informatica onderzoek. Sinds 2004 is hij professor bij ESAT-SCD en coördineert SymBioSys, het KU Leuven Center for Computational Systems Biology. Hij is ook de programmadirecteur van de Master in Bioinformatica. Hij verricht onderzoek naar ICTmethodes voor het ontdekken van genen voor diagnose van ziektes. Hij doceert verschillende bio-informatica cursussen, met focus op probabilistische modellen voor computerbiologie. Hij is ook medeoprichter van twee spin-offs van de universiteit: Data4s, nu onderdeel van Norkom Technologies, gespecialiseerd in datamining voor de bankwereld, en Cartagenia, gespecialiseerd in IT-oplossingen voor klinische genetische diagnose. 33/59

34 Biografie Pol Van Dorpe Pol Van Dorpe behaalde zijn PhD aan de faculteit ingenieurswetenschappen van KU Leuven voor zijn onderzoek naar spintronica. Van 2006 tot 2012 was hij postdoctoraal onderzoeker (FWO) bij imec en werkte hij op nanofotonica, plasmonica voor biosensoren en energy harvesting. Tijdens deze periode werkte hij enige tijd aan de Stanford University en zette hij samenwerkingen op met gerenommeerde onderzoekers in dit domein. Hij publiceerde meer dan 100 peer-reviewed papers in belangrijke journals en werd meer dan 5000 keer geciteerd. Sinds 2012 is hij deeltijds geassocieerd professor aan het Fysica departement van KU Leuven en is hij principal member of staff bij het life sciences departement van imec. Zijn onderzoek richt zich voornamelijk op het toepassen van geïntegreerde fotonicaconcepten voor nieuwe toepassingen in de life sciences. 34/59

35 Editie januari 2017 Smart Mobility, Radar technology Visie: Een nieuw tijdperk voor onze mobiliteit Intro Dankzij nieuwe technologieën kunnen we veiliger, milieuvriendelijker en goedkoper reizen. Ook openen deze innovaties tal van mogelijkheden voor bedrijven en komen nieuwe spelers op het toneel. Wim Van Thillo en Erik Mannens vertellen over de rol van imec in het nieuwe tijdperk van mobiliteit. De auto-industrie hertekend Imec werkt aan een toekomst waarin het aangenaam en veilig rijden is, zonder files en ongevallen. Zo ontwikkelt imec bv. radarsensoren voor auto s, een onderzoek onder leiding van Wim Van Thillo en Massimiliano Maranella. Zelfrijdende auto s moeten hun omgeving kennen, het verkeer kunnen inschatten en objecten kunnen detecteren. Met 79GHz-sensorchips kan dit. Het zijn de radars van de toekomst die zeer nauwkeurig zijn en bovendien het voordeel hebben dat ze zonder interferentie van andere toepassingen kunnen werken. We willen radars maken die weinig verbruiken, relatief goedkoop zijn, klein én heel nauwkeurig, benadrukt Wim Van Thillo. De ontwikkeling van zelfrijdende auto s is een hot topic tegenwoordig, dat ook nieuwe spelers aantrekt in de sector, zoals Google, Apple of Uber. Neem hier nog de toegenomen consolidatie in de auto-industrie bij, en je krijgt een heel nieuw landschap. En dit is best een uitdaging voor de imec-onderzoekers. 35/59

36 We doen ons onderzoek naar nieuwe technologieën samen met bedrijven. De toegenomen consolidatie in de industrie is een hele uitdaging omdat het betekent dat er minder spelers zijn die onze projecten kunnen steunen, vertelt Wim Van Thillo. Maar aan de andere kant is de traditionele structuur van de sector veranderd en verschijnen nieuwe spelers op het toneel. Samen met hen gaan we de race aan om een zelfrijdende auto zo snel mogelijk realiteit te maken. Deze veranderingen in de industrie zijn een kans voor imec om een belangrijke speler te worden op het vlak van slimme mobiliteit. De volgende stap Een obstakel detecteren is nog niet voldoende voor een zelfrijdende auto. Het object kunnen identificeren is zeker zo belangrijk: is het een ander voertuig, een verkeersbord, een voetganger? Bovendien moet een zelfrijdende auto ook kunnen communiceren met andere auto s op de weg. Om dit alles te kunnen; moet de auto informatie kunnen verzamelen van elke afzonderlijke sensor in de auto, van de omgeving en van andere externe bronnen. Deze data moeten vervolgens geanalyseerd worden en geïnterpreteerd. Alleen zo kan de auto slimme realtime beslissingen nemen. Zowel Wim Van Thillo als Erik Mannens (imecs expert in Data Science) benadrukken dat datafusie hier een belangrijke rol zal spelen. Datafusie verwijst naar het samenbrengen van informatie van verschillende bronnen of sensoren. Het samenvoegen van de expertises van imec en iminds is een heel belangrijke stap voorwaarts om dit te bereiken. Elke auto produceert gemiddeld 4.000Gbit data, per dag, vertelt Erik Mannens. Dit op zich is al een uitdaging, maar dé grootste uitdaging hier is dat de verschillende datastromen heel verschillend van aard zijn, bv. data afkomstig van radars, lidars of cameras. Volgens Erik Mannens zijn het vooral de veiligheid en de betrouwbaarheid die hierbij in rekening moeten gebracht worden. Enerzijds moet een zelfrijdende auto de data juist kunnen interpreteren, en ook snel genoeg zodat niemand in gevaar gebracht wordt voetgangers, andere voertuigen, fietsers. Anderzijds moeten de software- en hardwarecomponenten van de auto flexibel genoeg zijn om zich aan te passen aan de snel veranderende technologische evolutie. De gemiddelde levensduur van een auto is rond de 20 à 25 jaar, waarvan de eerste tien jaar worden besteed aan onderzoek vooraleer aan de productie te kunnen beginnen, verduidelijkt Erik Mannens. Dit betekent dat de auto s die vandaag te koop zijn, moeten kunnen omgaan met de technologische ontwikkelingen van de komende 10 tot 15 jaar, wat concreet een firmware en software update probleem inhoudt. Naast dit alles moet er ook gedacht worden aan privacy, ethische kwesties en security. Imecs security experten werken aan nieuwe encryptiemethodes om te voorkomen dat de auto s van de toekomst zouden gehackt worden (want geconnecteerd met het internet). Imecs legal en ethische experten bekijken dan weer welke wetten en regels nodig zijn opdat iedereen zou kunnen genieten van de voordelen van een slimme, geconnecteerde wereld. 36/59

37 De snelste weg naar huis? Slimme mobiliteit houdt meer in dan enkel zelfrijdende auto s. Het gaat ook om het voorzien van alle informatie over alle mogelijke transportmogelijkheden. Op die manier kan ieder van ons een juiste beslissing nemen over welk transport te kiezen voor de snelste route naar huis of naar kantoor. Om dit mogelijk te maken hebben we heel wat info nodig: privégegevens (heb je een auto ter beschikking, of een fiets?), gegevens van openbaar vervoer, van de overheid, en andere partijen zoals Uber, BlaBlaCar of andere autodeel-initiatieven. Al deze info moet publiek beschikbaar en raadpleegbaar zijn. Hoe meer context-data we hebben, hoe beter de informatie die we kunnen voorzien, vertelt Erik Mannens. Linked (Open) Data is hierbij zeker nuttig. Het is een oplossing die Erik Mannens en zijn team van imec UGent IDLab de voorbije jaren ontwikkeld hebben. Pieter Colpaert van imec UGent IDLab werkt in het kader van zijn doctoraat aan Linked Connections, een technologie die transportdata openstelt in een gestandaardiseerd formaat om het zo gemakkelijker te maken voor ontwikkelaars van gerelateerde toepassingen om ze te gebruiken. Het ultieme doel is om deze data te combineren met data van andere bronnen voor een complexe routeplanning. Vandaag hebben we enkel data van de Belgische spoorwegmaatschappij NMBS beschikbaar. De komende maanden willen we ook andere dienstleveranciers aan boord krijgen én willen we een oplossing ontwikkelen zodat burgers automatisch hun persoonlijke info kunnen integreren, bv. wat zijn iemands gewoontjes (tijd, afstand) wat betreft woon-werk verkeer, welke route krijgt de voorkeur en andere relevante info, verklaart Erik Mannens. Erik Mannens werkt ook met federale en regionale overheden in België aan verschillende open data projecten. Een recent project is samen met het Departement van Mobiliteit en Openbare werken van de Vlaamse regering. Doel is om verkeersinformatie van de snelwegen te gebruiken als Linked Open Data zodat app-ontwikkelaars deze info kunnen gebruiken om een route planning app te maken. De resultaten uit dit project zijn zeer hoopvol en in 2017 zullen er opvolgprojecten worden opgezet. 37/59

38 Biografie Wim Van Thillo Wim Van Thillo behaalde zijn diploma s burgerlijk ingenieur en bedrijfseconomie aan de KU Leuven. Ook zijn doctoraat behaalde hij hier, in samenwerking met imecs onderzoeksgroep draadloze communicatie. In 2008 werkte hij als onderzoeker in het UC Berkeley s Connectivity Lab. Van 2012 tot 2014 leidde hij imecs 79GHz radar onderzoeksprogramma. Sinds januari 2015 is hij verantwoordelijk voor imecs onderzoek naar cellulaire en WiFi radio s, 60GHz communicatie, 79GHz radar en 140GHz sensoren. Biografie Erik Mannens Erik Mannens is professor bij imec UGent IDLab, een onderzoeksgroep die fundamenteel en toegepast onderzoek doet ivm internettechnologie en Data Science. Sinds 2008 zet hij zich in voor Open Data in Vlaanderen. Hij nam mee het initiatief voor de eerste hackatons en is stichtend lid van de Open Knowledge Foundation (Belgian Chapter). Hij geeft vaak lezingen over Open Data, zowel op nationale als internationale events. Hij neemt ook actief deel aan W3C s egov en Data On The Web werkgroepen. 38/59

39 Editie januari 2017 Smart Cities Visie: Antwerpen proeftuin voor slimme stadstechnologie Intro De essentie van een slimme stad is niet dat hij wordt volgepropt met nieuwe technologie. Het in de eerste plaats een stad waarin de levenskwaliteit naar een nieuw niveau wordt getild door in te spelen op de concrete behoeften en verwachtingen van de inwoners, zegt Pieter Ballon, expert smart cities en directeur bij imec-vub-smit. Samen met Kathleen Philips, programmadirecteur voor perceptive systems bij imec en Holst Centre legt hij uit hoe imec in Antwerpen samenwerkt met het stadsbestuur en een aantal gedreven bedrijven om van de stad een proeftuin te maken die in vele opzichten een referentie kan worden voor stedelijke omgevingen wereldwijd. Evangeliseren en toegangspoorten bouwen Met ons City of Things-project willen we onderzoeken hoe een slimme stad kan worden ontwikkeld binnen een realistisch kader en in nauwe samenwerking met de burgers en het bestuur, zegt Pieter Ballon. In het voorbije jaar hebben we daarvoor de basis gelegd, zowel op het vlak van de organisatie als van de ondersteunende technologie. 39/59

40 Een eerste voorwaarde om een complex project als dit te doen slagen, is om alle stakeholders op eenzelfde lijn te krijgen. Daar is veel evangelisatie voor nodig, zegt Ballon, Je moet ervoor zorgen dat iedereen dezelfde expertise krijgt, en op het einde ook dezelfde overtuiging deelt. Daarvoor diende bv. ook mijn boek dat in 2016 is verschenen en intussen al aan de vierde druk toe is; het thema leeft dus in Vlaanderen. Mijn bedoeling was om beleidsmakers enthousiast te maken, maar er tegelijk voor te zorgen dat niet iedere stad aan zijn eigen oplossing begon te knutselen. Want dan komt er een totale versnippering, met systemen die niet met elkaar praten, en steden die voor jaren vastzitten aan bepaalde oplossingen en leveranciers. Als het project op volle snelheid draait, zullen verspreid over Antwerpen 100 gateways staan. Dat worden de toegangspoorten van de stad en zijn inwoners met de ondersteunende technologie. Toegangspoorten waarlangs tienduizenden draadloze sensoren, gedragen door de inwoners of aangebracht op de voertuigen, verkeersinfrastructuur of gebouwen, hun gegevens naar allerhande toepassingen kunnen sturen. Vandaag zijn er al een 20-tal van die gateways actief. De rest wordt gradueel geïnstalleerd. Iedereen zal ze kunnen gebruiken om er een slimme toepassing op te ontwikkelen of te evalueren. De technologie is heterogeen, niet gebaseerd op één oplossing of protocol maar op een reeks standaarden die geschikt zijn voor dergelijke toepassingen, zoals Zigbee, WiFi, Cellulair, LoRa, SigFox en andere. Zintuigen voor de stad Omdat imec zelf gespecialiseerd is in sensoren die omgevingen slim maken, hebben we ook technologie geïntegreerd die we zelf hebben ontwikkeld, zegt Kathleen Philips. Zo zijn momenteel twee wagens van de Belgische postdienst die iedere dag door Antwerpen rijden uitgerust met onze draadloze multiparameter sensoren. Die kunnen nu een 20-tal parameters meten zoals CO2, NO2 en binnenkort ook vervuiling door fijne deeltjes. De bedoeling is om naar een fijnmaziger meting te gaan, met honderden sensoren geïnstalleerd over de stad, aangevuld met nog meer rondrijdende wagens. Die metingen kunnen gekoppeld worden met weersvoorspellingen, kennis van het terrein en mobiliteit. Op die manier kun je fijnmazige gegevens ter beschikking stellen over bv. de luchtkwaliteit in de stad. Andere technologieën die hierin passen zijn onze nieuwe ionsensor en 60GHz-draadloze backhaul. De eerste, de ionsensoren, zijn vandaag al toegevoegd aan een staalnamestation voor waterpollutie in de Schelde. De 60GHz oplossing voor backhaul-netwerken wordt ontwikkeld om de beschikbare bandbreedte voor communicatie snel en naadloos uit te breiden bij evenementen of noodgevallen. De sensoren en de toegangspoorten zijn slechts een eerste laag, de zintuigen van de slimme stad. Daarachter zit een infrastructuur om gegevens op te slaan en real-time te analyseren. Ook die is technologieneutraal en biedt iedereen die er gebruik van wil maken een verzameling hulpmiddelen om gegevens om te zetten in kennis. Kathleen Philips: Denk bv. aan de sensorgegevens in verband met luchtkwaliteit. Een scenario waaraan we voor 2017 denken is een app voor fietsers en voetgangers die de gezondste en veiligste route naar een bepaalde plaats kan aanwijzen. 40/59

41 Gedrag veranderen Maar al die infrastructuur dient uiteindelijk maar als basis om samen met de inwoners een slimme, aangenamere stad te creëren. Om dat mogelijk te maken zal het project vanaf 2017 een groot aantal vrijwilligers rekruteren. Die kunnen dan ingeschakeld worden om deel te nemen aan testpanels die nieuwe toepassingen evalueren en geleidelijk verbeteren, en dat in elk stadium van de ontwikkeling van een toepassing van het idee tot het prototype. Zo wordt de stad een echt levend lab. Pieter Ballon: In 2017 willen we deze Living Lab -aanpak nog uitbreiden. Tot nu toe vroegen we aan mensen bv. hoe ze een toepassing gebruiken en ervaren, en of ze bereid zouden zijn om ervoor te betalen (en hoeveel). Nu willen we ook gaan testen of en hoe we met toepassingen het gedrag van mensen kunnen beïnvloeden. Hoe kan een slimme toepassing burgers tot meer duurzaam of gezonder gedrag aanzetten, en dat zonder hen te dwingen of hun comfort weg te nemen? Zo n gedragsverandering is de basis van heel wat nieuwe bedrijfsmodellen of modellen van bestuur, de zogenaamde outcome-based economy. Het wordt dan ook een van de belangrijke uitdagingen in de volgende jaren. De overheid heeft alvast de ideeën en concepten van onze experten overgenomen. In 2017 krijgt imec onder andere de opdracht om mee te werken aan de standaarden voor open gegevens en aan de eerste pilootprojecten voor een slimme regio Vlaanderen. Dat betekent niet dat alle steden nu hetzelfde beleid moeten voeren, zegt Pieter Ballon. Iedereen krijgt gewoon een aantal instrumenten aangereikt waarmee ze hun eigen beleid en accenten op een slimmere manier kunnen ondersteunen. Levend lab voor de wereld En er komt ook een internationale component: imec is geselecteerd om deel te nemen aan het Europese Horizon project SynchroniCity, waarbij Antwerpen één van de Europese referentiezones wordt, samen met nog 6 andere Europese steden. Bedoeling is om grootschalige pilootprojecten op te zetten waarbinnen met nieuwe IoT-diensten geëxperimenteerd wordt die gebaseerd zijn op reële noden van burgers. De Antwerpse referentiezone zal zich vooral richten op mobiliteit en logistiek. We hebben dit City of Things-project opgezet vanuit iminds, waar we erg veel expertise hadden in verband met digitale technologieën, maar ook met het opzetten van grootschalige proeftuinen, zegt Pieter Ballon. Maar nu we geïntegreerd zijn in de wereldspeler imec krijgt dat verhaal een veel grotere dynamiek. We waren in Vlaanderen een voorloper en werkten eraan om organisatorisch en technologisch zaken op elkaar af te stemmen. Maar dat was nog altijd op een behoorlijk kleine schaal, zeker als we kijken naar de uitdagingen van grote stedelijke agglomeraties wereldwijd. Nu kan onze manier van werken ook internationaal navolging krijgen. Dat is een van de doorbraken, naast het feit dat we nu ook beroep kunnen doen op innovatieve oplossingen voor de software- én hardwarelaag van onze oplossing. 41/59

42 Wereldwijd zijn er heel veel smart city-initiatieven en het is een uitdaging om je daarin te differentiëren, voegt Kathleen Philips hieraan toe. Maar toch hebben we het voorbij jaar in gesprekken met partners gemerkt dat ze erg geïnteresseerd zijn in onze aanpak. Dat heeft vooral te maken met de breedte van onze aanpak, waarbij we werken aan open technologische vernieuwing in een proeftuin, maar tegelijk ook op het vlak van toepassingen, scenario s, business-modellen, maatschappelijke organisatie, en bewustwording. Dat doet voorlopig niemand ons na. Biografie Pieter Ballon Pieter Ballon is directeur van het imec-vub- SMIT-labo en professor aan de VUB. Pieter is gespecialiseerd in proeftuinonderzoek, economische modellering, open innovatie en de telecom-industrie. Hij is betrokken bij meerdere lokale en internationale onderzoekssprojecten en heeft heel wat publicaties op zijn naam. Pieter Ballon is de internationele secretaris van ENoLL, het Europese netwerk van proeftuinen. Pieter heeft een PhD in communicatiewetenschappen en een MA in moderne geschiedenis. Biografie Kathleen Philips Kathleen Philips is programmadirecteur voor perceptieve systemen bij imec en Holst Centre. Kathleen begon haar carriere als onderzoekster bij Philips Research. Na 12 jaar, in 2007, stapte ze over naar imec, waar ze achtereenvolgens principal scientist, programmamanager voor draadloze systemen en programmadirecteur werd. Kathleen Philips heeft een PhD electrical engineering, is auteur van meer dan 60 papers en heeft verschillende patenten op haar naam staan. 42/59

43 Editie januari 2017 Smart Industries Visie: De vierde industriële revolutie is definitief ingezet Intro Voor An Jacobs en Andy Lambrechts is de vierde industriële revolutie definitief ingezet. Meer zelfs: ze zitten er middenin en begeleiden dag in, dag uit tal van imec-klanten en industriepartners doorheen hun slimme innovatietrajecten. Professor An Jacobs doet dat vanuit haar expertise rond de adoptie van nieuwe technologieën op de werkvloer; Andy Lambrechts is samen met zijn team het brein achter slimme, geïntegreerde visietoepassingen die volop naar de industrie aan het doorstromen zijn. Samen laten ze hun licht schijnen op het Industrie 4.0 -concept, en op wat imec op dit vlak te bieden heeft. Van samenwerking tussen mens en machine, tot op maat gemaakte visietoepassingen Een van de belangrijke thema s waarrond we in 2016 hebben gewerkt, was mens-machine collaboratie en de vraag hoe we industriële arbeid meer ergonomisch aangenamer kunnen maken, begint An Jacobs. En eigenlijk is dat een vraagstuk dat past binnen een bredere trend, namelijk het terug dichter bij huis brengen van industriële productie. De evolutie naar een slimmere industrie de zogenaamde Industrie 4.0 wordt immers voor een stuk gekenmerkt door de behoefte aan gepersonaliseerde, op maat gemaakte producten. Door in te zetten op een geoptimaliseerde samenwerking tussen mens en machine om op een efficiënte, kwaliteitsvolle manier aan die vraag naar unieke producten te kunnen voldoen willen we bijdragen aan het versterken van ons industrieel weefsel. 43/59

44 Anderzijds zetten we ook volop in op visietoepassingen voor kwaliteitsinspecties en de gedetailleerde opvolging van processen, waarbij onze technologie veel meer aan het licht brengt dan het oog kan zien. De voorbije maanden was de voornaamste uitdaging op dit vlak het meer robuust maken van de technologieën die imec de laatste jaren heeft gelanceerd; en dat specifiek op vraag van onze klanten. Het feit dat we hen kunnen helpen van technologie-introductie tot de implementatie ervan in een industriële omgeving geeft erg veel voldoening, voegt Andy Lambrechts daaraan toe. Een mooi voorbeeld vinden we terug in de microscopie, waar we bijvoorbeeld op een heel compacte en schaalbare manier verschillende types witte bloedcellen uit elkaar kunnen halen. Maar we leveren bijvoorbeeld ook oplossingen voor het opvolgen van brandwonden, of het bestuderen en inspecteren van gewassen en voedingsproducten met hyperspectrale camera s. In al deze domeinen helpen we onze klanten om met betaalbare toestellen en heel snel hun industriële of medische vraagstukken op te lossen. Klanten helpen met concrete oplossingen eerder dan met een prototype blijkt in de context van Industrie 4.0 trouwens een belangrijke vereiste te zijn. Andy Lambrechts: Vandaar dat we er een aantal jaar geleden voor gekozen hebben om voor kleinere vaak high-value markten in beperkte series de producten te vervaardigen die onze klanten nodig hebben. Gewoon omdat ze bij niemand anders terecht kunnen. We gebruiken daarbij niet alleen onze technologie-expertise, maar ook onze ervaring met materialen, sensoren, optica en software. Die brede scope is echt wel uniek. We hebben daar de voorbije jaren bewust in geïnvesteerd, net omdat onze klanten meestal heel ver van de technologie staan en op zoek zijn naar oplossingen die werken én makkelijk kunnen worden opgepikt. En van die strategie hebben we in 2016 duidelijk de vruchten geplukt, wat zich vertaalt in klanten die steeds opnieuw terugkomen en nog meer van ons vragen. Dat vind ik persoonlijk één van de belangrijkste realisaties van het voorbije jaar. Volgens An Jacobs en Andy Lambrechts is ook de fusie tussen imec en iminds die in 2016 werd afgerond een uitstekende zaak voor de imec-partners en -klanten. Klanten in de medische sector, bijvoorbeeld, zijn niet alleen op zoek naar toestellen die verschillende cellen uit elkaar kunnen halen; oplossingen voor deze markt moeten ook rekening houden met veiligheids- en privacy-vereisten. Klanten die actief zijn in de voedingsindustrie kunnen dan weer hun voordeel doen met de combinatie van onze hyperspectrale camera s en de datamining-expertise die we sinds de fusie met iminds aan boord hebben, aldus Andy Lambrechts. 44/59

45 Als je zoals Andy daarstraks al aangaf de stap wil zetten van prototypes naar echte producten, dan kan bovendien ook de proeftuinmethodologie die binnen iminds werd ontwikkeld van grote waarde zijn. Die methodologie kan helpen om de vereisten van een bepaalde technologie nauwkeurig te definiëren, bepaalde assumpties tijdig te checken, en een product op te leveren dat echt relevant is zowel voor de lokale als de internationale industrie, voegt An Jacobs daaraan toe. Ook op dat vlak neemt het verbrede imec sinds 2016 een unieke plaats in. Een mooi voorbeeld is het imec.icon ClaXon project, met onder meer Audi Brussel, dat de voorbije maanden de interactie en samenwerking onderzocht tussen mensen en zogenaamde cobots (collaborative robots) in de maakindustrie. Tijdens dat project werd verschillende keren op de werkvloer gebruik gemaakt van prototypes zodat de effectiviteit ervan snel kon worden afgetoetst. Het verbrede imec bestrijkt de volledige Industrie 4.0-waardeketen We gaan de volgende jaren uiteraard verder bouwen op wat we in 2016 gerealiseerd hebben. Op het vlak van mens-machine collaboratie, bijvoorbeeld, zijn er zeker in de gezondheidszorg nog heel wat mogelijkheden, zegt An Jacobs. Vandaag wordt daar immers vooral gewerkt met passieve robots die voortdurend moeten worden aangestuurd. Maar dat gaan we veranderen. Dankzij het toevoegen van artificiële intelligentie kunnen we die robots leren om rekening te houden met onverwachte zaken in hun omgeving. Het omgaan met mensen die van nature onvoorspelbaar zijn is daarvan een mooi voorbeeld. En met die kennis kunnen we ook verder aan de slag in productieomgevingen, waar we robots flexibeler willen laten inspelen op nieuwe omstandigheden, zoals bijvoorbeeld een nieuw automodel dat op een productielijn moet gaan lopen. Vandaag is het herprogrammeren van zo n productielijn immers een dure en tijdrovende zaak waarbij de fabriek vaak zelfs volledig stil komt te liggen. Rond al die uitdagingen gaan we de volgende jaren belangrijke stappen zetten waarbij ook veiligheid centraal zal staan. Daarnaast gaan we onze klanten en partners uiteraard ook verder helpen om moeilijke problemen op te lossen op systeemniveau. Het interessante daarvan is dat dit ons toelaat om onze innovaties te gaan toepassen in markten waarin je dat initieel niet zou verwachten, en waarbij onze sensoren deel uitmaken van een veel groter geheel, voegt Andy Lambrechts daaraan toe. Tenslotte zal ook de synergie tussen hard- en software verder worden benut zo geven An Jacobs en Andy Lambrechts aan. In het verleden was het bestrijken van de volledige waardeketen in projecten vaak een probleem maar dat zal binnen het verbrede imec in de toekomst dus een stuk makkelijker worden. En dat is belangrijk voor al onze klanten en partners: er moeten immers voortdurend keuzes worden gemaakt op zowel hardware- als softwareniveau; je kan die twee niet langer los van elkaar zien, aldus An Jacobs. 45/59

46 Zo vraagt elke markt bijvoorbeeld specifieke algoritmes om met sensordata aan de slag te gaan. Vanuit onze sensorgroepen was dat kennis die we niet voor elke toepassing afzonderlijk konden opbouwen. Maar die kennis hebben de voormalige iminds groepen dus wel. Op die manier kunnen we de vragen van onze klanten voortaan nog vollediger invullen, besluit Andy Lambrechts. Biografie Professor An Jacobs Professor An Jacobs staat in voor de coördinatie van digitale projecten rond gezondheidszorg bij imec - VUB - SMIT. Ze is gespecialiseerd in de adoptie en toepassing van nieuwe technologieën vanuit het oogpunt van professionals en eindgebruikers. An is docent kwalitatieve onderzoeksmethoden aan het departement Communicatiewetenschappen van de VUB. Bij iminds (dat nu deel uitmaakt van imec) heeft ze deelgenomen aan verschillende Europese en Vlaamse onderzoeksprojecten en werkpakketten rond de ontwikkeling, het gebruik en de toepassing van digitale technologieën op het gebied van gezondheidszorg en welzijn, en heeft ze daarvan ook de coördinatie verzorgd. Biografie Andy Lambrechts Andy Lambrechts behaalde zijn MSc en PhD in elektrotechniek aan de KU Leuven. Hij staat momenteel aan het hoofd van het team dat verantwoordelijk is voor geïntegreerde beeldvorming bij imec en werkt aan technologieën als hyperspectrale beeldvorming en lensvrije microscopie. Andy is ook betrokken bij een reeks andere activiteiten waarbij de chiptechnologie van imec gecombineerd wordt met knowhow rond systemen en software voor de ontwikkeling van nieuwe visietoepassingen. 46/59

47 Editie januari 2017 Smart Energy Visie: Een duurzaam energiesysteem dankzij hernieuwbare energie en ICT Intro Jef Poortmans en Matthias Strobbe timmeren aan het nieuwe energienet. Poortmans maakt een nieuwe generatie batterijen en zonnecellen die efficiënter en goedkoper zijn en perfect werken in alledaagse omstandigheden; Strobbe werkt rond slimme algoritmes om vraag en aanbod op elkaar af te stemmen, en draadloze technologie om toestellen met elkaar te verbinden. Zowel Poortmans als Strobbe zijn het erover eens dat er meer nodig is dan alleen technologische innovatie. Het is even belangrijk om de verschillende partners op de energiemarkt op één lijn te krijgen, te zorgen voor gepaste regelgeving en economische modellen te ontwikkelen die de verschillende spelers een correcte ROI garanderen. Zonnecellen die zich niet alleen goed voelen in het labo, maar ook op je dak! Het nieuwe energienet zal in belangrijke mate gebaseerd zijn op hernieuwbare, gedistribueerde energiebronnen zoals zon, wind en water. Jef Poortmans is wetenschappelijk directeur Photovoltaics (PV) bij imec en weet als geen ander wat er zich afspeelt in het onderzoek naar zonne-energie: Tot vijf jaar geleden waren onze onderzoekers vooral bezig met het reduceren van de initiële investeringskost van fotovoltaïsche zonne-energie, uitgedrukt in Euro/Wp. En het werd een ongekend succes: dankzij technologische innovaties, de juiste incentives en de opschaling van de industrie is in tien jaar tijd de kost van fotovoltaïsche cellen met een factor vijf gedaald. Maar daar waar vroeger de focus lag op het verminderen van de investeringskost, is deze nu verschoven naar de reductie van de effectieve elektriciteitskost van het PV-systeem in termen van eurocent/kwh. 47/59

48 Kilowattpiek verwijst naar het vermogen van de panelen onder standaard condities; kilowattuur verwijst naar het werkelijke vermogen van de zonnepanelen, in real-life omstandigheden. Dus op een dak dat misschien soms in de schaduw ligt, onder een hemel die afwisselend bewolkt en helder is, of in een klimaat dat warm en vochtig is. Poortmans: We gaan naar een situatie waarbij zonnecellen ontwikkeld worden op maat van een specifiek klimaattype: zonnecellen voor woestijnen, de tropen, een gematigd klimaat. Slimme zonnecellen ook die kunnen inspelen op veranderende weersomstandigheden en zelfs op voorhand weten hoe het weer gaat veranderen. Op die manier kunnen we de prijs per kwh nog verder doen dalen. Maar de grootste uitdaging is zeker het verhogen van de systeemwaarde, een objectief dat we nastreven in nauwe samenwerking met onze EnergyVille-partners aldus Poortmans. Hoeveel je zonne-energie waard is, wordt niet enkel bepaald door je eigen systeem, maar ook door de manier waarop het geïntegreerd en aangewend kan worden in het energienet. Produceer je bv. op een moment dat er een overschot aan elektriciteit beschikbaar is, dan is je PV-energie niet veel waard. Je moet dan gaan werken met batterijen of andere oplossingen vinden om de productiepiek af te stemmen op de vraag. Dit is niet louter een technisch probleem, maar een uitdaging waar heel veel verschillende partijen bij betrokken zijn. Vandaar ook de grote complexiteit ervan. We behaalden vorig jaar zeer mooie resultaten op het vlak van batterijen. Onze onderzoekers ontwikkelden een vastestofelektrolyt voor Li-ion batterijen met een record ion-geleidbaarheid van 15mS/cm. De batterijen zijn een veiliger alternatief dan de batterijen van vandaag met vloeibaar elektrolyt. Verder benadrukt Poortmans dat esthetiek ook heel belangrijk wordt: Zonnecellen moeten naadloos deel uitmaken van een gebouw door ze te integreren ín het dak of in grote glaswanden. Virtuele batterijen Van naadloos integreren van PV weliswaar niet architecturaal, maar dan in het elektriciteitsnet weet Matthias Strobbe alles: Ons onderzoeksteam, onder leiding van prof. Chris Develder van imec - UGent, houdt zich bezig met slimme algoritmes en communicatietechnologie voor het nieuwe energienet. Op die manier willen we hernieuwbare energiebronnen naadloos kunnen integreren in dat net. Het probleem is dat de energieproductie op basis van zon, wind en water variabel is en niet altijd zal overeenkomen met de vraag. Je kan, zoals Jef zegt, werken met batterijen voor energieopslag, maar je kan ook een beroep doen op virtuele batterijen. Een boiler kan je bv. gebruiken als thermische buffer, een elektrische wagen kan je gaan opladen als er een teveel is aan energie, de temperatuur van een koelmagazijn kan je een graad hoger zetten als er een tekort is aan energie enz., met andere woorden vraagzijde-management. 48/59

49 Hoe flexibel is je energieverbruik? Een belangrijke voorwaarde voor bovenstaand scenario is dat je een goed beeld krijgt van het energieverbruik en, vooral, van de flexibiliteit die er is om dit energieverbruik eventueel uit te stellen of te vervroegen. Strobbe: De afgelopen jaren verzamelden we een massa data i.v.m. energieverbruik bij gezinnen en bedrijven, o.a. in het imec.icon Linear-project. Op basis daarvan stelden we statistische modellen op die een duidelijk beeld geven van het verbruik van toestellen en het tijdstip van verbruik. Die modellen dienen als input voor onze slimme algoritmes die energieproductie en verbruik op elkaar moeten afstemmen. Daarnaast hebben we vorig jaar ook gewerkt op technologie voor draadloze communicatie tussen sensoren. Sensoren zijn essentieel in het energienet van de toekomst om toestellen met elkaar en met het netwerk te laten communiceren. Denk bv. aan ventilatie, verwarming en zonnewering, allemaal systemen die met elkaar zouden moeten praten om een echt energie-efficiënt gebouw te kunnen realiseren. Onze onderzoeksgroep werkt mee aan de standaardisatie en het zuiniger maken van draadloze technologie. Zonnecellen met twee kanten Ook op het vlak van imecs zonnecelonderzoek gebeurde er veel in Poortmans: Een heel belangrijke trend in PV is de ontwikkeling van bifaciale zonnecellen. Dit zijn cellen die langs zowel boven- als onderkant licht kunnen capteren en omzetten in elektriciteit. Het laat toe om ook het licht dat reflecteert op de ondergrond nuttig aan te wenden en dus de energieopbrengst te verbeteren. En je zou deze zonnepanelen ook rechtop kunnen plaatsen, bv. in zonnecentrales in de woestijn. Zo krijg je een veel vlakker productieprofiel. Extra pluspunt: er blijft geen zand op liggen, een veelvoorkomend probleem bij huidige zonnepanelen in de woestijn. Onze onderzoekers maakten een bifaciale zonnecel met een efficiëntie van meer dan 22% en ontwikkelden een nieuwe platingtechniek voor de metallisatie aan voor- en achterkant van de zonnecel. Om de zaken in juist perspectief te zetten: met een typische weerkaatsing komt dit overeen met een effectieve efficiëntie van 26%! Een ander new kid on the block is de perovskietcel. Daar haalde we vorig jaar 19% efficiëntie mee. Ook op perovskiet-module niveau werden een aantal wereldrecords afgeleverd en, zeker niet te vergeten, we realiseerden semi-transparante PV-modules. Die transparantie is belangrijk voor integratie in glasfaçades, of wanneer je de perovskietcel wil integreren bovenop een siliciumzonnecel. In dit laatste geval kan men gaan tot efficiënties van 30% en meer (bij belichtingsniveau 1- zon). 49/59

50 Een zonnige toekomst? Het samengaan van imec en iminds is een positief verhaal voor het nieuwe energienet en kan het aanbod van EnergyVille nog versterken. Poortmans: Onze expertises vullen elkaar perfect aan. Technisch gezien geloof ik dat we tegen 2030 een slim energienet kunnen realiseren, maar een goede regelgeving zal essentieel zijn om alle belangen met elkaar te verzoenen en te evolueren in de juiste richting. Dit om situaties te vermijden zoals elektriciteitsverbruikers die zelfvoorzienend wilden zijn met zonnecellen en batterijen en daarvoor een disconnectievergoeding moesten betalen aan de energieleverancier. Strobbe: Er zijn inderdaad heel veel expertises nodig voor het slim energienet. Denk ook bv. aan security, een expertise van imec - KU Leuven - COSIC. Als je alle toestellen gaat connecteren met elkaar en met het net, kunnen ze ook gehackt worden. En als er data verzameld worden over energieverbruik, kan je hieruit veel afleiden over het reilen en zeilen van gezinnen en bedrijven. Het slimme energienet van de toekomst moet dus veilig zijn én de privacy respecteren. En ook betrouwbaarheid vormt een belangrijk aandachtspunt: een multimediatoepassing kan misschien even uitvallen, maar van je elektriciteitsnet tolereer je dat niet. Biografie Jozef Poortmans Jozef Poortmans behaalde zijn diploma ingenieurswetenschappen aan KU Leuven in Hij startte bij imec en werkte er op laserrekristalisatie van polysilicium en amorf silicium voor SOI-toepassingen en dunnefilmtransistoren. In 1988 begon hij aan zijn PhD-onderzoek op strained SiGe. Hij behaalde zijn PhD in Nadien begon hij bij photovoltaics (PV) groep van imec waar hij verantwoordelijk werd voor de groep geavanceerde zonnecellen. Hij startte er een activiteit op rond dunnefilm kristallijne silicium zonnecellen. Hij coördineerde verschillende Europese projecten in dit domein (FP4 en 5). In 2003 werd hij clustercoördinator van Europese projecten in dit domein. In 1998 startte hij een nieuwe onderzoeksactiviteit op rond organische zonnecellen die later, in 2000, nog werd aangevuld met onderzoek naar III-V zonnecellen. Momenteel is hij wetenschappelijk directeur PV bij imec. 50/59

51 Biografie Matthias Strobbe Matthias Strobbe behaalde zijn master (2004) en PhD (2011) in computerwetenschappen aan de UGent. Hij werkt sinds 2004 in de onderzoeksgroep IDLab van UGent (deel van het vroegere iminds, nu imec). Sinds 2011 werkt hij als senior researcher en projectcoördinator op het vlak van slimmer energienetwerken. Hij coördineert mee onderzoek in de teams van professoren Chris Develder en Ingrid Moerman binnen onderzoeksgroep imec UGent IDLab. Sinds 2016 werkt hij ook als IoT business developer voor domeinen als slimme energie, slimme gebouwen en digital manufacturing. 51/59

52 Editie januari 2017 imec.cityofthings Visie: Imec helpt goudmijn van Vlaamse hightech technologie te ontginnen Intro In Vlaanderen wordt veel onderzoek gedaan naar nieuwe hightech technologieën, en daar komen vaak prachtige resultaten uit. Maar uiteindelijk stroomt maar een klein deel van die innovaties door naar de markt, bijvoorbeeld als een nieuw product of een verbeterde versie van een bestaand product. Roger Lemmens, directeur voor de incubatie- en innovatiediensten van imec, vertelt hoe imec die kloof helpt te overbruggen, met nog meer ondersteuning voor het volledige innovatietraject en vanaf 2017 ook een totaalaanbod van expertise in software én hardware. iminds (nu geïntegreerd in imec) heeft door de jaren heen een aantal diensten opgebouwd om jonge starters en bedrijven te helpen nieuwe digitale technologie naar de markt te brengen. Ook bij imec zelf werd een scala aan diensten uitgebouwd, maar dan meer gericht op de ontwikkeling van hardware. Door het samengaan van de twee onderzoekscentra in oktober 2016 heeft het vernieuwde imec nu topexpertise in huis op het gebied van zowel software als hardware. Bovendien heeft imec dankzij zijn onderzoekers belangrijke hefbomen in handen in toepassingsdomeinen zoals gezondheidszorg, het IoT, en slimme steden, mobiliteit en logistiek. In 2016 was de startupwerking istart (nu imec.istart) goed voor 20 nieuwe startende digitale ondernemingen, zegt Roger Lemmens. Dat brengt het totale aantal bedrijven dat door istart sinds de start van het programma in is begeleid ruim boven de 100. Alleen al in 2016 heeft ons portfolio van starters bijna 20 miljoen euro aan vervolgfinanciering opgehaald, wat toont dat onze aanpak heel wat waarde naar boven kan halen. 52/59

53 Ook ICON (nu imec.icon) de formule voor vraaggedreven, coöperatief onderzoek door multidisciplinaire teams uit bedrijven en universiteiten leverde in 2016 opnieuw een aantal succesvolle projecten af. Een voorbeeld is ifest, een project met als doel een nieuwe generatie festivalbandjes te ontwikkelen die op basis van ingebouwde communicatie- en sensorfunctionaliteiten voor een rijkere festivalervaring zorgen. Een ander hoogtepunt van het voorbij jaar was het opstarten van het City of Things-project in Antwerpen, een ambitieuze proeftuin wat betreft de organisatie en technologische opzet van de toekomstige slimme stadsomgeving. Het Leuvense innovatieteam voor Vlaanderen van zijn kant leverde onder meer een belangrijke bijdrage aan een aantal sectorinitiatieven. Een voorbeeld is het i-fast platform van de Vlaamse voedingsindustrie, een platform om innovatieve technologieën en analysemethodieken naar de voedingsbedrijven te brengen. Met de deelname aan die sectorwerking kan imec nieuwe technologie onder de aandacht brengen van groepen bedrijven die op zichzelf vaak geen weet hebben van de huidige snelle evolutie in hightech. Daarnaast organiseerde de Leuvense groep opnieuw heel wat workshops voor de industrie en ondersteunde ook concreet een aantal Vlaamse kmo s om hun producten klaar te maken voor de markt, zoals bv. de startups Airobot (module voor precieze afstandsmeting in drones) en Sensolus (gps-tracker) en het bedrijf Hydroko dat een slimme watermeter ontwikkelt, een oplossing die o.a. tegen 2020 in Antwerpen zal uitgerold worden. Wat we tot nu toe met deze programma s in Vlaanderen deden, was vooral een steuntje in de rug geven, met onderzoek, zakelijke expertise en waar toepasselijk ook financiële hulp, zegt Lemmens. Die aanpak willen we nog meer gaan uitbouwen, waarbij we bedrijven helpen doorheen het volledige innovatietraject van idee via applicatie-prototypes tot een succesvol digitaal product. Dat noemen we onze digitale incubatie- en innovatieservices (DIS). Centraal daarbij is onder meer de Living Labs -methodologie. Kort samengevat bestaat die erin dat we in elke fase van het innovatietraject de resultaten voorleggen aan panels van eindgebruikers of professionals. Die geven dan feedback die direct gebruikt kan worden om het idee, de plannen, of het prototype bij te sturen via co-creatie. Door die voortdurende interactie krijg je uiteindelijk een product dat beter beantwoordt aan de noden en verwachtingen van de gebruikers, en dat dus ook sneller zijn plaats kan veroveren op de markt. In 2017 wordt de DIS-aanpak uitgerold als een geïntegreerde dienst aan Vlaamse en internationale industriepartners. Roger Lemmens: Dat we dit vanaf 2017 kunnen is mede dankzij het vernieuwde imec; door nauwe samenwerking met alle afdelingen zoals imec.ic-link of imec Taiwan die ons aanbod vervolledigen. 53/59

54 Centraal in de nieuwe aanpak wordt vanaf maart 2017 de site De Krook in Gent. Het ultramoderne gebouw is volledig ingericht voor de digitale toekomst, met onder andere een data wall, aangepaste ruimtes waar gebruikers technologie in verschillende stadia kunnen ontwerpen en uitproberen, en verspreid over de site zo n 250 intelligente sensoren. Die sensoren sturen hun data naar een open platform, gelijkaardig aan het City of Things-platform dat imec in Antwerpen uitrolt. De Krook moet het fysieke uitstalraam worden van al onze digitale incubatie & innovatiediensten, waarbij we ook nauw samenwerken met andere strategische partners, zoals UGent en industriële spelers die met digitale innovatie bezig zijn. Een ander speerpunt blijft het City of Things-project in Antwerpen. Roger Lemmens: Antwerpen is ons grootste Living Lab, met ons open datanetwerk waarop bedrijven in alle fases van hun innovatie kunnen experimenteren en hun oplossing kunnen valideren, onder andere door op een gestructureerde wijze gebruik te maken van de expertise van onze panels van gebruikers. Welnu, van dat project willen wij ons Smart City-vlaggenschip maken, een voorbeeld van wat we ook in andere steden of omgevingen kunnen gaan realiseren. Voor de starters, zegt Lemmens, bieden we vanaf 2017 een complementair aanbod aan. Imec.istart zal zich richten op Vlaamse hightech startups die door ervaren entrepreneurs en experts begeleid worden naar groei en internationale doorbraak. Imec.xpand, het tweede initiatief, dient dan weer ter ondersteuning van meer kapitaalintensieve starters: initiatieven die knowhow en technologie van imec naar de markt brengen, met producten die gebruik maken van de unieke kracht van nanotechnologie en miniaturisatie. Bijkomend gaan we voor onze starters meer nadruk leggen op acceleratie, zodat ze sneller kunnen groeien. Daarvoor gaan we ook meer inzetten op verticale ondersteuning, met diensten en experten gespecialiseerd in een specifiek domein, zoals bijvoorbeeld de gezondheidszorg. 54/59

55 Biografie Roger Lemmens Roger Lemmens is imecs directeur voor de incubatie- en innovatiediensten. Hij werd in 1993 Burgerlijk Ingenieur Wiskunde bij de TU Eindhoven en behaalde in 2002 een MBA aan Vlerick Business School. Hij bouwde zijn loopbaan uit binnen verschillende softwarebedrijven zoals Real Dolmen, Pietercil (Nederland) en NMC (Duitsland). Voor hij bij iminds kwam was Roger 6 jaar CEO van xperthis, een Belgisch bedrijf van bijna 200 medewerkers, dat software ontwikkelt, implementeert en supporteert voor de gezondheidssector. 55/59

56 Editie januari 2017 General Visie: Kleine en grote bedrijven helpen om innovatieve ideeën om te zetten in marktklare oplossingen Intro Het onderzoek van imec speelt zich niet af in een ivoren toren: onze onderzoeksagenda wordt voor een groot stuk bepaald door de behoeften en innovatiekansen die onze partners en klanten aanbrengen - door u dus. Daar speelt imec op verschillende manieren op in. Doordat we zowel aan prototyping en productontwikkeling als aan productie doen, kunnen we innovatieve ideeën omzetten in marktklare oplossingen. Een ander voorbeeld is imec.ic-link, waarmee we bedrijven helpen met het ontwerpen, produceren en valideren van op maat gemaakte chipsets, zelfs in kleine hoeveelheden. Een brede waaier van klanten kan op die diensten een beroep doen, van start-ups over kmo s tot multinationals. Om die verschillende doelgroepen zo goed mogelijk te begeleiden en te ondersteunen, is het echter belangrijk om hun behoeften en bekommernissen goed te kennen. Daarom vroegen we aan Max Mirgoli, Executive Vice-President Worldwide Strategic Partnerships bij imec, waar u in 2016 wakker van lag en hoe die uitdagingen op korte en middellange termijn ook kansen bieden - kansen die we samen kunnen grijpen. 56/59

57 Feedback van het terrein Tijdens mijn gesprekken met klanten kwamen de voorbije maanden drie thema s steeds weer bovendrijven, zegt Max Mirgoli. Een eerste reeks vragen kwam van onze partners en klanten in de chipindustrie. Zij zijn eraan gewend om zowat elke twee jaar over te stappen op nieuwe, krachtigere en energie-efficiëntere chips. Als gevolg van de oplopende kosten vertraagt die cyclus echter. Zij zijn dus uitermate benieuwd naar de technologie van de volgende generatie en willen weten wanneer die beschikbaar zal zijn. Voor het antwoord op die vraag kijken ze duidelijk naar imec. Ten tweede zijn er ook interessante ontwikkelingen wat de smart systems betreft, gaat hij voort. Kijk maar naar wat er gebeurt op het raakvlak van de medische wetenschap en de halfgeleiderindustrie, waar chiptechnologie van doorslaggevend belang is geworden om slimme medische toepassingen mogelijk te maken. Hetzelfde zien we trouwens in alle toepassingen die gebruik maken van het internet der dingen in domeinen gaande van landbouw tot robotica. Alle spelers proberen in te schatten aan welke eisen chips zullen moeten voldoen, en tot welke productievolumes dit zal leiden. Volgens Max Mirgoli is het werk van imec essentieel om de innovatie in dit domein voort te stuwen. Een recent voorbeeld van hoe imec hier het verschil maakt, is de start van midiagnostics vorig jaar een samenwerkingsverband waarin imec en Johns Hopkins University een efficiëntere gezondheidszorg nastreven. midiagnostics put uit de ervaring van beide partners (op het vlak van nano-elektronica enerzijds en geneeskunde anderzijds) om labs-on-chip te ontwikkelen die slechts enkele druppels bloed nodig hebben om bloedcellen, eiwitten, nucleïnezuren en/of kleine moleculen te detecteren. Een laatste vraag die ik vaak krijg, gaat over het potentieel van gecombineerde hardware- en software-expertise, vervolgt Max Mirgoli. Dat is op zich geen verrassing. Per slot van rekening zijn enkele van de grootste technologische doorbraken te danken aan het combineren van hard- en software. In de praktijk zien we echter dat zowel in onderzoekscentra als in de industrie software en hardware meestal nog apart worden benaderd. Ook op dit vlak heeft imec in 2016 belangrijke kansen gegrepen door te fuseren met het digitale onderzoekscentrum iminds. Dat was echt een gedroomde deal! Door de expertise van iminds in vakgebieden als cryptografie, datamining, data-analyse en dataconnectiviteit te combineren met onze positie als wereldleider in nano-elektronica, zullen we de snelheid waarmee wij - en onze klanten - kunnen innoveren, sterk kunnen opvoeren. Samen de volgende stappen zetten in 2017 en daarna Hoe kan je nu op basis van die inzichten in 2017 een beroep doen op imec voor de volgende stap in de ontwikkeling van je bedrijf? Of het nu gaat om het vertalen van innovatieve ideeën in een marktklare oplossing, of om het vernieuwen van je bestaande productaanbod? 57/59

58 Eerst en vooral moeten we goed beseffen dat grote, gevestigde bedrijven niet langer het alleenrecht op innovatie hebben. Meer en meer spelen ook start-ups en kmo s hierin een belangrijke rol. Het goede nieuws is dat grote én kleine spelers bij de innovatiediensten van imec terecht kunnen, aldus Max Mirgoli. Natuurlijk kunnen chipfabrikanten op ons blijven rekenen als een betrouwbare, strategische partner die hen helpt om het risico van ontwerpfouten en andere vergissingen te beperken wanneer ze op zoek gaan naar nieuwe materialen, toestellen of wanneer ze het potentieel willen onderzoeken van toekomstige technologieën, zoals lithografie met extreem ultraviolet licht (EUV). Daarnaast kunnen klanten en partners een beroep op ons doen voor het bedenken en integreren van nieuwe, geminiaturiseerde technologieën. Zo helpen onze collega s van Holst Centre (dat imec samen met TNO oprichtte) bedrijven in de digitale gezondheidszorg van concept tot toestel. In november 2016 bijvoorbeeld brachten ze de eerste slimme pleister uit die zowel fysieke activiteit, als hartritme en bio-elektrische impedantie monitort. De slimme pleister bevat unieke technologieën en componenten van imec en zijn industriële partners. Een ander voorbeeld van de manier waarop imec productontwikkeling versnelt en producten afstemt op de behoeften van de consument, is de City of Things-proeftuin van imec in Antwerpen. Dat project bouwt voort op de proeftuinmethodologie van imec en zet in op interactief gebruikersonderzoek (zoals feedbackpanels en co-creatie) en innovatieve business modeling in een echte, grootschalige testomgeving om vernieuwende digitale oplossingen te ontwikkelen, te testen en op te schalen. Er is bij kmo s en start-ups zeer veel interesse om van die kennis en innovatiecapaciteit gebruik te maken, besluit Max Mirgoli. Bovendien hebben veel bedrijven wel fantastische ideeën voor innovatieve oplossingen, maar gewoonlijk ontbreekt het hen aan de hardware. Ook daar bieden wij een antwoord. Via imec.ic-link, bijvoorbeeld, waarmee we start-ups en kmo s aan de kleine volumes specifieke chipsets helpen die zij nodig hebben; en dat tegen een fractie van de kostprijs van massaproductie. Of via imec Florida, dat zich toelegt op onderzoek naar het ontwerp van geïntegreerde schakelingen (IC) voor een brede waaier van oplossingen zoals sensoren en camera s. Langs die weg kunnen we nu trouwens ook de Amerikaanse markt een goedkope toegang bieden tot geavanceerde IC-diensten. En dan is er natuurlijk nog ons aanbod rond het prototypen van systemen en kleinschalige productie door imec Taiwan. Zo zet imec de ideeën van de visionaire denkers van vandaag om in waardevolle, echte producten. Een voorbeeld daarvan is een innovatieve badkamerspiegel waarmee mensen zichzelf tegelijk in voor- en achteraanzicht kunnen bekijken, en die in 2016 werd ontwikkeld in samenwerking met twee toonaangevende Belgische designbedrijven. En ook in 2017 en de jaren daarna kunnen onze partners en klanten op al die troeven rekenen om samen met imec de volgende stappen te zetten. 58/59

59 Biografie Max Mirgoli Max Mirgoli is Executive Vice-President Worldwide Strategic Partnerships bij imec. Hij heeft meer dan 26 jaar ervaring in de halfgeleiderindustrie, bekleedde verschillende leidinggevende functies in de sector en is door en door vertrouwd met de werking ervan. Voor hij bij imec aan de slag ging, was Max Mirgoli COO en Managing Director van ICOS Vision Systems. Daarvoor werkte hij als Corporate Executive Vice-President en General Manager van de divisie Automation and Controls van Matsushita Electric Works (Panasonic). Max Mirgoli behaalde een MBA aan Notre Dame College en een masterdiploma in Electrical Engineering. 59/59