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柔性印刷電子技術是基于印刷原理的電子制造技術。硅基半導體微電子技術曾長時間占據電子技術的絕對主導地位。但由于硅基集成電路制造技術的日益復雜和所需要的巨大投資，硅基集成電路的制造完全壟斷在全世界少數幾家大公司手中。因此，在過去10多年中對溶液化有機與無機半導體材料的研究開發，催生了用傳統印刷技術制造各種電子器件的探索研究。

據調查數據顯示，印刷電子技術和產業涉及面很廣，包括能印制形成電路或者電子元器件的有機、無機或者合成材料，生成晶體管、顯示器、傳感器、光電管、電池、照明器件、導體和半導體等器件，以及互連電路的工藝與產品。盡管印刷加工本身沒有傳統微納米加工的高分辨率與高集成度，但等大面積、柔性化與低成本優點足以使印刷電子在許多新應用領域發揮作用。

十年回顧

關于印刷電子的市場，早在10年前英國市場調查公司IDTechEx就在開始追蹤。該公司每年都會發布印刷電子行業發展報告，包括對市場的評估與預測。圖表157是IDTechEX公司在2008年對印刷電子發展前景的評估。當時對印刷電子發展前景非常樂觀，將印刷電子未來20年的發展類比當年硅半導體微電子的發展。

自當年的預測到現在已經10年過去了。2018年再來回頭看看印刷電子的發展，這個市場并沒有發展到像當年預測的水平。2015年，韓國三星電子總裁在韓國柔性印刷電子會議上給出了一個印刷電子市場實際發展水平與不同市場調查公司早期預測的比較(圖表158)。顯然，市場實際表現與早期預測有很大差距。如果對已公布的市場數據做更細致的分析就會發現，表面上看起來很大的市場，實際上大部分份額來自傳統成熟產品與市場。

圖表158:印刷電子市場表現與預測的比較(2015年)

圖表159是IDTechEx在2016年發布的印刷電子市場份額劃分。總體量242億美元的市場不僅僅是印刷電子產品，而且包含了有機電子與柔性電子產品。而后兩類產品未必是通過印刷制造的。

例如，160億美元的OLED顯示市場并不屬于印刷電子范疇，仍沿用真空蒸鍍制造流程。65億美元的傳感器市場主體由血糖試紙產品構成，而血糖試紙產品早在2008年之前就已經是成熟產品。導電墨水的13億美元市場也主要是印刷晶硅太陽能電池電極與印刷觸摸屏邊緣電極的導電漿料市場，而非新興的低溫燒結納米導電墨水市場。

在過去10年中，一些早期很知名的印刷電子專業公司經歷了大起大落的變化。例如，美國Kovio公司在2008年發布了印刷納米硅墨水制備薄膜晶體管與RFID的產品，開創了印刷無機納米材料并成為產品的先河。當時業內普遍認為，Kovio的全印刷RFID有望取代占主流的硅集成電路芯片RFID。

美國Konarka公司成立于2001年，2008年宣布建設1GW的印刷有機太陽能電池生產線，成為當時印刷電子產業化的明星企業。但這兩個公司后來都因為產品難以打開市場而相繼消失。還有如德國的PolyIC公司，也是在國際上較早推出印刷有機電子標簽以及金屬網柵透明導電膜，但因為產品無法打開市場銷路而轉向開發其他技術。

在透明導電膜領域，推崇印刷電子技術的除了PolyIC之外，還有一大批采用涂布納米銀線或碳納米管的企業。這些企業有的已經存活超過10年，但因為激烈的市場競爭，尤其是傳統ITO材料的大幅度降價與拼力固守原有的市場，大部分這些企業的市場業績都不溫不火，有的則完全退出了這一市場，例如早期力推納米銀線透明導電膜的美國Carestream公司，以及納米銀墨水自組裝的Cima Nanotech公司等。

挑戰

印刷電子這一概念很吸引人。一提到印刷，人們自然會聯想到印刷報紙雜志，想到大批量與低成本制造電子產品的優勢。但真正要實現像印刷報紙那樣印刷電子，還有諸多技術上與產業化、市場化方面的挑戰。首先，印刷電子技術本身是有局限性的：

(1)印刷加工的圖形分辨率遠低于傳統微納米加工。目前印刷所能實現的最細線條大約1微米，而集成電路加工的圖形尺寸已到10納米范圍。

(2)印刷電子的前提是具備能夠印刷的電子墨水材料，但目前這類材料種類有限，而且性能普遍低于對應的固體材料。所印刷的電子器件性能也低于通過傳統微納米加工制備的器件。

(3)電子器件通常需要多層結構。印刷多層結構受到套印精度的限制。印刷套印精度通常遠遠低于微納米加工的多層對準精度。

(4)印刷的電子墨水要恢復原有材料的性質需要固化與燒結過程。對某些材料，這種燒結的溫度可能很高，因而限制了基底材料的選擇范圍。另外，燒結固化后的材料性質通常很難恢復到該固體材料的原有性質，如導電性。

(5)由于印刷電子器件與傳統微電子器件的差別，現有微電子設計方法與設計軟件無法直接應用于印刷電子設計。

認為傳統印刷企業可以直接轉成印刷電子，或電路板可以直接采用印刷方法制造(注意：傳統印刷電路板PCB并不是印刷制造的)，這些都是傳統行業對印刷電子的認識誤區。印刷電子所需要的印刷技術比印刷報紙要復雜的多，包括電子墨水的適印性，以及多層電子墨水印刷的套印精度等。目前印刷導電墨水的導電性與精度等方面都還沒有到達傳統PCB的使用要求。

印刷電子最吸引人的應用，即印刷晶體管還遠沒有到達實用化的水平。目前有些產品開發采用了有機或無機半導體墨水制備晶體管，但大多仍依賴光刻等傳統工藝來實現晶體管結構的圖形化，并不是真正意義上的全印刷晶體管。印刷制備的太陽能電池產品在穩定性與封裝方面還有很多技術問題要解決。

其次，印刷電子產品必須與傳統電子產品在市場上相競爭。印刷電子產品有其產品形態(柔性化、塑料基、紙基)的特點，但也有性能上的劣勢。以RFID標簽為例，傳統RFID芯片小于毫米見方，可以集成數萬個晶體管。印刷RFID除了印刷的天線外，在有限的標簽面積上只能印刷千余個晶體管，其性能自然遠不能與集成了數萬個晶體管的RFID芯片相比。而且芝麻大小的RFID芯片也可以安裝在柔性的RFID天線上，實現柔性的RFID標簽。所以，印刷電子市場化面臨的挑戰是如何創造具有差異化、給予用戶新的使用體驗的產品，可以與現有微電子技術互補的產品。

印刷電子只有創造一種革命性的前所未有的產品，或性價比高的產品，在市場競爭中才有優勢。一個成功的案例是南昌歐菲光批量生產的混合印刷納米銀金屬網柵透明導電膜。由于這種新型透明導電膜制備觸摸屏比ITO透明導電膜具有更高的導電性與觸控靈敏度，制造成本更低，因而能夠迅速打開市場。但這也只是在大尺寸觸摸屏的市場。在手機觸摸屏領域，由于屏幕尺寸小，ITO高阻抗缺點不明顯。而且ITO供應商面臨非ITO材料的競爭采取了大幅度降價策略，使金屬網柵透明導電膜進入手機觸摸屏領域困難重重。需要指出的是，印刷電子的低成本特點只有通過大批量生產才能體現出來。小批量制造的印刷電子產品并不能做到低成本。因此，如果不成批量，在市場競爭中并不見得有優勢。