Fotonica: PhotonPath e Brembo per l’innovazione negli impianti frenanti

Le due aziende si sono incontrate nell’ecosistema di innovazione del Politecnico di Milano e del suo acceleratore di startup PoliHub, grazie anche al relativo fondo di investimento per il Technology Transfer – Poli360, che ha facilitato questo ponte in un’ottica di Open Innovation

Pubblicato il 16 Feb 2023

Federica Biancon

Chief Operation Officer – PhotonPath

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Esplorare la frontiera della fotonica integrata applicata al settore automotive. È questa la mission della collaborazione fra PhotonPath e Brembo. Un incontro avvenuto grazie alle interazioni che prendono vita nel fervido ecosistema di innovazione afferente al Politecnico di Milano, al suo acceleratore di startup -PoliHub, ed al relativo fondo di investimento per il Technology Transfer -Poli360, che ha facilitato questo ponte in una vera ottica di Open Innovation.
In questo quadro troviamo infatti gli ingredienti chiave degli ecosistemi di innovazione:

  • il polo universitario dove si sviluppano le conoscenze di frontiera
  • la startup deep tech creatrice di tecnologia spinta e innovazione
  • il fondo d’investimento che finanzia i primi anni di sviluppo di tale tecnologia per portarla a un livello di maturità sufficiente per essere testato sul mercato
  • l’azienda corporate che ha la conoscenza di tale mercato e gli asset industriali per portare la tecnologia a un livello di diffusione di massa
  • il tessuto connettivo dell’acceleratore di startup, che crea le condizioni al contorno perché tali relazioni possano nascere e prosperare, in un gioco a somma positiva per tutti

Le sfide del settore della fotonica

Le sfide per affermare questo nuovo paradigma tecnologico spaziano dall’identificazione di casi d’uso rilevanti in varie industrie, al consolidamento di una value chain ancora giovane, che necessita di raggiungere dei volumi soglia per iniziare a rendere economicamente conveniente l’adozione di massa di prodotti basati sulla fotonica integrata.
In questo ventaglio di sfide e opportunità PhotonPath si inserisce come un player di riferimento non solo per l’innovazione intrinseca dei suoi prodotti brevettati, ma anche per le metodologie e gli algoritmi proprietari che permettono di internalizzare gli step di manifattura ancora non standard sul mercato, ed accelerare così la transizione verso un mondo in cui i prodotti in fotonica integrata siano davvero diffusi ed accessibili a tutte le industrie.

Chi è PhotonPath

PhotonPath fotonica
Il team PhotonPath

Società spinoff del Politecnico di Milano, nata dall’idea dei due fondatori Douglas Aguiar ed Emanuele Guglielmi, maturata nel corso del loro dottorato di ricerca.
PhotonPath disegna, sviluppa e produce circuiti in fotonica integrata (PIC – Photonic Integrated Circuit) per consegnare ai propri clienti prodotti integrabili nelle reti di telecomunicazioni (come, ad esempio, amplificatori a larga banda e basso rumore ed anche equalizzatori dinamici per reti riconfigurabili) che ne migliorano notevolmente la performance, abbattendone al contempo i costi di operazione.

Nata nel 2019, disegna, sviluppa e produce circuiti in fotonica integrata (PIC – Photonic Integrated Circuit) per applicazioni in ambito telecomunicazioni e sensoristica lavorando ogni giorno per portare questa tecnologia a una maturità di prodotto e di processi di manifattura tale da poter risultare realmente competitiva sul mercato che necessariamente mette a confronto le nuove soluzioni con quelle presenti e diffusamente disponibili in elettronica “tradizionale”.

Ad oggi la società conta 12 persone, distribuite su due sedi (Milano e Trento) e ha un piano di crescita che punta al raddoppio anno su anno per il prossimo quinquennio.
PhotonPath presenta un portfolio di prodotti che stanno per essere immessi sul mercato telco e vanta un partner industriale d’eccellenza, Brembo, con il quale sta esplorando la frontiera della fotonica integrata applicabile al settore automotive.

Cosa si intende per fotonica integrata

La luce è il mezzo più preciso nell’universo per ottenere, elaborare e trasmettere l’informazione. La fotonica è infatti la scienza che si occupa di studiare il comportamento della luce. La tecnologia fotonica al giorno d’oggi è pervasiva, anche se spesso ne siamo inconsapevoli. Si pensi ad esempio ai lettori barcode dei supermercati, le fotocamere e schermi dei nostri smartphone, fino ad arrivare a machine a taglio laser o apparecchi biomedicali. È un mercato che nel 2022 si attestava a un valore mondiale superiore ai 700 miliardi di euro e che arriverà a più di 1.000 miliardi entro il 2028[1].
La maggior parte di questi prodotti, tuttavia, sono costituiti da componenti ottiche tipicamente discrete e fisicamente separate l’una dall’altra. Ciò li rende perlopiù ingombranti e costosi da produrre, con scarse opportunità di automazione del processo manifatturiero.

La fotonica integrata, invece, è una branca emergente della fotonica in cui tutte le componenti dei dispositivi fotonici, sono fabbricate come struttura integrata, usando guide d’onda su di una superficie piana. Questo ne permette la miniaturizzazione spinta ed apre a nuovi scenari di applicazione. Sostanzialmente, la transizione da fotonica discreta a fotonica integrata a cui stiamo assistendo negli ultimi anni è analoga al cambio di paradigma epocale avvenuto negli anni ’70 quando si passò all’elettronica integrata dei microprocessori.

PhotonPath, facendo leva sulle profonde conoscenze necessarie per disegnare e fabbricare PIC, è in grado quindi di sviluppare prodotti innovativi che sfruttino tutti i vantaggi della fotonica, come ad esempio l’ accuratezza e velocità delle informazioni rilevate e processate anche in condizioni ambientali estreme (quali temperature intorno ai 1000°C, alte interferenze elettromagnetiche, elevate sollecitazioni meccaniche, vibrazioni, ecc.. ) mantenendo un basso consumo energetico, e senza compromettere la dimensione, il peso e il costo degli oggetti prodotti, che risultano così affidabili, compatti, ed economicamente competitivi con le alternative elettroniche sul mercato.

L’innovazione di PhotonPath 

Tecnologia brevettata e know-how proprietari permettono a PhotonPath di produrre gli oggetti più performanti e compatti attualmente disponibili sul mercato.
Negli anni, grazie agli investimenti diretti a sviluppare asset tecnologici proprietari, l’azienda ha messo a punto brevetti, algoritmi e segreti industriali per il design di circuiti in fotonici integrati e la fabbricazione di tali chip con una lega proprietaria di silicio in grado di conferire proprietà ottiche superiori alle piattaforme usate attualmente sul mercato. Il tutto, viene gestito dall’elettronica di controllo al contorno che permette il processing del chip ottico in uno spazio nettamente ridotto rispetto ai prodotti sviluppati dai competitor in tutto il mondo.

Inoltre, poiché la fotonica integrata è un’industria in forte espansione ma ancora molto giovane, le sfide per la sua affermazione sul mercato non sono solo tecnologiche, ma anche strettamente legate a una supply chain immatura e ancora poco consolidata.
Per questo motivo, PhotonPath ha sviluppato internamente anche una serie di algoritmi, software metodologie per il test, collaudo, la calibrazione e assemblaggio automatico dei chip che garantisce la replicabilità del processo di produzione ad alti volumi e prezzi competitivi rispettando gli standard di qualità richiesti dall’industria.

PhotonPath fotonica

Quali settori possono beneficiare dei vantaggi della fotonica integrata

La versatilità dei PIC è applicabile a innumerevoli settori che in questi anni ne stanno scoprendo i vantaggi ed esplorando possibili casi d’uso. Uno tra tutti è il mercato della sensoristica. Sono anni che si parla di sensori a fibre ottiche e delle “meraviglie” promesse in quanto a performance, ma ancora la tecnologia non ha preso piede in maniera pervasiva a causa di una sostanziale inaccessibilità di costo dei prodotti. Gli interrogatori che infatti leggono e interpretano i dati provenienti da tali sensori sono ancora piuttosto costosi ed ingombranti per giustificare il cambio di passo e l’adozione di un nuovo paradigma tecnologico.

Per tale motivo, la stragrande maggioranza dei sensori utilizzati nel mondo oggi sono ancora tutti elettronici e si portano dietro tutte le limitazioni di cui sopra. Uno dei principali motivi di questa scarsa sostenibilità economica è dato proprio dalla mancanza di economie di scala nel settore della fotonica (discreta) che non permette di rendere i sistemi di sensoristica fotonici comparabili a quelli elettronici.

PhotonPath sta intercettando quindi questa opportunità grazie alla sua suite tecnologica, e sta mutuando alcuni prodotti sviluppati per il mondo telco nel campo della sensoristica.

Il risultato è un prodotto ultracompatto (delle dimensioni di pochi cm2) in grado di leggere e processare in maniera accurata informazioni fisiche provenienti da sensori in fibra ottica (deformazioni meccaniche, pressione, temperatura, vibrazioni, etc..) con un target di costo in volume paragonabile ai processori elettronici, e con performance nettamente superiori sia per accuratezza, sia per consumo energetico, sia per tipologia di ambienti e sistemi “sensorizzabili” con le fibre ottiche.

SENSIFY: the intelligent braking system brings the driving experience into the future

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Video: Sensify

PhotonPath e Brembo per la digitalizzazione degli impianti frenanti

Questo apre ovviamente un parterre di opportunità in innumerevoli settori, dal monitoraggio infrastrutturale, alla sensoristica industriale, robotica, aeronautica, automotive e molti altri casi d’uso.
Proprio in ambito automotive i prodotti PhotonPath stanno ricevendo l’impulso più importante, grazie all’ingresso nel capitale di Brembo a settembre 2022.
Con PhotonPath, Brembo potrà accelerare lo sviluppo di nuove soluzioni per la digitalizzazione degli impianti frenanti, percorso già intrapreso con il lancio del nuovo sistema frenante intelligente Sensify™, il pionieristico sistema frenante intelligente che ha ottenuto il Gold Award nella categoria “chassis forward-looking”, per la sua straordinaria potenza, in occasione della settima edizione dei Lingxuan Awards, tenutosi il 24 dicembre 2022 in Cina.

PhotonPath Brembo

Cosa c’è nel futuro di PhotonPath

L’obiettivo di PhotonPath è di diventare il leader di mercato nel campo del design e manifattura di circuiti e prodotti in fotonica integrata per le telecomunicazioni e la sensoristica.
Tale ambizione richiede però ingenti sforzi di verticalizzazione della tecnologia nei mercati da esplorare tramite casi d’uso.

Come ogni azienda deep tech, con una tecnologia versatile e per certi versi abilitante, PhotonPath oggi si trova nella condizione di dover dare priorità alla roadmap di sviluppo dei propri prodotti, perseguendo le opportunità migliori senza distrarre e defocalizzare gli sforzi di R&D.
Nell’ambito delle telecomunicazioni la roadmap di prodotto è già chiara, con un portfolio che indirizza i problemi dei produttori e utilizzatori delle reti tramite l’amplificazione ed equalizzazione dei segnali in maniera dinamica, abbattendo i costi di progettazione e manutenzione delle infrastrutture di comunicazione.
Buona parte delle opportunità nel sensing, invece sono ancora tutte da creare, assieme ai partner industriali che abbracciano la vision di PhotonPath e sono disposti a condividere conoscenze specifiche del proprio dominio al fine di customizzare la tecnologia sulla base delle esigenze del settore e del caso d’uso.

È chiaro quindi che, come tutte le tecnologie di frontiera, la fotonica integrata promette un balzo considerevole verso il futuro, ma tale opportunità non può essere perseguita da PhotonPath come player isolato.
A maggior ragione, in un panorama geo-politico mondiale sempre più complesso, aziende deep tech che sviluppano una tecnologia pervasiva come la fotonica integrata, e aziende che ne troveranno una concreta applicazione, non potranno che beneficiare di uno scenario in cui i continenti hanno iniziato a perseguire strategie di sovranità tecnologica e re-shoring di supply chain.
La cooperazione con aziende consolidate (Corporate e PMI), come Brembo, è quindi fondamentale per unire le competenze e la tecnologia di PhotonPath con le conoscenze di dominio e gli asset industriali di attori che condividono la visione secondo cui per sopravvivere non si può mai smettere di innovare.

Note

  1. Fonte MordorIntelligence – Photonics Market Growth, Trends and forecast 2023-2028

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