Imec Magazine Editie oktober 2017

Transcriptie

1 Imec Magazine Editie oktober /46

2 OKTOBER 2017 EDITIE Unieke beeldsensor combineert het beste van verschillende werelden op Voorwoord oktober 2017 De 5 highlights van september 2017 Belangrijke stap in de realisatie van het storage class type geheugen Blockchain is hot, maar is het ook voor jou? Hoe diep is de zee? Start-up Fluves maakt offshore windmolenparken minder Gezocht: life science bedrijven die biofotonica willen uitproberen Waarom vallen geen struikelblok hoeft te zijn Het einde van slechte, onstabiele indoorwifi is nabij! Liquid biopsy, een nieuwe tool voor kankerspecialisten 2/46

3 Image sensors and vision systems Unieke beeldsensor combineert het beste van verschillende werelden op één chip Imec ontwikkelt de eerste multi-spectrale time-delay-and-integration (TDI)-beeldsensor die gebaseerd is op CCDin-CMOS-technologie. Intro Jonathan Borremans (program manager bij imec) en Piet De Moor (senior business development manager bij imec) stellen een nieuwe manier voor om beeldvorming volgens het time-delay-and-integration (TDI)-principe te verzoenen met charge-coupled-device (CCD)-technologie. De nieuwe beeldsensor implementeert de CCD TDI pixels samen met geavanceerde CMOS-aansturing en -uitlezing in één enkele chip. Om de gevoeligheid te verhogen kan deze CCD-in-CMOS-technologie gecombineerd worden met belichting langs de achterzijde (of backside illumination). Ook kunnen multispectrale filters worden toegevoegd om de performantie nog verder te verbeteren. Met deze erg gevoelige en snelle beeldsensoren mikt imec op high-end-toepassingen zoals remote sensing, life sciences en machine vision. Het principe van time-delay-and-integration Beeldvorming volgens het principe van time-delay-and-integration (TDI) is een lijn-scanningstechniek die vaak gebruikt wordt in bijv. industriële inspectie en aardobservatie. Deze cameratechniek kan ingezet worden wanneer een object of scène lineair over een beeldsensor beweegt (of omgekeerd), en wanneer de inhoud van die scène gedurende een korte periode niet verandert. In principe volstaat één rij van fotogevoelige pixels om van het object een tweedimensionaal beeld te nemen. Het beeld wordt dan lijn per lijn genomen, vertraagd in de tijd waarbij de vertraging synchroon verloopt met de lineaire beweging van het object. De resolutie hangt hierbij af van het aantal pixels in de rij. Een slimmere manier bestaat er in om niet één maar een aantal rijen fotogevoelige pixels te nemen. Elke rij detecteert dezelfde informatie als de voorgaande rijen, maar vertraagd in de tijd. Door de overeenkomstige data van alle rijen bij elkaar op te tellen, ontstaat een beter beeld met betere signaal-ruisverhouding. Schematische voorstelling van het TDI-principe, waarbij 8 rijen fotogevoelige pixels worden gebruikt CCD een ruis-loze manier om de signalen te collecteren en door te sturen Charge-coupled-device (CCD)-technologie is de technologie bij uitstek voor het collecteren en doorsturen van de analoge TDI pixel-data. CCD maakt gebruik van pixels die licht kunnen detecteren door de foton-geïnduceerde 3/46

4 ladingen onder een CCD-poort te collecteren. Het interessante aan deze techniek is dat de verzamelde ladingspakketjes heel gemakkelijk van de ene poort naar de nadere kunnen doorgestuurd worden, zonder ruis toe te voegen. In een TDI-implementatie kan een ladingspakketje op die manier van de ene pixel naar de andere verplaatst worden (in een kolom, mee met de beweging), in perfecte synchronisatie met de beweging van de scène. Dit principe wordt wel eens vergeleken met de emmertjesbrigade, een term die gebruikt wordt voor een rij mensen die elkaar emmertjes met water doorgeven. De signalen afkomstig van de verschillende rijen (ook stages genoemd) op verschillende tijdstippen worden uiteindelijk in eenzelfde ladingspakketje verzameld. De signalen worden dus opgeteld in hardware. En aangezien het verzamelen en doorsturen van de signalen zonder ruis gebeurt, wordt er enkel ruis toegevoegd in de laatste stap de uitlezing waar lading wordt omgezet in spanning. Laten we deze technologie vergelijken met CMOS-beeldvorming een technologie die vaak verkozen wordt boven CCD voor consumententoepassingen, omdat hij ook elektronische circuits kan integreren. In een CMOSbeeldpixel wordt het signaal (afkomstig van het licht) omgezet in een spanning, en deze stap veroorzaakt een ruistoename in elk pixel. Wanneer deze techniek gecombineerd wordt met TDI, vindt, in tegenstelling tot CCD, de signaaloverdracht en -opslag niet in het ladingsdomein plaats. Rijen (of stages) die dezelfde scène hebben vastgelegd op een verschillend tijdstip moeten nu digitaal worden opgeteld in software. Deze digitale TDI met CMOS is niet alleen onderhevig aan ruis. Er is ook voldoende geheugen en snelle dataverwerking nodig, aangezien de 2D-beelden (frames) nu moeten kunnen worden uitgelezen tegen lijnsnelheid, en opgeteld in het digitale domein. Voor een groot aantal TDI-rijen wordt dit proces erg complex en energiehongerig. Een voordeel van deze TDI is dan weer de hoge graad van integratie, aangezien de snelle uitleeselektronica nu op de beeldsensor-chip zelf kan geïntegreerd worden. TDI CCD-in-CMOS het beste van twee werelden Een CCD-systeem bestaat gewoonlijk uit een bord met daarop verschillende chips, waaronder de CCD, de aansturing en de uitleeschip. Imec heeft een oplossing uitgewerkt die CCD-pixels en CMOS-uitleescircuits in één technologie integreert. Op die manier verkrijgen we een chip met de functionaliteit van zowel CCD als CMOS. Deze unieke technologie combineert het beste van twee werelden: de ruis-loze collectie en overdracht in het ladingsdomein, eigen aan CCD-technologie, met de mogelijkheid tot systeemintegratie, het lage vermogen en de snelle uitlezing die alleen CMOS kan bieden. In tegenstelling tot de traditionele beeldsensoren die de pixels per kolom uitlezen en alle data doen samenkomen in één analoog-naar-digitaal-convertor (ADC), maakt de nieuwe beeldsensor gebruik van kolom-adc s. In deze configuratie wordt er per kolom één ADC gebruikt, en worden de verschillende kolommen parallel uitgelezen. Op die manier kunnen de data heel snel worden uitgelezen terwijl het vermogen-verbruik laag blijft. 4/46

5 TDI gecombineerd met CCD-in-CMOS CCD-beeldsensoren worden meestal met heel specifieke processen gemaakt op wafers van 150mm diameter. Imec heeft echter een unieke CCD-procesmodule ontwikkeld die gebruik maakt van imec s 130nm CMOS procesflow op 200mm wafers, waardoor de fabricage goedkoper wordt. Dit proces is ook compatibel met latere processtappen op niveau van de wafer, zoals backside illumination (belichting aan de achterzijde) en integratie van spectrale filters, en met het CMOS aansturings- en uitleescircuit. Als onderdeel van de CCD-procesmodule worden bovenop een ingegraven CCD-kanaal enkelvoudige poly-ccd-poorten gemaakt die erg dicht tegen elkaar liggen. In een laatste stap worden de beeldsensoren verpakt in een keramische pin-grid-array (PGA)-verpakking. 200mm wafer met CCD-in-CMOS beeldsensoren 5/46

6 TDI CCD-in-CMOS beeldsensor Back-side illumination voor maximale gevoeligheid In een typische beeldsensor die langs de voorzijde belicht wordt (front-side illumination) komt het licht binnen via de optische lagen en gaat doorheen de zogenaamde back-end-of-line -lagen vooraleer het lichtgevoelige silicium te bereiken. Deze back-end-of-line bestaat uit lagen metaal en diëlektrische materialen, die een deel van het licht weerkaatsen en zelfs absorberen. Daardoor blijft de kwantumefficiëntie van de beeldsensor (gedefinieerd als de totale efficiëntie waarmee een foton wordt geabsorbeerd en getransfereerd naar een elektron, en het elektron wordt gecollecteerd) ver onder zijn theoretisch maximum van 100%. Zo bereikt een typische beeldsensor die langs de voorzijde wordt belicht slechts een kwantumefficiëntie van 40% in het geel/groene golflengtebereik. Door microlenzen te gebruiken die het licht focusseren kan deze efficiëntie nog worden verhoogd tot 70%. "De kwantumefficiëntie kan verder worden verbeterd door de beeldsensor langs de achterzijde te belichten (back-side illumination of BSI). In BSIsensoren wordt het siliciumsubstraat verwijderd en komt het licht direct langs de achterzijde binnen. Imec heeft de technologie om BSI-beeldsensoren te maken volledig op punt gezet." Volgens deze technologie wordt de 200mm wafer met beeldsensoren via de techniek van bonding aangebracht op een houder (een carrier wafer), en vervolgens verdund langs de achterzijde. Op die manier worden de CCDpoorten blootgesteld aan het licht, dat nu niet meer door metaallijntjes of diëlektrische materialen gehinderd wordt. In deze configuratie is de vulfactor (fill factor, de fractie van het oppervlak dat gevoelig is aan licht) 100% en is ook de kwantumefficiëntie beduidend hoger. Er kunnen ook nog anti-reflectiecoatings worden toegevoegd om een hogere kwantumefficiëntie te bereiken in specifieke gebieden van het spectrum, zoals het zichtbaar licht (meer dan 90% kwantumefficiëntie) of (nabij-)ultraviolet (70%). En door de totale dikte van het silicium te verhogen tot 12 micrometer, kan de beeldsensor ook gevoelig gemaakt worden aan nabij-infrarood. 6/46

7 Belichting langs de achterzijde leidt tot een betere kwantumefficiëntie Spectrale TDI-sensoren De technologie van TDI CCD-in-CMOS levert erg gevoelige en snelle beeldsensoren. Deze sensoren hebben evenwel nog één beperking: ze leveren beelden in zwart-wit. Onderzoekers bij imec gaan een stap verder en voegen ook spectrale filters toe aan de beeldsensoren. De sensoren worden daardoor performanter en kunnen meer informatie geven over het object dan de traditionele camera s. Om spectrale beeldvorming mogelijk te maken heeft imec een procesmodule ontwikkeld die toelaat om hyperspectrale filters (tot 256) via post-processing toe te voegen aan een (bijv. commerciële) CMOS-beeldsensor. Door verschillende ontwerpen te gebruiken, kunnen de onderzoekers verschillende concepten voor hyperspectrale beeldvorming realiseren en kan de trade-off tussen ruimtelijke en spectrale resolutie voor een bepaalde toepassing worden geoptimaliseerd. Voor bepaalde applicaties zou het ook zinvol zijn om deze hyperspectrale technologie te combineren met TDI-in-CMOS. Maar daar stelt zich een probleem van compatibiliteit. Meerdere spectrale filters zouden dan bovenop een TDI-beeldsensor geplaatst worden, en volgens het TDI-mechanisme zouden de individueel gefilterde signalen voor elke rij worden opgeteld. Maar zo gaat de individuele spectrale informatie bekomen met de verschillende filters verloren, en gaat de technologie voorbij aan de oorspronkelijke bedoeling om spectrale informatie te verzamelen. Dat kan worden opgelost door verschillende TDI-secties (of arrays) te ontwerpen, elk met hun eigen uitlezing, waar de conversie van lading naar spanning plaatsvindt. Door gebruik te maken van CMOS-elektronica kan er dan een gezamenlijk uitleesblok gebruikt worden om de verschillende TDIarrays tegen hoge snelheid uit te lezen. 7/46

8 "Zo heeft imec een TDI-beeldsensor ontwikkeld met 7 banden waarop 7 spectrale filters kunnen worden geïntegreerd. Deze versie met 7 banden bevat 7 CCD-arrays met elk 4096 x 256 pixels." Interessant aan deze beeldsensor is dat hij her-configureerbaar kan gemaakt worden: zowel het aantal actieve banden als het aantal stages per band (1 tot 256 per band) kan worden gekozen. Sommige filters laten misschien minder licht door dan andere, en dat kan dan gecompenseerd worden door de beeldsensor te her-configureren. In de chip zijn 4096 kolom-adc s geïntegreerd samen met 32 digitale datatransmitters die kunnen werken aan een snelheid van 1Gbps. Hierbij wordt een lijnsnelheid tot 300kHz beoogd, wat overeenkomt met 57kHz per band wanneer alle banden geactiveerd worden. De efficiëntie waarmee de lading getransfereerd wordt, gemeten per kolom, bedraagt tot meer dan en dit tot 300kHz. Vandaag worden de spectrale filters nog toegevoegd op een glazen afdekking, maar in de nabije toekomst wordt het ook mogelijk om de spectrale filters te processen op wafer-niveau. (Links) Schematische voorstelling en (rechts) foto van imecs multispectrale TDI met 7 banden Alsmaar meer toepassingen Eén van de eerste markten die gebruik maakten van TDI-camera s is aardobservatie vanuit de ruimte. In deze toepassing bewegen grote satellieten in lage banen om de aarde, waardoor de camera lineair beweegt ten opzichte van het aardoppervlak. TDI is voor dit soort toepassingen erg interessant omwille van de grote signaal-ruisverhouding. CCD-gebaseerde TDI leidt tot een signaal-ruis-verhouding die toeneemt met een factor gelijk aan het aantal TDI-rijen. Door deze technologie te combineren geavanceerde CMOS-uitleeselektronica worden de complexiteit en de afmetingen van het systeem veel kleiner, waardoor de technologie ook zou kunnen gebruikt worden in kleine satellieten en zelfs drones. In aardobservatie-toepassingen is er ook een trend om spectrale en hyperspectrale camera s te gebruiken. De combinatie van zowel ruimtelijke als spectrale informatie is nuttig voor milieumonitoring, precisielandbouw, rampdetectie en -monitoring, enz. "Een tweede markt is industriële machine vision waarbij producten typisch lineair op een transportband bewegen. Voorbeelden zijn inspectie van flatpanel televisies, halfgeleiders, printplaten, glas enz. Voor deze toepassingen is de hoge scan-snelheid van de beeldsensor een belangrijke troef." 8/46

9 Ook in deze sector is er interesse in het gebruik van multispectrale TDI-camera s, zelfs van hyperspectrale camera s. Daarmee kunnen tegen een hoge snelheid volledige beelden genomen worden over een grote oppervlakte, afzonderlijk voor iedere belangrijke golflengte. Een typische toepassing is de inspectie van bankbiljetten. Een opkomend toepassingsdomein is life sciences, waarbij grote hoeveelheden cellen of weefsel aan een erg hoge snelheid moeten gescand worden. Mogelijke toepassingen zijn DNA-sequencing of cel-cytometrie waarbij de cellen bewegen in een micro-fluïdisch kanaal. De TDI CCD-in-CMOS beeldsensor kan bijv. worden gebruikt in combinatie met imecs cell sorter, een chip die cellen sorteert om circulerende tumorcellen te detecteren. De beeldsensor kan worden ingezet om de cellen, die bewegen tegen een snelheid van ongeveer 1m/s, op beeld vast te leggen, te reconstrueren en te sorteren. Een andere mogelijke toepassing is het imagen van dunne plakjes weefsel voor diagnosestelling in pathologie. Besluit Onderzoekers bij imec hebben een TDI-beeldsensor ontwikkeld en gebruikten daarbij CCD-in-CMOS-technologie. Op die manier benutten ze de ruis-loze ladingstransfer eigen aan CCD en de efficiëntie van CMOS (snelle aansturing en uitlezing). De sensoren kunnen gemaakt worden met een CMOS-compatibel proces, waardoor de fabricage eenvoudig en kostenefficiënt is. Via back-side illumination kunnen de beeldsensoren gevoeliger gemaakt worden, en met multispectrale of hyperspectrale kleurfilters kan de performantie worden verhoogd. Vandaag worden deze kleurfilters nog toegevoegd op een glazen afdekking. Binnenkort kunnen de filters ook op waferniveau worden gemaakt. De onderzoekers werken ook aan een groter aantal banden en kolommen, wat moet leiden tot een nog betere ruimtelijke en spectrale resolutie. "Imec biedt deze beeldsensoren aan via verschillende businessmodellen, gaande van ontwerp op maat tot off-the-shelf prototype TDI sensoren en evaluatiecamera s." De prototype TDI-sensoren zijn opgebouwd uit 4096 kolommen en 256 stages per CCD array (of band). Een versie met één CCD-array is beschikbaar, net als een versie met 7 banden waaraan 7 spectrale filters kunnen worden toegevoegd. Dit project kreeg funding van het Electronic Component Systems for European Leadership Joint Undertaking onder grant agreement No Dit Joint Undertaking project EXIST krijgt steun van het Europese Horizon 2020 onderzoeksprogramma en van België, Nederland, Griekenland en Frankrijk. 9/46

10 Biografie Jonathan Borremans Jonathan Borremans behaalde zijn M.Sc. en doctoraat in Elektrotechniek aan de Vrije Universiteit Brussel, in samenwerking met imec. Hij is auteur van meer dan 80 artikels en patenten. Hij vervoegde imecs onderzoeksgroep rond draadloze communicatie, waar hij het onderzoek leidde naar CMOS herconfigureerbare ontvangers, en waar hij als circuit- en systeemarchitect en principal scientist bijdroeg tot cross-disciplinaire projecten (zoals systemen gebaseerd op MEMS- CMOS). Momenteel staat hij als program manager aan het hoofd van de groep imager design. Biografie Piet De Moor Piet De Moor behaalde in 1995 zijn doctoraat in de Wetenschappen (Natuurkunde) aan de Katholieke Universiteit Leuven. In 1998 kwam hij bij imec werken, waar hij verschillende secties en groepen leidde in de domeinen van MEMS-verpakking, 3D integratie en pixel-ontwerp en -test. Gedurende enkele jaren was hij ook program manager imagers. Hij nam de technische coördinatie op zich van verscheidene bilaterale, Europese, ESA en nationale funded projects rond advanced imaging systems. Onlangs werd hij aangesteld tot senior business development manager imagers. 10/46

11 General Voorwoord oktober 2017 Elke maand blikt onze CEO terug op gebeurtenissen uit zijn (professionele) leven en introduceert hij enkele van de onderwerpen die aan bod komen in imec magazine. Een stad in de tuin Begin september organiseerden we voor de eerste maal een Imec Technology Forum (ITF) in Singapore, een van de meest futuristische steden ter wereld. Vanuit mijn hotelkamer kon ik de karakteristieke skyline van Singapore bewonderen. Het meest iconische gebouw is zeker het Marina Bay Sands, een hotel met drie torens van 57 verdiepingen die bovenaan verbonden worden door een groen skypark van 1,2 hectare. Ook andere constructies zetten de natuur centraal. Er is het Art Science museum, in de vorm van een lotusbloem. En dan zijn er natuurlijk nog de stalen boomstructuren die vooral s nachts mooi verlicht de stad zijn unieke futuristische look geven. Deze Supertrees zijn verticale tuinen te midden van de stad met varens, orchideeën, bromelia s, en... zonnecellen en wateropvangsystemen. Ze bootsen de functies van echte bomen na en vormen de groene longen van de stad. En de Supertrees zijn maar één van de vele inspanningen van Singapore om zichzelf te transformeren van een Garden City tot een City in a Garden. Prachtig! Maar ook op het vlak van het Internet of Things en life sciences is Singapore echt the place to be. En hetzelfde geldt voor de unieke start-up cultuur. Reden te meer dus om onze onderzoekers daar hun verhaal te laten doen. Paru Deshpande gaf geïnteresseerde bedrijven een overzicht van ons life science-onderzoek, o.a. hoe we biofotonica-technologie willen inzetten om microscopen en cytometers goedkoper en compacter te maken. "In dit magazine vind je trouwens een artikel over de eerste pilootlijn ter wereld voor biofotonica, die we samen met 14 Europese partners hebben opgezet." We hadden ook een Belgische start-up uitgenodigd om in Singapore te getuigen over onze hightechcultuur. T- Mining gebruikt blockchain-technologie om containers veilig over te dragen aan de verschillende partners in de logistieke keten. Momenteel hebben ze een proefproject lopen in de haven van Antwerpen. Imec gelooft in deze start-up en steunt hen via het imec.istart-ondernemerschapsprogramma. Blockchain is een hot topic, waarvan men zegt dat het een revolutie zal betekenen voor de commerciële wereld en de manier waarop bedrijven transacties doen. Maar tegelijk is het ook zeer moeilijke materie. Daarom laten we in dit magazine onze twee security goeroes Wouter Joosen en Bart Preneel vertellen over de mogelijkheden en uitdagingen van blockchain en niet onbelangrijk wat het nu precies inhoudt. Veel leesplezier! Luc Van den hove, Algemeen directeur en CEO imec 11/46

12 De 5 highlights van september 2017 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. Imec levert bouwblokken voor 5G mobiele communicatie Op ITF Southeast Asia (6 september in Singapore) presenteerde imec twee bouwblokken voor toekomstige 5Gtoepassingen. 5G-communicatie belooft veel meer verbindingen, met hogere snelheden, kleinere vertragingen, en een lager energieverbruik dan nu het geval is met 4G-toepassingen. De eerste innovatie is een snelle en extreem kleine analoog-naar-digitaal converter ontworpen voor consumentenelektronica en mobiele telefoons. Een tweede component is de 60GHz front-end voor 5G draadloze toegang en backhaul-toepassingen in een netwerk van kleine cellen. De twee componenten hebben een zeer laag verbruik. Meer informatie in het persbericht. Een nieuwe technologie voor de volgende generatie beeldschermen De volgende generatie beeldschermen zal de basis vormen voor bv. virtual reality toepassingen. Maar daarvoor zijn resoluties nodig boven pixels per inch (ppi). Als een eerste stap om dergelijke schermen te kunnen fabriceren, hebben imec, Holst Centre, en TWP (Chunghwa Picture Tubes Ltd) een nieuwe hoge-resolutie OLEDschermtechnologie ontwikkeld. En met die nieuwe technologie hebben de partners een proof-of-concept gemaakt, een passief 1,96-megapixel beeldscherm met een equivalente resolutie van ppi. Meer informatie in het persbericht. Imecs neuromorfische chip een van de 50 Ideas to Change the World In september selecteerde de Financial Times 50 ideeën die de wereld kunnen veranderen. De lijst bevatte ook imecs neuromorfische chip die pas onlangs, in mei, werd voorgesteld. De chip bootst de manier na waarop onze hersenen leren van nieuwe ervaringen: door voortdurend de sterkte van de verbindingen aan te passen in een netwerk van met elkaar verbonden cellen. Zo n hersenachtige architectuur gebruikt maar een fractie van de energie die klassieke computerchips nodig hebben voor gelijkaardige taken. De bedoeling van imec is om artificiële intelligentie zo energiezuinig te maken dat ze kan gebruikt worden in de sensoren van het IoT. EpiGaN en FibriCheck in het nieuws! Op het grootste congres voor cardiologen ter wereld (ESC2017 in Barcelona), werd FibriCheck gelauwerd als het beste bedrijf in digitale gezondheidzorg. FibriCheck legt zich toe op de ontwikkeling en verkoop van goedkopere, gebruikersvriendelijke mobiele toepassingen die toch de nauwkeurigheid hebben van medische toepassingen. De FibriCheck-app is een diagnostische toepassing om hartritmestoornissen op te sporen met een smartphone. FibriCheck wordt ondersteund door het imec.istart business acceleration program. EpiGaN, een imec-spinof, verwelkomt FPIM (Belgische Federale Participatie- en Investeringsmaatschappij) als een bijkomede investeerder. EpiGaN is een leverancier voor de chipsindustrie met een unieke productportefeuille van gespecialiseerde GaN-op-Si en GaN-op-SiC wafers die uitermate geschikt zijn voor hoogperformante vermogenselektronica en RF-toepassingen. 12/46

13 Antwerpen City of Things zet projecten in de kijker In een reeks korte filmpjes zet imec de schijnwerper op een aantal projecten van het City of Things -initiatief, imecs grootschalige proeftuin voor slimme stadstechnologie in Antwerpen. Het project Intello City is opgezet in samenwerking met het Vlaams Instituut voor Logistiek. Het heeft als bedoeling om de logistiek in en rond de stad te verbeteren door gebruik te maken van slimme data. De imeconderzoekers kijken daarbij hoe gegevens die door allerhande sensoren en systemen worden verzameld, kunnen dienen om goederen snel en met zo weinig mogelijk verkeersoverlast ter plaatse te krijgen, de zogenaamde last mile delivery. Bijkomende doelstellingen zijn om de verkeersdrukte te verminderen en de tevredenheid van de klanten te verbeteren. In samenwerking met de Antwerpse brandweer onderzoekt imec hoe sensorgegevens kunnen worden gebruikt om overstromingen en wateroverlast te voorkomen, bv. door het opzetten van snelle waarschuwingssystemen. In het environmental sensing project onderzoekt imec hoe nieuwe sensortechnologie gebruikt kan worden voor het meten en doorsturen van een hele reeks milieuparameters. Als die doorheen de stad verspreid worden, op gebouwen en zelfs voertuigen, dan is het mogelijk om een fijnmazig real-time beeld te krijgen van bv. de luchtkwaliteit in de stad. CitizenBike maakt gebruik van sensoren die op fietsen van burgers zijn gemonteerd. De gegevens van die sensoren worden gecombineerd met het profiel van de fietsers en met informatie over het verkeer in de stad. Op die manier kan de fietsinfrastructuur worden verbeterd en kunnen fietsers feedback krijgen over bv. de snelste en meest gezonde route naar een bestemming. De Wappr-app is ontwikkeld om de inwoners dichter te betrekken bij de ontwikkeling van de slimme stad. Afhankelijk van de plaats waar iemand zich bevindt, stelt de app specifieke vragen die inzicht geven in de wensen en bezorgdheden van de burger. De antwoorden worden gebruikt om de initiatieven te verfijnen en toepassingen te ontwikkelen die nog nauwer aansluiten bij de behoeften. 13/46

14 Semiconductor technology & processing Belangrijke stap in de realisatie van het storage class type geheugen Met een nieuwe thermisch stabiele selector op basis van SeGe brengt imec het storage class geheugen een stap dichterbij. Intro De geheugenhiërarchie die we vandaag terugvinden in computersystemen kan nog verder worden verbeterd door een nieuw geheugentype toe te voegen in de kloof tussen DRAM- en NAND-geheugens: het opslag-type geheugen, of storage class memory. Eén van de kandidaten die deze kloof kunnen helpen dichten, is resistive RAM (RRAM), een opkomend geheugentype dat werkt op basis van een weerstandsverandering. De RRAMgeheugencellen moeten dan wel erg dicht op elkaar gepakt kunnen worden, en dat is niet eenvoudig omwille van ongewenste lekstromen. Om deze parasitaire lekstromen te onderdrukken, wordt er een zogenaamde tweeterminaals-selector toegevoegd die in serie wordt verbonden met ieder resistief geheugenelementje (dat zich in een 4F 2 -configuratie bevindt). Tijdens de VLSI-conferentie van 2017 stelde imec een nieuwe selector voor, gebaseerd op seleen (Se), die de juiste karakteristieken heeft voor storage class memory. In dit artikel bespreekt Gouri Sankar Kar, Distuinguished Member of Technical Staff bij imec, de uitdagingen die gepaard gaan met het implementeren van de selector-elementjes, en legt hij uit waarom de nieuwe thermisch stabiele selector op basis van germanium-seleen (GeSe) zo belangrijk is. Storage class memory dicht de kloof tussen DRAM en NAND Flash Het geheugenlandschap van de toekomst vraagt om een nieuw type geheugen dat de kloof moet dichten tussen dynamic random access memory (DRAM) en NAND Flash-geheugens op het gebied van dichtheid, kost en performantie: het opslag-type geheugen of storage class memory. Dit nieuwe type geheugen moet in een mum van tijd toegang geven tot heel grote hoeveelheden data. Gouri Sankar Kar: Hoogstwaarschijnlijk zullen we meer dan één nieuwe geheugentechnologie nodig hebben om de ganse kloof te dichten. " "Eén van de kandidaten die mogelijk de kloof kan dichten langs de DRAM-kant is resistive random access memory (RRAM). RRAM belooft om bijna zo performant te zijn als DRAM, maar dan compacter en goedkoper. Een RRAM-geheugencel bestaat typisch uit een twee-terminaals-element, waarin een dunne diëlektrische laag gesandwicht wordt tussen twee elektrodes. Door een spanning aan te brengen over de elektrodes, kan de elektrische geleidbaarheid van de diëlektrische laag reversibel veranderd worden, van een laag-resistieve toestand (LRS) naar een hoog-resistieve toestand (HRS) of omgekeerd. In de meeste RRAM-geheugens is deze resistieve omschakeling gebaseerd op de vorming van een geleidend filament in de isolerende laag. Waarom hebben we een niet-lineaire selector nodig? 14/46

15 Om het potentieel van RRAM als compacte geheugentechnologie te benutten, worden de geheugencellen op elkaar gepakt in een matrix-structuur, in zogenaamde cross-point arrays. Cross-point arrays omvatten bitlijnen (BL, gerangschikt in kolommen), woordlijnen (WL, gerangschikt in rijen) en geheugencellen die zich op elk kruispunt van een bit- en woordlijn bevinden. In deze configuratie heeft de cel een oppervlakte van slechts 4F 2, waarbij F de kritische afmeting is van de technologiegeneratie (meer bepaald de half-metal pitch in geheugentechnologie). Gouri Sankar Kar: In het ideale geval vindt het lezen of schrijven van een geheugencel enkel plaats op de geselecteerde cel, waarbij de rest van de cellen onaangeroerd blijft. Maar in werkelijkheid lopen er tijdens de werking van het geheugen lekstromen (sneak currents) door de niet-geselecteerde cellen in het cross-point array. Hierdoor vermindert de selectiviteit van de geheugencel en wordt onjuiste informatie uit de geheugencel gehaald. Deze lekstromen zijn vooral te wijten aan het bijna lineaire (Ohmse) I-V-gedrag van de resistieve geheugencellen in zowel de laag- als hoog-resistieve toestand. "Een interessante manier om deze lekstromen te onderdrukken is het toevoegen van een selectie-element, selector genoemd, dat niet-lineaire I-Vkarakteristieken heeft en in een één-selector één-resistor (1S1R)-configuratie in serie verbonden wordt met een resistief geheugenelementje." Schematische voorstelling van (boven) resistieve geheugencellen, die zich op de kruispunten bevinden van woorden bitlijnen. Zonder selectie-element lopen lekstromen doorheen de niet-geselecteerde cellen in het cross-point array. (Beneden) Een selector-element in combinatie met een geheugencel in een 1S1R-configuratie onderdrukt de parasitaire lekstromen. Om de specificaties voor storage class memory te halen, moeten de selectoren aan strenge eisen voldoen, zegt Gouri Sankar Kar. Zo wordt voor hoge-dichtheidstoepassingen een twee-terminaals-selector verkozen omdat die heel weinig oppervlakte inneemt. De selector moet ook een hoge aandrijfstroom hebben, zodat hij de stroom kan leveren waarmee het geheugenelement moet schakelen van de ene resistieve toestand naar de andere. Andere 15/46

16 belangrijke karakteristieken zijn een hoge (halve bias) niet-lineariteitsfactor om een zo groot mogelijke selectiviteit te bereiken, een lage lekstroom, en een goede endurance (wat duidt op het het aantal keren dat het geheugen geprogrammeerd/gewist kan worden voor een faling optreedt) even goed of zelfs beter dan het resistief geheugenelementje zelf. Tenslotte moet het fabricageproces ook compatibel zijn met CMOS-processtappen, en de selector moet thermisch stabiel zijn zodat de geheugenlaagjes nadien kunnen geprocest worden. Een goede selector moet een hoge aandrijfstroom hebben (I drv ), een sterke rectification (NL 1/2 ) en een werkspanning (V op ) geschikt voor het geheugenelement. Selector kandidaten Om een zo performant mogelijk geheugen te bekomen werden verschillende soorten twee-terminaals-selectoren bestudeerd. Enkele voorbeelden hiervan zijn selectoren gebaseerd op Si, pn- en Schottky-diodes, mixed ionic electronic conductor (of MIEC) selectoren en vluchtige conducting bridge (VCB) selectoren. Op dit moment hebben geen van al die selectoren de juiste karakteristieken, en moeten we nog verschillende afwegingen maken, merkt Gouri Sankar Kar op. Een pn-diode, bijv., is een unipolair element. Maar omdat de meeste resistieve geheugens in bipolaire schakelmode werken, hebben we ook een bipolaire selector nodig. Andere kandidaten hebben dan misschien wel goede karakteristieken, maar hebben dan weer niet de gevraagde hoge stroomdichtheid. Recent kwamen ook ovonic threshold switching (of OTS)-elementjes in de kijker, omdat ze een goede cel-selectiviteit beloven (hoge niet-lineariteitsfactor), een lage lekstroom en hoge aandrijfstroom. Ovonic threshold schakeling verwijst naar de snelle toename in stroom, die tijdens een spannings-sweep wordt waargenomen in de I-V-karakteristieken van verschillende amorfe chalcogenide-materialen. OTS-elementjes bevatten dan ook typisch een amorf chalcogenide-materiaal dat gesandwicht zit tussen twee metaalelektrodes. Gouri Sankar Kar: Een belangrijk minpunt van dit type selector is dan weer het thermisch budget. Voor de meeste chalcogenide-materialen die tot nu toe onderzocht werden, blijft het thermisch budget onder 300 C. En dat is te laag om daarna nog het resistieve geheugenelementje te kunnen processen. 16/46

17 Imecs oplossing: een thermisch stabiele OTS-selector gebaseerd op GeSe Volgens Gouri Sankar Kar heeft het imec-team verschillende chalcogenide materialen gescreened. Dit leidde tot een nieuwe GeSe-gebaseerde OTS-selector die aan alle eisen voldoet die opgelegd worden door de storage class geheugens van de toekomst." "De selectoren zetten een record aandrijfstroomdichtheid neer van 23MA/cm 2 en een goede halve-bias nietlineariteit (ongeveer 3500). De selectorelementjes zijn thermisch stabiel bij 350 C, en weerstaan aan 10 8 programmeer/wis endurance cycli. (Links, boven) SEM bovenaanzicht, (links, beneden) schematische doorsnede AA, (midden) TEM doorsnede en (rechts) hoge-resolutie TEM van de OTS-selector-structuur, afmeting en GeSe laagdikte. De sleutel tot deze goede resultaten is de unieke samenstelling van de GeSe-film. Zo werd bijv. de hoge thermische stabiliteit verkregen na optimalisatie van de dopering, en kunnen de elektrische eigenschappen van de selector aangepast worden door de samenstelling en dikte van de film nauwkeurig te controleren. De GeSe-filmen werden neergezet met behulp van physical vapor deposition (PVD), en hebben een filmdikte tot 5nm. De totale afmeting van het TiN/GeSe/TiN selector-element is slechts 50nm. 17/46

18 Selector benchmarking, weergegeven als halve-bias niet-lineariteit (NL 1/2 ) vs. aandrijfstroom (J drv ). De kleinste afmeting van het element is aangeduid indien beschikbaar. Naar een echt 3D storage class geheugen Op langere termijn zal storage class memory verder evolueren naar een 3D-configuratie, en daarvoor zijn er twee mogelijke integratieroutes. Eén van die routes bestaat erin om eenvoudigweg de 2D planaire RRAM-lagen bovenop elkaar te stapelen. Gouri Sankar Kar: Deze route heeft twee grote nadelen. Ten eerste wordt er niet bespaard op litho- of masker-stappen. Integendeel, want om de lagen te stapelen zijn dure litho-stappen nodig in combinatie met bijv. self-aligned double patterning-schema s, en dat maakt het 3D-geheugen erg duur. Ten tweede is ook de verdere schaalverkleining van deze gestapelde configuratie een hele uitdaging. Bijv., wanneer de afmetingen van het resistieve geheugenelement verkleinen, wordt de aandrijfstroom helaas niet kleiner. Dat betekent dat ook de stroomdichtheid van het geschaalde selectorelementje dramatisch toeneemt. Bijgevolg zal er bij een verdere schaalverkleining ook een nieuwe generatie van selectormaterialen nodig zijn die deze hogere stroomdichtheden aankunnen. Bij een verdere schaalverkleining zal de werking van het geheugen ook worden bemoeilijkt door de toenemende weerstanden van de woord- en bitlijnen. "Als alternatieve route onderzoekt het imec-team daarom de mogelijkheden van een echte 3D integratieroute. Hierbij worden de verschillende selectorresistor-stapels sequentieel neergezet, zonder dat tussendoor lithografiestappen nodig zijn." In deze configuratie wordt de dichtheid niet door de kritische dimensie (CD) van de kritische lijnen bepaald, waardoor er meer speling mogelijk is op de CD. Dat laat toe om eenzelfde generatie selectormaterialen te gebruiken voor verschillende technologienodes. Deze innovatieve 3D-technologie heeft zijn eigen unieke uitdagingen, zegt Gouri Sankar Kar. Zo kan het chalcogenide-materiaal in deze nieuwe structuur niet meer uniform neergezet worden met conventionele PVD. In de plaats daarvan moeten we alternatieve depositieprocessen zoals atomic layer deposition (ALD) inzetten. Daarom ontwikkelt imec momenteel samen met toestel- en materiaalleveranciers een betrouwbaar ALD chalcogenide-proces, een belangrijke stap in de realisatie van een echt 3D storage class memory. 18/46

19 Meer weten? Stuur een naar als je één van volgende technische papers wil ontvangen: 'Thermally stable integrated Se-based OTS selectors with >20 MA/cm 2 current device, > half-bias nonlinearity, tunable threshold voltage and excellent endurance, B. Govoreanu et al, VLSI 2017 Doped GeSe materials for selector applications, N.S. Avasarala et al., ESSDERC-ESSCIRC 2017 Biografie Gouri Sankar Kar Gouri Sankar Kar behaalde in 2002 zijn doctoraat in de fysica aan het Indian Institute of Technology, Kharagpur, India. In 2009 begon hij bij imec te werken, waar hij momenteel Distinguished Member of Technical Staff (DMTS) is. In deze rol definieert hij de strategie en visie voor imecs programma s rond RRAM, DRAM- MIMCAP en STT-MRAM, zowel voor stand-alone als voor embedded toepassingen. 19/46

20 Data science and data security, Smart Industries Blockchain is hot, maar is het ook voor jou? Imecs beveiligings- en privacy-experten helpen bedrijven op weg met Blockchain. Intro Veel artikels in de media schrijven laaiend enthousiast over Blockchain, en volgens specialisten zal de technologie de volgende tien jaar een revolutie ontketenen in de economie. Blockchain biedt op het eerste zicht inderdaad kansen om transacties en processen te optimaliseren, de efficiëntie te verhogen, fraude terug te dringen en kosten te verminderen. Maar veel bedrijven kijken verder dan de hype en vragen zich af hoe zij met Blockchain aan de slag kunnen gaan en hoe hun bedrijfslogica naar die nieuwe technologie kan worden vertaald. Blockchain staat voor een toolbox en een bepaalde aanpak. Het is geen kant-en-klaar product, verduidelijken Wouter Joosen en Bart Preneel, directeurs en beveiligingsgoeroes bij imec. Het is dus essentieel om de talrijke mogelijkheden van de technologie te verkennen, basisregels voor privacy en beveiliging uit te werken en mogelijke juridische implicaties te onderzoeken. Veilige en gedeelde registratie Sinds het allerprilste begin van de handel houden mensen informatie bij over hun transacties en akkoorden. En toen het aantal betrokken partijen begon toe te nemen en de waarde van de transacties steeg, werden er regels afgesproken en kwamen er instellingen om de informatie te registreren. Een eenvoudige geldoverdracht tussen twee bedrijven bv. is slechts mogelijk als twee banken in actie komen en informatie uitwisselen, en gewoonlijk is daar ook nog een interbancaire instelling bij betrokken. Al deze instellingen moeten deze informatie bijhouden, een forse beveiligingsinfrastructuur opzetten en snelle en betrouwbare communicatie garanderen. Wouter Joosen: Door de mondialisering van productie en handel is de behoefte aan registratie en controle nog toegenomen. Dit leidt tot een wildgroei aan registratiesystemen en instellingen die fouten, fraude en verkeerde interpretaties moeten voorkomen. Tegenwoordig zit elk bedrijf verweven in diverse netwerken en logistieke ketens en probeert het verwoed om alle registraties correct en up-to-date te houden. Zelfs als particulier heb je bijvoorbeeld alle moeite van de wereld om je online digitale identiteit correct te houden: je wachtwoorden, adressen, loopbaangegevens enz. Blockchaintechnologie belooft dat alles grondig te vereenvoudigen met behulp van een geautomatiseerd logboek dat door alle partijen wordt gedeeld en gecontroleerd. Met andere woorden: meerdere partners kunnen afspraken maken, transacties uitvoeren, en slimme contracten opzetten zonder tussenkomst van een derde partij. Een voorbeeld uit de handel maakt dit duidelijk. Je overweegt om een diamant te kopen, maar eerst wil je graag weten of die echt is, niet werd gestolen en op een ethische manier gedolven. De verkoper geeft je een certificaat, maar hoe weet jij - en hoe weet zelfs de verkoper - of alles wat op dat certificaat staat ook klopt? Een Blockchaintoepassing zou dit vraagstuk kunnen oplossen. Elke gedolven diamant zou in een elektronisch register terechtkomen, samen met een unieke digitale hogeresolutiefoto en uitleg over de afkomst. Telkens wanneer de diamant in andere handen terechtkomt, zou nieuwe informatie worden toegevoegd. Vóór er informatie in het 20/46

21 register wordt opgenomen, controleren diverse partijen of ze wel klopt. Het register moet dus niet centraal worden beheerd; alle partijen hebben een kopie en kunnen volgens bepaalde regels informatie toevoegen. De manier waarop dat gebeurt maakt het vrijwel onmogelijk om ermee te knoeien. Dus wanneer jij uiteindelijk de edelsteen in handen krijgt, zie je alles wat ermee gebeurd is, vanaf het opdelven tot wanneer jij hem in je bezit hebt. En je kunt zeker zijn dat die informatie correct is. Van Bitcoin tot jouw toepassing Veel bedrijven zien wel dat Blockchain voordelen en mogelijkheden biedt, maar weten niet hoe en waar te beginnen, zegt Joosen. Blockchain is geen product dat je zonder meer installeert. Het is een technologische toolbox om op een andere manier te gaan werken, een methode om tussen partijen betrouwbare informatie bij te houden zonder dat er een tussenpersoon of centrale overheid aan te pas komt. In essentie is een Blockchaintoepassing - zoals de naam aangeeft - een keten van digitale blokken. Elk blok bevat een aantal geverifieerde transacties, bijvoorbeeld een aantal betalingen of wijzigingen in de eigendomsstatus van een object. Deelnemers hebben toegang tot hun exemplaar van de keten om blokken toe te voegen of informatie in de keten te raadplegen. De bekendste toepassing van de Blockchaintechnologie is Bitcoin, de digitale munt die door geen enkele instantie wordt uitgegeven of gewaarborgd. Bitcoin laat zien hoe krachtig de technologie is en hoe ze kan gebruikt worden. Maar een aantal aspecten zijn misschien minder interessant voor bedrijfstoepassingen. Joosen: Om te beginnen is Bitcoin een publiek register. Iedereen kan meedoen, Bitcoins kopen, ermee betalen of zelfs blokken in de keten verifiëren en toevoegen. Dit laatste is de zogeheten mining, een specifiek businessmodel op zichzelf. Maar bij bedrijven gaat het meestal niet om publieke toepassingen: slechts een beperkt aantal partijen wil gegevens delen. Dit heeft belangrijke gevolgen voor de manier waarop de toegang tot de gegevens en de beveiliging worden georganiseerd. Of neem nu privacy en traceerbaarheid. In principe kan iedereen die een Bitcoinadres in handen krijgt de Blockchain raadplegen en de geschiedenis en eigendomsevolutie van die Bitcoin zien. Zodra je snapt hoe Blockchain in elkaar zit, kan je er heel gedetailleerde informatie uithalen over de werking ervan. Alhoewel er technieken bestaan om de privacy van deelnemers te verhullen, ontbreekt dus een inherente privacybescherming. Dat is misschien niet zo erg in het geval van de Bitcoin of de diamant van ons voorbeeld, maar als jouw toepassing toevallig medische gegevens bevat, dan wil je zeker een strikte toegangscontrole en privacymaatregelen inbouwen. Toch is de Bitcoin een mooi voorbeeld, zegt Preneel. Het is een vrij toegankelijk laboratorium om alle mogelijkheden en uitdagingen van Blockchaintoepassingen te bestuderen. Daarom volgen onze onderzoekers alles wat er met de Bitcoin gebeurt op de voet. Wie Bitcoin heeft bedacht, blijft een mysterie, maar het is een heel slim systeem. De uitvinder schreef gedistribueerde, op consensus gebaseerde software die gebruik maakt van bestaande netwerk- en versleutelingstechnologie. Niemand was daar eerder in geslaagd. Tegelijk zijn er nog wel wat uitdagingen. Zo bestaat er discussie over de meest efficiënte grootte van de blokken. Daarbij is het interessant om te zien hoe een netwerk van partijen erin slaagt om het eens te worden over wijzigingen aan het systeem zelf. Wij kijken ook met veel belangstelling naar de privacytechnieken en -strategieën waarmee mensen in dit zeer publieke systeem anoniem proberen te blijven. 21/46

22 Onze wetenschappers publiceren regelmatig studies over dit onderwerp en wij hebben gemerkt dat één ervan de manier van stemmen bij consensus bij Bitcoin heeft veranderd. Het is razend interessant om te zien hoe een complexe toepassing als Bitcoin functioneert. En we leren er veel uit dat goed van pas komt in andere cases. Op verkenning Om bedrijven te helpen met Blockchaintechnologie en te zien hoe ze praktische een toepassing kunnen ontwikkelen, heeft imec een imec.icon-project opgezet met zes bedrijven die de nieuwe technologie op hun specifieke domeinen willen toepassen. Joosen: Er is bijvoorbeeld een fintechbedrijf bij dat wil nagaan hoe nuttig Blockchain is om reverse factoring te organiseren en gehypothekeerde facturen bij te houden. Een ander voorbeeld is een technologiebedrijf in de gezondheidssector dat aan gedecentraliseerde patiëntendossiers wil werken. Hiervoor zijn strikte privacyregels natuurlijk onontbeerlijk. En een derde bedrijf werkt met ontwerp- en simulatiegegevens voor voertuig- en vliegtuigonderdelen. Hier gaat het dus eerder om een toepassing van supply chain management. Ten slotte wil een telecombedrijf een systeem opzetten om IoT-data te verhandelen. Al deze voorbeelden hebben één kenmerk gemeen dat ze onderscheidt van Bitcoin: de behoefte om strikte toegang, veiligheids- en privacymaatregelen toe te passen. Die moeten dan worden geselecteerd en geïmplementeerd in het gekozen platform, bijvoorbeeld als plugins of extra softwarelagen. Zo n imec.icon project is bedoeld voor vraaggedreven, coöperatief onderzoek. Over een periode van gemiddeld twee jaar werken multidisciplinaire teams van wetenschappers en industriële partners samen om digitale oplossingen te ontwikkelen. Het programma heeft al meer dan 100 voltooide projecten in een hele reeks ICTgerelateerde toepassingsdomeinen en markten opgeleverd. Naast dit project leveren wij ook industrieel advies, zegt Preneel. Sommige bedrijven tasten alleen maar de mogelijkheden af, andere zijn al bezig met de ontwikkeling van een toepassing. Ze kunnen daarvoor terecht bij onze onderzoekers, die hen met hun ervaring en expertise kunnen helpen om de juiste beslissingen te nemen, juridische aspecten onder de loep te nemen en privacy- en beveiligingskwesties uit alle mogelijke invalshoeken te bekijken. Wij merken een grote vraag naar onafhankelijk advies over Blockchain bij bedrijven, zegt Joosen. Het nieuws doet de ronde dat Blockchain de wereld gaat veranderen en dat iedereen beter vroeg dan laat in deze technologie investeert. Bedrijven willen dus weten of ze er baat bij kunnen hebben en of ze er nu al in moeten investeren en expertise opbouwen. Wij beschikken over de kennis en de experts om ze met deze vragen te helpen. Meer weten? Lezing van Bart Preneel waarin hij de grondbeginselen van Bitcoin uitlegt 22/46

23 Biografie Bart Preneel Bart Preneel leidt de onderzoeksgroep COSIC bij imec KU Leuven en is ook gewoon hoogleraar aan de KU Leuven (België). Zijn voornaamste onderzoeksdomeinen zijn informatiebeveiliging en privacy, met de nadruk op zowel cryptografische algoritmes en protocollen als op efficiënte en veilige implementaties. Hij levert ook advies aan belangrijke spelers uit de financiële, telecom- en hardwaresector. Bart was een van de medeontwerpers van de Belgische programma s voor eid en e-voting en is actief in internationale standaardiseringsorganisaties. Professor Preneel is een fellow van de International Association for Cryptologic Research (IACR), waarin hij directeur (1997-nu), ondervoorzitter ( ) en voorzitter ( ) was. Hij is lid van de Permanent Stakeholders Group van ENISA (European Network and Information Security Agency) en van Academia Europaea. In 2014 ontving hij de RSA Award for Excellence op het onderzoeksdomein wiskunde. 23/46

24 Biografie Wouter Joosen Wouter Joosen leidt de DistriNet onderzoeksgroep bij imec KU Leuven en is daarnaast ook gewoon hoogleraar aan de KU Leuven (België). Zijn onderzoek gaat onder andere over software-engineering en architecturen voor veilige gedistribueerde systemen, security middleware en veilige oplossingen voor het IoT, cloudcomputing, IAM, DevOps, SecDevOps, Privacy-by- Design, en GDPR. Wouter is medeoprichter van de KU Leuven spin-off Ubizen (dat nu deel uitmaakt van Verizon Business Solutions), waarin hij de functie van CTO bekleedde van 1996 tot 2000 en van COO van 2000 tot Hij was ook betrokken bij de oprichting van een aantal andere KU Leuven spin-offs zoals Inmanta en Elimity. 24/46

25 Smart Energy, Photonics, imec.istart, Government funded research Hoe diep is de zee? Start-up Fluves maakt offshore windmolenparken minder kwetsbaar Fluves zet glasvezeltechnologie en complexe algoritmen in om te voorkomen dat de elektriciteitskabels van offshore windmolenparken bloot op de zeebodem komen te liggen. Intro De start-up Fluves, die ondersteund wordt door het imec.istart-acceleratieprogramma, is gespecialiseerd in het continu meten en monitoren van bodemhoogte onder water. Een niche met potentieel. Zo kan hun techniek niet alleen gebruikt worden om de verspreiding van verontreinigd slib in rivieren te monitoren, maar ook om te voorkomen dat de onderzeese elektriciteitskabels die van offshore windmolenparken naar het vasteland lopen bloot op de zeebodem komen te liggen. Het risico van onderzeese elektriciteitskabels De energie die wordt opgewekt door windmolenparken op zee stroomt via een dikke elektriciteitskabel naar de kust. In een ideale situatie ligt deze kabel ongeveer 1 meter onder de zeebodem, maar door de natuurlijke verschuiving van zandbanken in combinatie met de invloed van visserij (vissersnetten) is het mogelijk dat kabels na verloop van tijd bloot komen te liggen. "Dan bestaat het risico dat een kabel beschadigd raakt, bijvoorbeeld omdat het anker van een vissersboot erin blijft haperen." Het volledige windmolenpark wordt dan noodgedwongen stilgelegd tot de kabel hersteld is, waardoor de kosten kunnen oplopen tot 10 miljoen euro. Samen met Parkwind (een consortium van de Colruyt Group, PMV en Korys) dat offshore windmolenparken ontwikkelt, bouwt en exploiteert, werkt Fluves aan een kostenefficiënte oplossing op basis van glasvezeltechnologie - om continu te monitoren hoe diep de elektriciteitskabels onder de zeebodem liggen. In 2016 haalden ze samen een VLAIO-onderzoeksproject binnen om dit concept verder uit te werken. Glasvezelkabels weten hoe diep ze onder het zand liggen Optische vezels worden momenteel op verschillende manieren en in diverse sectoren gebruikt. In de olie- en gasindustrie worden ze bijvoorbeeld gebruikt om de druk in boorgaten te meten en olievelden in kaart te brengen. Maar het bekendste toepassingsdomein is ongetwijfeld telecommunicatie. Via optische vezels (zoals glasvezel) kan data snel en over lange afstanden verstuurd worden. Om die reden zijn optische vezels vaak ook standaard geïntegreerd in onderzeese elektriciteitskabels. Offshore windmolenparken gebruiken die glasvezelkabels om data over het functioneren van de windmolens naar het vasteland te sturen. Zo n elektriciteitskabel bevat tot wel 100 optische vezels, waarvan er vaak maar een vijftigtal in gebruik zijn 25/46

26 Fluves gebruikt één van die ongebruikte kabels om op verschillende punten in het traject (elke 10 meter) de temperatuur van de elektriciteitskabel elke 20 minuten te meten. Die basisparameter gebruiken ze als startpunt, waarna ze met behulp van een aantal complexe algoritmen kunnen berekenen hoeveel slib of zand er bovenop de kabel ligt. Het alternatief voor de Fluves-technologie is om de situatie op te volgen met inspectieboten of onbemande onderzeeërs. Maar door de kostprijs, kan dit slechts sporadisch gebeuren, waardoor de windmolenbeheerder geen zicht heeft op hoe de situatie evolueert. Bovendien kan Fluves aan de hand van de verzamelde data ook voorspellen hoe die situatie zal evolueren, waardoor preventief actie ondernomen kan worden. Een extra voordeel van de Fluves-dienstverlening is de geavanceerde software die ze aanbieden om de data op een overzichtelijke manier te presenteren. Zo kan de windmolenbeheerder op een eenvoudige en efficiënte manier probleempunten identificeren. Samen sterk: de juiste partners op het juiste moment Het verhaal van Fluves begint in 2014 wanneer Thomas Van Hoestenberghe de keuze maakt om zijn eigen bedrijf op te starten. Hij was oorspronkelijk actief in de water- en baggersector en kwam zo in contact met optische vezeltechnologie. Hij raakte ervan overtuigd dat er voor deze technologie nog onontgonnen mogelijkheden waren in zijn veld en besloot daarom Fluves op te starten. Oorspronkelijk lag de focus van het bedrijf niet op onderzeese elektriciteitskabels, maar op projecten in rivieren en meren. Door op de waterbodem optische kabels te installeren en vervolgens de temperatuur en rek op de kabels op meerdere meetpunten op te volgen, kan Fluves bepalen hoeveel slib er op de kabels ligt. De techniek kan in verschillende situaties ingezet worden, bv. om te bepalen of een verontreinigde bodem het water vervuilt of om de efficiëntie van slibvangen te controleren. Thomas Van Hoestenberghe: In het begin was het echt bootstrapping. Ik probeerde zoveel mogelijk zelf te doen met een beperkt budget. Zo ging ik zelf met een surfplankje de rivieren op om de metingen van één van onze eerste projecten op te volgen. Na een jaar stapte Roel Vanthillo, een oude kennis van Vlerick Business School, mee in het bedrijf. Hij had kennis en contacten in de windmolensector en zo ontstond het idee om de algoritmen en software van Fluves te combineren met de reeds bestaande glasvezelkabels in onderzeese elektriciteitskabels. Samen dienden ze vervolgens een imec.istart-dossier in. In november 2016 kregen ze te horen dat ze toegelaten waren tot het programma. Thomas Van Hoestenberghe is overtuigd van de meerwaarde van imecs business accelerator programma: Op het moment dat je een bedrijf opstart, kan je wel wat advies gebruiken, maar het moet gericht advies zijn. Op dat vlak waren de coaching sessies en workshops van het imec.istart-programma voor ons een echte meerwaarde. Door de financiële injectie van euro kon Thomas Van Hoestenberghe zich bovendien fulltime op Fluves focussen. Dankzij hun selectie werden ze ook spontaan benaderd door een geïnteresseerde investeerder. Thomas Van Hoestenberghe: Je zou kunnen zeggen dat we voor we imec.istarter werden, hard moesten zwemmen om het hoofd boven water te houden. Dankzij de ondersteuning van imec zaten we ineens in een bootje, waardoor alles sneller vooruit ging. 26/46

27 Ongeveer tegelijkertijd ging Fluves ook samenwerken met Parkwind. Samen haalden ze een VLAIOonderzoeksproject binnen om hun technologie voor het monitoren van onderzeese elektriciteitskabels verder uit te werken. Thomas Van Hoestenberghe: De samenwerking met Parkwind was voor ons heel belangrijk om verder te kunnen groeien. Zij hebben heel veel kennis en een groot netwerk in de sector. Bovendien hebben ze het budget en de mogelijkheden om in nieuwe projecten te investeren. Hij gelooft sterk in het belang van strategische partnerships, maar voegt er wel aan toe dat het belangrijk is om als start-up voldoende voorbereidend werk te doen. Het ploeteren dat we in het begin deden, met onze eigen middelen en in onze eigen tijd, was heel belangrijk om bij onderhandelingen sterk in onze schoenen te staan. Je moet zorgen dat je al een goed uitgewerkt idee, een proof of concept, hebt vooraleer je in zee gaat met een grote industriële partner. Je moet je meerwaarde kunnen aantonen. Toekomstplannen: voorbij windenergie Niemand weet wat de toekomst brengt, maar Fluves heeft alvast grote plannen. Binnenkort stappen ze samen met Parkwind in een vennootschap. Via die vennootschap willen ze hun technologie voor windmolenparken op de markt brengen. Bovendien zien ze het breder dan de windmolensector. Hun technologie kan ook gebruikt worden voor golf- en getijdenenergie, voor onderzeese datakabels (bijvoorbeeld tussen Amerika en Europa) of voor andere offshore elektriciteitsnetwerken. Al deze kabels bevatten vaak standaard al optische vezels voor het doorsturen van data, dus de nodige hardware is in essentie reeds aanwezig. Deze piste biedt zowel nationaal als internationaal voluit perspectieven. Daarnaast wil Fluves nog steeds blijven werken aan onshore projecten (in rivieren en meren) waarbij ze ook de hardware-kant (het selecteren en installeren van optische kabels) voor hun rekening nemen. Op dit moment hebben ze hiermee al hun eerste internationale project binnengehaald in de Verenigde Staten. Biografie Thomas Van Hoestenberghe Thomas Van Hoestenberghe, CEO en co-founder van Fluves, werkte als manager voor verschillende ingenieursbureaus aan watergebonden projecten in binnen- en buitenland, waarbij gebruik gemaakt werd van alle mogelijke technologieën om de dynamiek van bodem en water in rivieren, havens en zeeën te meten. Thomas heeft een kandidatuur in de rechten, is bioingenieur en heeft een Vlerick MBA. 27/46

28 Biografie Roel Vanthillo Roel Vanthillo is industrieel ingenieur elektromechanica. Hij begon zijn loopbaan bij baggeraaar Deme waar hij kennismaakte met offshore windprojecten tijdens de bouw van C-Power ( ). In 2009 begon hij bij Cofely Fabricom waar hij meewerkte aan het ontwerp, de bouw en ingebruikname van hoogspanningsstations voor offshore windmolenparken. Daarna werkte hij nog bij automatiseringsbedrijf Egemin tot hij in 2015 mee in Fluves stapte. 28/46

29 Photonics, Life sciences, Smart Health, Government funded research, imec.ic-link Gezocht: life science bedrijven die biofotonica willen uitproberen Imec en LioniX bouwen samen met 13 andere Europese partners de eerste pilootlijn ter wereld voor fotonische circuits voor bio-toepassingen. Het kadert in het PIX4life-project waarin een technologieplatform én bijbehorende services voor eindgebruikers worden uitgewerkt. Het consortium is nu op zoek naar life science-bedrijven die de pilootlijn willen uittesten om hun toepassingen zoals cytometers en microscopen - compacter en goedkoper te maken. De kracht van fotonica Fotonische circuits gebruiken licht als bewegend deeltje, net zoals de gewone circuits op chips elektronen gebruiken. En dit heeft veel voordelen qua snelheid en performantie. Vraag maar aan de datacenters die al volop fotonische circuits en componenten gebruiken om data sneller door te sturen van de ene datarack naar de andere. Ook producenten van de nieuwste generaties microprocessoren en geheugenchips maken gebruik van fotonica om hun oplossingen krachtiger te maken. Mits een kleine aanpassing in de technologie, kan fotonica ook voor de life science industrie veel betekenen. Concreet kan het alle toestellen die licht gebruiken (microscopen, cytometers, DNA-sequencers,...) veel compacter en goedkoper maken. Hilde Jans, onderzoekster bij imec, vertelt hoe het Europese PIX4life project biofotonica op punt stelt en toegankelijk maakt voor innovatieve life science bedrijven en startups. Voor alles wat met licht te maken heeft In de life science-industrie zijn veel toestellen gebaseerd op het gebruik van licht. Iedereen denkt hierbij direct aan microscopen, maar ook cytometers en DNA-sequencers maken gebruik van licht om cellen en DNA te identificeren (op basis van bv. fluorescente labels). In deze toestellen worden relatief grote optische componenten zoals lasers en detectoren gebruikt (waarvoor vaak een veel kleinere fotonische tegenhanger bestaat). Deze relatief grote optische elementen hebben verschillende nadelen: (1) het samenstellen en uitlijnen van deze componenten in diagnostische en therapeutische toestellen is tijdrovend en zorgt ervoor dat de toestellen relatief groot en duur zijn; (2) ze zijn vatbaar voor temperatuurverschillen en bewegingen of schokken; (3) er zijn hoge onderhoudskosten mee verbonden, bv. regelmatige uitlijning en kalibratie. Met biofotonica kan je dus miniversies van deze componenten maken (lasers, waveguides, modulatoren, fotodetectoren, filters, ringresonatoren,...). Integreer deze fotonicacomponenten samen op een chip en je hebt een minisysteem dat vaak ook sneller werkt dan zijn grotere tegenhanger. Omdat de fotonicacomponenten, net als chips, op wafers (siliciumschijven met een diameter van 200 of 300mm) gemaakt worden, met honderden tegelijk, zijn ze relatief goedkoop. 29/46

30 Tot nu toe werd biofotonica vooral in labo s en onderzoekscentra gebruikt. Het is nog niet beschikbaar als een betaalbaar en gebruiksvriendelijk platform. Daar wil PIX4life verandering in brengen. Voorbeeld van een multi-project wafer met fotonische componenten. Eerste fotonicapilootlijn specifiek voor life sciencetoepassingen Voor datacenters wordt een fotonicatechnologie gebruikt die gebaseerd is op silicium-op-isolator (SOI) materiaal. SOI-gebaseerde componenten gebruiken licht met een golflengte groter dan 1000nm. Voor life sciencetoepassingen moet de technologie echter aangepast worden zodat die (ook) overweg kan met zichtbaar licht (golflengte tussen 400 en 1000nm). Dit kan door silicium nitride (SiN) te gebruiken als basismateriaal i.p.v. SOI. "PIX4life is een 4-jaar durend Europees project waarin 15 onderzoekspartners en bedrijven samenwerken om een unieke pilootlijn op te zetten voor SiNfotonicacomponenten en -circuits. Deze pilootlijn zal op grote schaal goed presterende, kwalitatieve en betrouwbare componenten afleveren, die door life sciene-bedrijven daarna in hun producten kunnen worden ingebouwd. " Bovendien blijft dit alles betaalbaar voor de gebruikers van de pilootlijn omdat met zogenaamde multi-project wafers (MPWs) gewerkt wordt. Dit houdt in dat ook bedrijven die kleine volumes nodig hebben, toch een goede prijs krijgen en dus tegen een redelijke prijs initiële prototypes kunnen uittesten. De MPWs worden verdeeld in verschillende projecten voor verschillende bedrijven, een concept waarin imec en meer specifiek imec.ic-link al heel wat ervaring heeft opgebouwd. Naast het MPW-aanbod zal het PIX4life project ook complementaire 30/46

31 services aanbieden aan toekomstige klanten, zoals consultancy, fotonisch circuit ontwerp, chip testing en assemblage. Drie voorbeeldcases Na 1,5 jaar is de pilootlijn van PIX4life klaar om in te gaan op concrete vragen van biotechbedrijven die van fotonica willen proeven. Om een idee te geven van het soort toepassingen waarvoor fotonica-technologie gebruikt kan worden, is het goed even te kijken naar de producten waar drie partners van het consortium aan werken: Medlumics: een OCT-op-chip Optische coherentie tomografie (OCT) is een techniek die typisch door oogartsen gebruikt wordt voor de diagnose en tijdens de behandeling van bepaalde ziektes. Met behulp van lichtgolven worden 2- en 3-dimensionele coupes van de retina en de oogzenuw gemaakt (meer bepaald op basis van interferometrische patronen van het licht dat wordt teruggekaatst door het weefsel en een referentie). Dankzij deze scans kan de dikte en samenstelling van een weefsel bepaald worden, met submicrometer nauwkeurigheid. Medlumics is partner in het PIX4life project en wil de SiN-fotonicapilootlijn gebruiken om een OCT-op-chip systeem te maken dat licht gebruikt in het nabij-infrarood. Zo kunnen ze heel compacte, betaalbare tools maken die gemakkelijk gebruikt kunnen worden, bv. in de oogartsenpraktijk. De huidige OCT-systemen van het bedrijf zijn gebaseerd op SOI-technologie en gebruiken licht met grotere golflengtes. Dit is perfect voor gebruik in bv. cardiologie, gastro-enterologie of dermatologie. Voor studie van het oog is echter licht met een golflengte in het nabije infrarood veel beter geschikt. Met de SiN-technologie is dit mogelijk. Miltenyi: flowcytometer met innovatieve laser Flowcytometers tellen en bestuderen kleine deeltjes in een stromende vloeistof. Bovendien kunnen ze uitgebreid worden met een sorteer- en detectiemodule om de geïdentificeerde deeltjes te selecteren en de eigenschappen ervan verder te bestuderen. Miltenyi is een Duits bedrijf dat flowcytometers maakt met een chip-gebaseerde sorteermodule. Momenteel gebruiken ze standaard lasers om de fluorescente labels te belichten die aan de cellen hangen die in het microfluidisch kanaal voorbijstromen, om ze zo te identificeren. Het bedrijf wil nu biofotonica gaan inzetten om dit laserlicht beter te richten en te controleren en zo de gevoeligheid en robuustheid van hun flowcytometer op te voeren. Concreet willen ze het laserlicht koppelen in optische vezels en vervolgens in een chip met optische golfgeleiders of waveguides. Bosch: goedkopere sensoren om gezondheidsparameters te monitoren Bosch maakt ultracompacte sensoren die o.a. gebruikt worden in smartphones, smart watches en robotica. Het gaat hier bijvoorbeeld om accelerometers, gyroscopen, geomagnetische sensoren, druksensoren, en dat alles op een chipoppervlakte van slechts een paar mm² en met een verbruik van maar 2 milliwatt. Het bedrijf wil nu ook fotonische sensoren gaan inzetten, bv. om gezondheidsparameters te monitoren zoals lichaamstemperatuur, zweetsamenstelling, hartslag, ademhaling, enz. Uit de interactie op nanoschaal tussen licht en het lichaam, kan je informatie afleiden over deze parameters. Om zo n systeem te kunnen maken dat bovendien ook betrouwbaar is, is het PIX4life SiN-platform heel geschikt: het laat detectie toe van de gewenste fysische en chemische eigenschappen, terwijl het systeem compact en zuinig kan gemaakt worden. 31/46

32 Het ideale moment Denk je dat biofotonica ook interessant kan zijn voor jouw product? Dan is het nu het ideale moment om dit uit te testen. Immers, dankzij PIX4life en zijn multi-project-wafer-aanpak met bijhorende services is de kost minimaal. En, misschien nog belangrijker, je bent bij de pioniers om deze beloftevolle technologie uit te testen en kan zo een voorsprong behalen op je concurrenten. De PIX4life-partners hebben alvast een hele bibliotheek klaar van SiN-gebaseerde fotonicabouwblokken: waveguides, splitters, filters, multiplexers, couplers, modulatoren,... Bovendien wordt een end-to-end supply chain voorzien, van ontwerp tot verpakt en getest systeem. Hierdoor is de technologie nu voor iedereen bereikbaar, klaar om de meest innovatieve producten op de markt te brengen. Meer weten? Meer info over het project en SiN-fotonica vind je op de projectwebsite Wil je de pilootlijn graag uittesten of wil je graag bespreken of biofotonica ook iets voor jou is, contacteer dan Biografie Hilde Jans Hilde Jans behaalde haar PhD in Scheikunde aan de KU Leuven, in Op dat moment werkt ze bij imec als Senior Onderzoeker bij de experimentele biofotonica groep van het Life Science Integration departement. Hildes focus ligt voornamelijk op het linken van de biotoepassing met de technologie. Sinds 2011 houdt Hilde zich bezig met Raman spectroscopie toepassingen in het kader van verschillende projecten, zowel bilaterale als Europese. 32/46

33 Smart Health, imec.livinglabs, CSR Waarom vallen geen struikelblok hoeft te zijn De Fall Risk Scale: een efficiënte, betaalbare tool voor valpreventie bij ouderen. Intro Elke seconde valt er in Europa een 65+'er. Cijfers van het Centrum val- en fractuurpreventie Vlaanderen tonen aan dat een derde van de ouderen minstens een keer per jaar valt. Naast fysieke letsels zoals blauwe plekken, een gebroken heup of een hersenschudding heeft zo n valincident ook mentale gevolgen. Ouderen voelen zich na een valpartij immers kwetsbaar: ze zijn bang om opnieuw te vallen en zijn daardoor vaak geneigd om minder te bewegen of buiten te komen, waardoor ze sociaal geïsoleerd dreigen te raken. Op dit moment gebeurt er al veel onderzoek naar valdetectie, maar gaat er weinig aandacht naar valpreventie. De Fall Risk Scale brengt hier verandering in. Deze technologie die in een standaard weegschaal geïntegreerd kan worden berekent in minder dan één minuut het potentiële valrisico. Voorkomen is beter dan genezen Vallen vermindert het zelfvertrouwen van ouderen en is voor velen de eerste stap naar een opname in een rusthuis. Het is dus essentieel om al aan valpreventie te doen voor een eerste incident plaatsvindt. Niet alleen voor de ouderen, maar ook voor de maatschappij. Er hangt namelijk een serieus prijskaartje vast aan valincidenten. De medische verzorging en eventuele ziekenhuisopname na een valincident kosten al snel euro. Ruw geschat wil dat zeggen dat de Belgische overheid jaarlijks 600 miljoen euro uitgeeft aan valincidenten, terwijl een derde van die ongevallen (goed voor 200 miljoen euro) eigenlijk met behulp van preventieve maatregelen (het gebruiken van een rollator, losse tapijten verwijderen, een aangepaste bril, ) voorkomen had kunnen worden. Want ironisch genoeg gebeurt valpreventie nu meestal pas nadat iemand in het ziekenhuis beland is als gevolg van een valcincident. Er wordt dan een inschatting gemaakt van het valrisico om te bepalen of de patiënt al dan niet terug naar huis kan en of er andere maatregelen moeten worden genomen. Vandaag gebeurt dit meestal aan de hand van de zogenaamde 'get-up-and-go' test waarbij de patiënt zo snel mogelijk van een stoel moet opstaan, 3 meter stapt, terugdraait en terug naar de stoel moet wandelen. Op basis van de tijd die de patiënt nodig heeft om dit parcours af te leggen en de observatie ervan maakt de arts een inschatting van het valrisico. Een andere optie is om gebruik te maken van ganglabo s waarbij het stappatroon geanalyseerd wordt aan de hand van camera s en sensoren. Het nadeel van beide methode is echter dat er telkens een arts, kinesist en/of gespecialiseerd hoogtechnologisch materiaal voor nodig is. Er zijn wel al heel wat systemen op de markt die aan valdetectie doen. Sommige van die systemen maken ook een inschatting van het valrisico, maar deze oplossingen zijn vrij duur en vaak niet laagdrempelig genoeg (omdat er sensoren en camera s in de thuisomgeving geïnstalleerd moeten worden). 33/46

34 2-in-1: een weegschaal die ook je valrisico inschat Op het eerste zicht lijkt de Fall Risk Scale gewoon op eender welke andere badkamerweegschaal, maar in het toestel zitten vier druksensoren verborgen. Aan de hand van deze sensoren wordt het zwaartepunt van de gebruiker bepaald en 40 seconden lang gevolgd. Op basis van een geavanceerd algoritme berekent het toestel zo je valrisico. Het resultaat wordt weergegeven in de vorm van een kleurencode: groen staat voor geen valrisico, geel signaleert een verhoogd valrisico en rood betekent dat preventieve maatregelen zo snel mogelijk moeten worden genomen. In het huidige prototype wordt deze feedback voorlopig gegeven via een smartphone app, maar in de commerciële versie zou het de bedoeling zijn om deze informatie ook op het display van de weegschaal weer te geven. Het indrukwekkende van de Fall Risk Scale zit in de eenvoud. De extra feature kan voor een kleine meerprijs ingebouwd worden in een standaard weegschaal, een toestel dat bijna iedereen toch al in huis heeft en vaak op wekelijkse basis gebruikt. Omdat er geen medische begeleiding en geen gespecialiseerde apparatuur nodig is, is het gebruik erg laagdrempelig, wat uiteraard belangrijk is voor deze doelgroep. De Fall Risk Scale is het eerste toestel voor valpreventie dat klinisch getest werd. Dit gebeurde in samenwerking met het Expertisecentrum val- en fractuurpreventie in Leuven waar 111 mensen door de schaal geanalyseerd werden en vervolgens 6 maanden gevolgd werden. Ongeveer 50 deelnemers vielen ook effectief tijdens de duur van het experiment; 92% van hen hadden van de Fall Risk Scale het correcte label hoog valrisico meegekregen. Van idee tot commercieel product Al van bij de start van haar doctoraat wist Greet Baldewijns (KU Leuven advise onderzoeksgroep en de imec - KU Leuven onderzoeksgroep STADIUS) dat ze haar kennis als industrieel ingenieur wilde inzetten om iets te betekenen in het leven van mensen. Zo kwam ze terecht in het team van haar promotor Bart Vanrumste die al veel onderzoek deed rond ouderenzorg en valdetectie. De STADIUS onderzoeksgroep gebruikt innovatieve technologie en wiskundige oplossingen / algoritmen om bepaalde maatschappelijke vragen en problemen aan te pakken. Vanuit die filosofie zijn ze o.a. ook actief in het biomedische veld. Begin 2016 nam Greet Baldewijns deel aan imecs Opportunity Recognition Workshop (ORW), een driedaagse workshop gericht op doctoraatsstudenten en wetenschappelijke onderzoekers. De bedoeling van dit initiatief is om de kloof tussen de academische wereld en het bedrijfsleven te overbruggen. Tijdens de workshops krijgen de onderzoekers professionele coaching die hen helpt om als een ondernemer naar hun onderzoek te kijken en opportuniteiten te spotten. Tijdens deze driedaagse werd duidelijk dat het idee van de Fall Risk Scale niet alleen wetenschappelijk relevant maar ook commercieel interessant zou kunnen zijn. Zo rolde Greet Baldewijns als één van de eersten in imecs 101 traject. Dit programma voorziet ondersteuning en coaching voor onderzoekers die technologie ontwikkelen met een sterk commercieel potentieel. Twaalf weken lang kreeg Greet Baldewijns een dag per week persoonlijke begeleiding met de steun van zowel imec als de KU Leuven. Aan het einde van het traject had het Fall Risk Scale concept definitief vorm gekregen: het onderliggende algoritme zou worden geïntegreerd in een weegschaal. 34/46

35 Doordat de technologie ingebouwd kan worden in een vertrouwd toestel, is het makkelijker om ouderen te overtuigen Fall Risk Scale ook effectief te gebruiken. Desondanks lijkt de primaire koper eerder de familie dan de effectieve eindgebruiker te zijn. Uitgebreid marktonderzoek loopt nog, maar op dit moment werd reeds een beperkte steekproef met een 30-tal deelnemers, zowel ouderen als mantelzorgers, afgerond. Hieruit bleek dat hoewel de meerderheid van de ouderen zei nog geen behoefte te hebben aan de technologie, mantelzorgers vaak wel geïnteresseerd zijn in het concept. Het zou hen een objectief argument geven om de oudere persoon ervan te overtuigen dat een doktersafspraak nodig is of dat de thuissituatie echt wel aangepast dient te worden. Alle deelnemende mantelzorgers uit deze bevraging bleken ook bereid om een meerprijs van 20 euro te betalen voor een weegschaal met geïntegreerde Fall Risk Scale technologie. Toekomstdromen: van klinische studies tot ballerina's Het algoritme dat de basis vormt voor de Fall Risk Scale-technologie focust momenteel op het berekenen van valrisico voor ouderen. Maar - mits de nodige aanpassingen aan het machine learning model en nieuwe validatiestappen - biedt de technologie ook erg veel andere mogelijkheden, zowel binnen als buiten de gezondheidszorg. In klinische trials zou het toestel bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden om eventuele evenwichtsstoornissen als gevolg van medicatie te detecteren. Ook voor de opvolging van mensen die herstellen van een beroerte of niet-aangeboren hersenafwijkingen en voor chronische pijnpatiënten - die vaak een hoog valrisico hebben - biedt de Fall Risk Scale mogelijkheden. Maar de technologie kan ook omgekeerd ingezet worden: niet om verminderd, maar verhoogd evenwicht in kaart te brengen. Dit zou bijvoorbeeld nuttig kunnen zijn om het effect van evenwichtsoefeningen bij turnsters of ballerina's te meten. Op zoek naar partners Het prototype van de Fall Risk Scale is gefinaliseerd. Op dit ogenblik loopt nog een imec.livinglabs-onderzoek om de markt verder te verkennen. Er zijn namelijk meerdere mogelijke pistes en doelgroepen. Het toestel zou bijvoorbeeld ook aangeboden kunnen worden binnen dokterspraktijken, in zorgwinkels, bij apothekers, enz. Momenteel wordt gezocht naar partnerbedrijven die reeds kwalitatieve weegschalen maken en geïnteresseerd zijn in het sluiten van licentieovereenkomsten om de Fall Risk Scale technologie in hun product te integreren. Verder onderzoek - deelnemen kan! Als deel van het verdere onderzoek gaat imec.livinglabs samen met eindgebruikers aan de slag om de mogelijkheden van deze oplossing uit te spitten en te ontwerpen. Iedereen die ouder is dan 70 of van dichtbij iemand kent uit die leeftijdscategorie (een ouder, partner, goede vriend...) kan zich kandidaat stellen om deel te nemen. Via deze link bekom je meer info en kan je je inschrijven als kandidaat. Meer weten? Deze paper geeft meer informatie over het imec 101 programma. Dit programma hielp Greet Baldewijns om het idee van de Fall Risk Scale commercieel verder uit te werken. 35/46

36 Biografie Greet Baldewijns Greet Baldewijns behaalde in 2003 een bachelor in computerwetenschappen en was vervolgens zeven jaar lang lerares in het Instituut SanctaMaria in Aarschot. Daarna besloot ze om opnieuw te gaan studeren aan de Katholieke Hogeschool Kempen, waar ze in 2012 een Master in de Industriële Ingenieurswetenschappen behaalde (Electronica-ICT). Na haar studies startte ze haar doctoraat aan de imec KU Leuven onderzoeksgroep Stadius en de KU Leuven AdviSE onderzoeksgroep. 36/46

37 Government funded research, imec.icon, R&D with multiple partners, Smart Industries Het einde van slechte, onstabiele indoorwifi is nabij! Onderzoekers van imec - UGent hebben een nieuwe manier ontwikkeld voor het plannen van indoorwifinetwerken. Ze zorgt voor een optimale dekking en is bovendien tien keer sneller dan het huidige locatieonderzoek. Intro Mobiele netwerken (3G, 4G of wifi) omringen ons altijd en overal, zowel binnen als buiten. We staan er nauwelijks nog bij stil, tenzij ze niet naar behoren werken. Zonder mobiele netwerken kunnen we immers geen gsmgesprekken voeren of muziek en filmpjes op onze smartphone bekijken. In industriële omgevingen zijn goed functionerende mobiele netwerken dan weer van cruciaal belang voor een vlotte bedrijfswerking (van de bediening en controle van machines tot het delen van informatie). Maar hoe belangrijk goed werkende draadloze (indoor)netwerken ook mogen zijn, de planning en implementatie ervan blijft grotendeels een manuele oefening. Gevolg: op sommige plaatsen in een gebouw is er misschien geen draadloze dekking, terwijl er op andere plaatsen te veel signalen aanwezig zijn met interferentie als resultaat. Vooral in industriële omgevingen (zoals fabrieken en grote magazijnen) blijft de uitrol van stabiele, betrouwbare draadloze netwerken uitermate complex. Signalen kunnen er bijvoorbeeld geblokkeerd worden door grote stapels voorraden en grondstoffen die vaak van plaats veranderen. Problemen met wifidekking en interferentie bij ArcelorMittal, Volvo & Egemin Om daaraan te verhelpen, ging imec in 2014 van start met FORWARD, een project in het kader van het imec.icononderzoeksprogramma. Bedoeling was om na te gaan hoe zogenaamde white spots (plaatsen met weinig of geen draadloze dekking) en oorzaken van netwerkstoringen in (industriële) gebouwen sneller kunnen worden voorspeld, om op basis van die kennis het netwerk automatisch en on-the-fly te (her)configureren. FORWARD was het resultaat van een heel concreet probleem in de fabrieken en magazijnen van imecs industriële partners ArcelorMittal, Volvo en Egemin, zegt David Plets van imecs WAVES-onderzoeksgroep binnen UGent. Ondanks hun zeer uiteenlopende activiteiten van de productie van staal en vrachtwagens tot geautomatiseerde oplossingen voor magazijnen en productie- of distributiecentra werd elk van die partners geplaagd door onstabiele draadloze indoornetwerken, interferentie en problemen met de hand-over tussen verschillende wifitoegangspunten. Zo bleek het wifinetwerk in de Volvo-fabriek in Gent problemen te hebben met de infrastructuurveranderingen die nodig zijn om de productie van nieuwe vrachtwagenmodellen aan te kunnen. En ook de aanwezigheid van heel wat bluetooth-apparaten bleek een negatieve impact op het wifinetwerk te hebben. Bij ArcelorMittal waren staalrollen een belangrijke bron van interferentie. Die interferentie verstoorde de communicatie met de bewegende kranen, die als gevolg daarvan voortdurend noodstops uitvoerden. Egemin wilde dan weer onderzoeken hoe een wifinetwerk zichzelf automatisch kan herconfigureren om een optimale netwerkdekking (en een vlotte communicatie met automatisch geleide voertuigen) te garanderen. 37/46

38 Uiteindelijk leidde FORWARD tot een aantal methodes om een optimale netwerkdekking te verzekeren, een snelle hand-over tussen (wifi)toegangspunten te ondersteunen en wifinetwerken snel en automatisch te her(configureren), zegt David Plets. Dankzij die resultaten, en dan vooral de WHIPP-tool die we ontwikkeld hebben, kunnen we nu ook andere bedrijven helpen om stabiele en betrouwbare wifinetwerken te bouwen die feilloos werken ook in industriële omgevingen. WHIPP: wifidekking en storingsbronnen accuraat en tien keer sneller voorspellen David Plets: De cases bij ArcelorMittal, Volvo & Egemin tonen duidelijk aan dat plotse infrastructuurveranderingen in fabrieken en magazijnen aanleiding kunnen geven tot white spots. Vandaag worden die white spots berekend door metingen te verrichten aan de afzonderlijke toegangspunten; een manueel proces dat veel tijd vergt en geen snelle netwerk(her)configuratie mogelijk maakt. In het kader van het FORWARD-project hebben we daarom WHIPP ontwikkeld, een gebruiksvriendelijke softwaretool die de draadloze dekking in woningen en industriële omgevingen nauwkeurig voorspelt, op basis van een eenvoudig grondplan. WHIPP kan dat tien keer sneller dan wanneer een klassiek locatieonderzoek wordt gebruikt: een oefening die vroeger drie weken duurde (15 werkdagen) kan nu in anderhalve dag worden afgerond. De WHIPP-software gebruikt de (digitale) bouwplannen van een gebouw als input. De ondersteunende app maakt het bovendien mogelijk om op een snelle en flexibele manier extra wifimetingen uit te voeren. Op basis daarvan doet WHIPP de feitelijke netwerkplanning, waarbij het aantal wifitoegangspunten (en dus de kostprijs) zo laag mogelijk wordt gehouden, zonder in te boeten op de kwaliteit van het signaal. Daarnaast berekent WHIPP ook de totale installatiekosten (inclusief ethernet- en stroomkabels, kabelgoten, arbeidsuren, enz.). Verder kan de tool gebruikt worden voor frequentieplanning (om interferentie tussen wififrequenties te vermijden) en om te berekenen hoe de blootstelling aan elektromagnetische straling beperkt kan worden. David Plets: De bestaande methoden om de ideale configuratie van indoorwifinetwerken te berekenen, vertonen aanzienlijke tekortkomingen. De traditionele locatieonderzoeken vergen heel wat tijd en zijn dus zeer duur. Andere tools zijn traag, niet geschikt voor grote ruimtes of niet accuraat genoeg. Het belangrijkste voordeel van WHIPP is dat het achterliggende model in diverse omgevingen is uitgetest. We weten dat het een optimaal evenwicht garandeert tussen tijd, kost en kwaliteit. "Het belangrijkste voordeel van WHIPP is dat het achterliggende model in diverse omgevingen is uitgetest. We weten dat het een optimaal evenwicht garandeert tussen tijd, kost en kwaliteit. 38/46

39 WHIPP getest in een magazijn van Volvo Om WHIPP s nieuwe aanpak te toetsen aan de praktijk werd een test opgezet in samenwerking met de plantmanagers bij Volvo in Gent. Op die manier konden de onderzoeksteams de resultaten van de WHIPP-tool (in combinatie met één dag metingen) vergelijken met die van een traditioneel locatieonderzoek. De test werd uitgevoerd in een groot fabrieksmagazijn van 415 bij 200 meter, met daarin 224 grote metalen rekken. Als die rekken gevuld zijn, bevatten ze houten kisten met daarin metalen onderdelen. Met andere woorden: het ideale scenario voor een slechte en onstabiele indoorwifidekking. Bij het vergelijken van de resultaten stelden de onderzoekers vast dat beide methodes een vergelijkbaar aantal wifitoegangspunten opleverden (op vergelijkbare locaties) voor een optimale netwerkdekking. Het grote verschil zat in de uitvoeringstijd (en dus de kostprijs). Het traditionele locatieonderzoek nam in totaal drie weken in beslag (en vond meestal s nachts plaats, om de werking van het magazijn niet te verstoren), terwijl voor de automatische planning maar één dag nodig was. Daaruit concludeerden de onderzoekers van imec - UGent dat het voor een volledig betrouwbare netwerkplanning tegen de laagste kostprijs raadzaam is om de geautomatiseerde netwerkplanning van WHIPP te combineren met een beknopt locatieonderzoek. Plattegrond van het Volvo magazijn (415m x 200m) met de resultaten van de automatische netwerkplanning (paarse punten) en het klassieke locatieonderzoek (gele punten). De rechthoeken met een lichtgrijs gearceerde binnenkant zijn de racks in het magazijn. Jouw wifinetwerkproblemen aanpakken? Ondertussen hebben de onderzoekers van imec - UGent de WHIPP-tool zodanig verfijnd dat deze perfect gebruikt kan worden om de uitrol van wifinetwerken te plannen in elk type gebouw van woonhuizen en fabrieken tot ziekenhuizen, evenementenlocaties en operagebouwen. Het team van David Plets staat nu open voor twee vormen van samenwerking: Enerzijds kunnen wij bedrijven advies geven bij het uitbouwen van een stabiel en performant wifinetwerk in grote ruimtes met veel obstakels. WHIPP maakt daarvoor gebruik van specifieke modellen. Maar we kunnen de WHIPP- 39/46

40 app ook beschikbaar maken voor dienstenaanbieders zoals telecomoperatoren zodat ze zelf de wifinetwerken van hun klanten kunnen optimaliseren. Meer weten? Bedrijven die graag van deze technologie gebruik willen maken, kunnen contact opnemen met FORWARD een project in het kader van het imec.icon-onderzoeksprogramma werd uitgevoerd door academische onderzoekers (van imecs IDLab- en WAVES-onderzoeksgroepen binnen UGent) en een aantal industriële partners (ArcelorMittal Gent, Egemin, Excentis, Siemens en Volvo Group Belgium). FORWARD werd mee gefinancierd door imec en kon rekenen op projectsteun van het Agentschap Innoveren & Ondernemen. Wie meer wil weten over dit onderwerp, kan volgende onderzoekspapers opvragen door een te sturen naar (1) D. Plets, W. Joseph, K. Vanhecke, E. Tanghe, and L. Martens, Coverage Prediction and Optimization Algorithms for Indoor Environments, EURASIP J. Wirel. Commun. Netw., vol. 1, pp. 1 23, 2012; (2) D. Plets, W. Joseph, K. Vanhecke, and L. Martens, Exposure Optimization in Indoor Wireless Network by Heuristic Network Planning, Progress in Electromagnetics Research PIER, vol. 139, pp , 2013; (3) D. Plets, E. Tanghe, A. Paepens, L. Martens, W. Joseph, WiFi Network Planning and Intra-Network Interference Issues in Large Industrial Warehouses, 10th European Conference on Antennas and Propagation (Eucap 2016), Davos, Switzerland, April Biografie David Plets David Plets behaalde in 2006 een Master in Electrotechnical Engineering. In 2011 doctoreerde hij met een proefschrift over de karakterisering en optimalisatie van de dekkingsgraad van draadloze omroep- en WLAN-netwerken. David is lid van imecs WAVES-onderzoeksgroep binnen UGent. Tot zijn interessegebieden behoren lokalisatietechnieken en het IoT, zowel voor industriële als gezondheidsgerelateerde toepassingen. Hij is ook betrokken bij onderzoek naar de optimalisatie van (cognitieve) draadloze communicatienetwerken, met een focus op dekking, interferentie en blootstelling. In oktober 2016 werd hij deeltijds docent in blootstelling aan meervoudige fysieke agentia in slimme gebouwen. 40/46

41 Smart Health, Life sciences, CSR Liquid biopsy, een nieuwe tool voor kankerspecialisten Eind augustus verzamelden meer dan 240 kankerspecialisten in Leuven voor een symposium over liquid biopsies, een nieuwe tool in de strijd tegen kanker. Het symposium werd georganiseerd door het Leuvens Kankerinstituut. Liesbet Lagae, programmadirecteur Life Science Technologies bij imec, vertelde er hoe imec-technologie kan ingezet worden voor liquid biopsies. Je bloed vertelt een verhaal Bij biopsie denken we direct aan een kleine operatie waarbij een stukje weefsel wordt weggenomen voor verder onderzoek. Een vloeibare biopsie (of liquid biopsy) is minder ingrijpend. Hier gaat het meestal om een bloedstaal maar ook een urine- of speekselstaal valt onder deze categorie. Liesbet Lagae: Kankerspecialisten hebben ontdekt dat het bloed van kankerpatiënten verschillend is van dat van gezonde mensen. Er zijn allerlei aanwijzingen te vinden die kunnen helpen bij de diagnose en behandeling van kanker. Zo kan je in het bloed tumorcellen terugvinden die zijn afgesplitst van de originele tumor (die zich bv. in het longweefsel bevindt). Men spreekt dan van circulating tumor cells of CTCs. Een ander interessant deeltje in het bloedstaal zijn de bloedplaatjes. Men weet nu dat bloedplaatjes van kankerpatiënten anders zijn dan die van gezonde mensen. De tumor zou de bloedplaatjes inzetten om te kunnen groeien. En ook fosfolipiden in het bloed blijken informatie te bevatten over kanker. Door het profiel van aanwezige fosfolipides op te stellen zou je bv. prostaatkanker kunnen ontdekken in het bloed. Waarom al deze verschillen er zijn, is vaak nog een mysterie. Dit mysterie ophelderen, zal weer meer inzicht geven in hoe kanker precies te werk gaat in ons lichaam. Waarom een vloeibare biopsie gebruiken? Een vloeibare biopsie heeft voordelen t.o.v. een weefselbiopsie: het is minder ingrijpend voor de patiënt, het kan zo vaak als nodig uitgevoerd worden wat opvolging van de patiënt mogelijk maakt, het geeft een live beeld van de kanker op dat specifieke moment en het is altijd mogelijk (zelfs wanneer de patiënt te zwak is voor een weefselbiopsie of wanneer de primaire tumor moeilijk bereikbaar is). Ondanks al deze voordelen, zal een vloeibare biopsie echter nooit als enige techniek gebruikt worden. Kanker is immers een heel complexe ziekte en om een volledig beeld ervan te krijgen, moeten verschillende technieken zoals vloeibare en weefselbiopsie, en ook beeldvorming naast elkaar gebruikt worden. Liesbet Lagae: Men ziet bv. dat de kankercellen in het bloed andere eigenschappen kunnen hebben dan de kankercellen van de originele tumor. Bovendien kan die tumor ook nog eens uit verschillende types cellen bestaan (een zogenaamde heterogene tumor). Vloeibare biopsie is dus een mooie nieuwe aanvulling in de toolbox van de kankerspecialisten, naast weefselbiopsie en beeldvorming. 41/46

42 Een bloedstaal zal in de toekomst gebruikt kunnen worden voor een snellere diagnose van kanker, om de beste behandeling te bepalen en het effect van de behandeling op te volgen, om de tumorresistentie voor bepaalde geneesmiddelen te voorspellen, om uitzaaiingen sneller te ontdekken, en om veranderingen in het genetisch materiaal van de tumor regelmatig na te gaan. Een bekend voorbeeld van de beste behandeling bepalen vind je bij borstkanker. Er zijn namelijk bepaalde types borstkanker die goed kunnen behandeld worden met een hormoonbehandeling, met weinig kans op terugval of verspreiding van de tumor. Om te bepalen of de patiënt dit type van borstkanker heeft, kijkt men naar de receptoren die aanwezig zijn op de tumorcellen. Het gaat om een vrij dure behandeling dus moet de dokter zeker zijn dat de patiënt baat zal hebben bij de behandeling. Vandaag de dag wordt deze hormoonbehandeling pas gestart nadat een weefselbiopsie of operatie heeft kunnen aantonen dat de tumor over de specifieke receptoren beschikt. Zowel uit economisch als medisch standpunt zou een vloeibare biopsie hier heel nuttig kunnen zijn omdat de therapie dan sneller opgestart kan worden. Een ander voorbeeld uit de praktijk, is het bepalen van tumorresistentie bij longkankerpatiënten. Vaak treedt na 10 maanden behandeling met EGFR-targeted therapie resistentie op. Als de arts dit vaststelt in het bloed, schakelt hij beter over naar een ander geneesmiddel, in dit geval osimertinib. De mogelijkheden van vloeibare biopsie zijn dus enorm, maar er is ook nog veel onderzoek nodig om waarden die in het bloed worden opgemeten juist te interpreteren. De vloeibare biopsie digitaal maken Chip- en nanotechnologie kunnen ingezet worden om vloeibare biopsies nog gemakkelijker en gebruiksvriendelijker te maken, met minder manuele handelingen en met kleinere toestellen dan vandaag worden gebruikt. Zo is het denkbaar dat dokters in de toekomst over wegwerp-cartridges zullen beschikken waarop ze een bloeddruppel van hun patiënt kunnen aanbrengen. Door deze cartridge in een compact analysetoestel te steken, wordt het bloed geanalyseerd op DNA, cellen, fosfolipiden, etc. die meer kunnen vertellen over het al dan niet aanwezig zijn van kanker, het type tumor, resistentie, etc. en dit op meerdere tijdspunten doorheen de behandeling. 42/46

43 De evolutie van weefsel- naar vloeibare, en uiteindelijk naar digitaal vloeibare biopsie. Digitaal vloeibare biopsie is veel sneller en gebruiksvriendelijker. Liesbet Lagae: Bij imec werken we aan een technologieplatform dat voor digitale vloeibare biopsies gebruikt kan worden. Door elektronica, sensoren, fotonica en microfluïdica te combineren, kan je effectief zulke wegwerpcartridges maken en liquid biopsies heel gemakkelijk uitvoeren bij je patiënten. Het technologieplatform dat imec opbouwt kan o.a. gebruikt worden voor digitale, vloeibare biopsies. Twee componenten die we maakten, tonen heel duidelijk de kracht aan van nanotechnologie en de integratiemogelijkheden die zo eigen zijn aan nano- en micro-elektronica. Een eerste is de lensvrije microscoop. Cellen stromen in een microfluïdisch kanaal en worden bovenaan belicht door een laser. Onderaan wordt het licht opgevangen door een beeldsensor en dankzij software kan een beeld van de cel gereconstrueerd worden. Verschillende soorten cellen kunnen zo geïdentificeerd worden, zonder gebruik te maken van (fluorescente) labels. 43/46

44 Imec toonde aan dat het mogelijk is om met zijn lensvrije microscoop-technologie een onderscheid te maken tussen verschillende soorten cellen in het bloed, en tumorcellen. Deze testen werden gedaan in samenwerking met het labo van Frederik De Smet, Translational Cell and Tissue Research, KU Leuven. Een andere belangrijke bouwblok van imecs technologieplatform is een celsorteertechniek op basis van een thermische bubble switch. Immers, wanneer een bepaald type cel herkend wordt, is het belangrijk die te isoleren van de andere celsoorten. Liesbet Lagae: Dit gebeurt door miniverwarmingselementen aan te switchen, bovenaan de microfluïdicakanalen waarin de cellen zich bewegen. Hierdoor ontstaan er gasbelletjes die de cel in een bepaalde richting duwen. Zo kunnen verschillende types cellen gesorteerd worden in verschillende microfluïdische kanalen. Deze techniek is 2x sneller dan bestaande technieken (5000 cellen per seconde kunnen zo gesorteerd worden). Bovendien kan dit aantal nog enorm opgevoerd worden wanneer verschillende kanalen naast elkaar gebruikt worden. Ook belangrijk is dat het hier om een niet-destructieve techniek gaat: de geïsoleerde cellen kunnen na het sorteren dus nog nauwkeuriger onderzocht worden. Dankzij de thermal bubble switch kunnen 5000 cellen per seconde gesorteerd worden in microfluidische kanalen. 44/46

45 Kunnen we kanker te slim af zijn? Het is natuurlijk goed nieuws dat kankerspecialisten met een vloeibare biopsie over een nieuwe tool beschikken om kanker te bestrijden (en dat nano-elektronica-experten hen daarin kunnen helpen). Maar (digital) liquid biopsies zijn geen wondermiddel. Liesbet Lagae: Als je vandaag te horen krijgt dat je kanker hebt, zijn er verschillende behandelingen mogelijk: het wegnemen van de tumor door een operatie en/of behandeling met chemo-, radio-, hormoon- of immunotherapie. Met een vloeibare biopsie kan je beter gaan bepalen welke therapie de beste slaagkansen biedt en of, en wanneer er resistentie optreedt. Maar het is natuurlijk even belangrijk om meer inzicht te krijgen in de werking van kanker en steeds nieuwe en meer efficiënte behandelingen te ontwikkelen. Het zijn al deze puzzelstukjes samen die ervoor zorgen dat we uiteindelijk kanker te slim af zullen zijn. En ik ben blij dat ik als elektronicus daar ook mijn steentje kan aan bijdragen. Het Leuvens Kankerinstituut Het Leuvens Kankerinstituut (LKI) verenigt artsen, zorgverleners en onderzoekers van UZ Leuven en KU Leuven in hun strijd tegen kanker. De sterkte ligt in het combineren van onderzoek, therapie en zorg en het op elkaar afstemmen ervan. Er worden gerichte projecten opgezet en innovatieve technologie gebruikt, over de verschillende kankerdomeinen heen. Meer weten? Wil je meer diepgaande technische informatie over imecs lensvrije microscoop of de thermal bubble switch, dan kan je hierover wetenschappelijke papers ontvangen door te mailen naar 45/46

46 Biografie Liesbet Lagae Liesbet Lagae is medeoprichtster en momenteel Program Director Life Science Technologies bij imec. In deze functie is zij verantwoordelijk voor de opkomende R&D, door de overheid gesteunde activiteiten en het oprichten van bedrijven in een vroege fase. Zij behaalde haar doctoraat aan de KU Leuven (België) met haar werk aan Magnetic Random Access Memories in het kader van een IWT-beurs. Als jonge teamleider lag zij bij imec (België) aan de basis van de toepassing van siliciumtechnologieën voor moleculaire en cellulaire biochips. Dit biowetenschappelijk programma is uitgegroeid tot een mature afdeling die slimme siliciumchipoplossingen levert aan de life sciences-sector. De toepassingen bevinden zich op diverse domeinen: medische diagnostica, point-of-care oplossingen, DNA-analyses, cytometrie, bioreactoren, neuroprobes, implantaten, Zij behaalde een prestigieuze ERCconsolidatiebeurs voor de ontwikkeling van een platform voor het analyseren en sorteren van enkelvoudige cellen en zij coördineert het PIX4LIFE proefprojectconsortium dat werkt aan het overbrengen van fotonische ICtechnologie naar het zichtbare spectrum van de biowetenschappen. Zij is (co- )auteur van 125 peer-reviewed papers in internationale publicaties en zij heeft 15 patenten op haar naam. Zij is ook parttime professor nanobiotechnologie aan de KU Leuven/departement natuurkunde. 46/46