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IEK: 台灣智慧製造生態系規模底定 加速半導體等產業應用擴散
[SmartAuto 陳復霞 報導]   2018年11月15日 星期四 瀏覽人次: [720]

在生產資訊連結與可視化、設備健康診斷與預測維護,及結合人工智慧、機械學習、與影像資訊的產業應用方案領域,已逐漸形成智慧製造應用焦點

台灣智慧製造相關產業生態系由公部門、公協會組織/聯盟、研發組織、學術機構和標準組織組成。[source:IEK Consulting (2018/07)]
台灣智慧製造相關產業生態系由公部門、公協會組織/聯盟、研發組織、學術機構和標準組織組成。[source:IEK Consulting (2018/07)]

根據工研院觀察,現今台灣已發展出具規模的智慧製造生態系,並在機械、金屬零組件、紡織、電子與泛半導體等關鍵產業加速應用擴散。工研院產科國際所機械與系統研究組經理熊治民表示,因應大趨勢走向,國家與製造業的策略思考可從四大層面來看:如何克服限制因素提升產業競爭力?如何善用新技術與推動創新?面對消費市場成長與多元化需求,如何滿足客戶價值爭取市場?如何透過國家政策措施激勵和協助產業發展?

對台灣製造業來說,發展智慧製造應用方案與進行產業應用擴散,是協助產業轉型與國家加速經濟發展的重要契機。台灣已在過去多年來建立的機械、自動化與系統整合、資通訊硬體與軟體產業基礎上,形成包含產、官、學、研各界私人企業、組織與機構,以及透過多元化的互動模式,建構出具規模的產業生態系。

根據工研院IEKConsulting報告指出,構成智慧製造生態系核心的應用方案供應商類型包括:工具機、產業機械、機器人等生產相關設備製造廠商;感測器、控制器、滾珠螺桿、線性滑軌等關鍵零組件製造廠商;工業電腦、物聯網硬體裝置等硬體製造廠商;電腦輔助工程軟體、製造與企業管理資訊軟體、物聯網與雲端應用軟體、巨量資料與人工智慧軟體等軟體開發廠商;生產、檢測、倉儲等自動化系統整合,以及設計、製造、管理等企業價值活動資訊系統整合廠商;物聯網及雲端服務、無線通訊設施服務廠商。

熊治民經理觀察分析,近年來,智慧製造應用方案廠商與國內的研發法人,已針對機械、金屬零組件、紡織、電子與泛半導體等關鍵產業,透過自主研究、產學研合作、國際合作等模式,推出眾多具有實際產業效益的解決方案;特別是在生產資訊連結與可視化、設備健康診斷與預測維護,以及結合人工智慧(AI)、機械學習(ML)、與影像資訊的產業應用方案領域,相關智慧製造應用方案已逐漸被製造業者採用。

然而,製造業者(特別是中小企業)在導入與建構智慧製造應用方案時也面臨諸多問題,包括企業需要發掘真實的營運生產關鍵問題,並探索可協助解決問題的智慧化方案;依據本身需求、資源(人力、財力、風險承受能力)與發展時程,評估(含技術與經濟可行性)、選擇適當的應用方案進行導入;掌握充分的技術與應用方案特性及外部合作夥伴資訊,以進行方案導入評估與決策。

半導體設備及下世代顯示設備發展態勢

台灣高科技設備是半導體與顯示器產業的重要支柱。2017年,半導體與顯示器產業的產值約3.8兆,影響這兩大產業的關鍵因素都是在製程設備。2018年台灣高科技設備產業產值成長15%,約新台幣1,900億元。2020年產值突破新台幣2,200億元。工研院產科國際所資深產業分析師葉錦清觀察,兩大產業製程設備與關鍵零組件由美、日、荷為主要供應國,掌控超過75%,而韓國與中國大陸廠商因政府政策支持積極布局相關設備與關鍵零組件,然而中國大陸半導體設備自給率約15%,需求量遠高於供給端,以及其製程約落後國際大廠五年以上,台商可把握機會切入市場。

半導體封裝需求在近十年來一直由智慧型手機的需求所引領,更快的處理速度、更多的功能整合但卻要更薄、更省電的IC晶片,葉錦清表示,IC封裝技術朝向應用驅動和先進封裝發展。隨著萬物聯網的世代來臨,未來會有更多的終端產品需求,例如:穿戴式產品、汽車電子、以及AI高效能運算等,都將引領著下一波半導體封裝技術的進化。例如台積電未來研發計畫以製程微縮、3D IC、特殊應用為主。

為降低晶片封裝成本,各大廠均投入面板級扇出型封裝(Fan-out panel level packaging,FOPLP)的研究與開發。然而,相較於晶圓級已成熟的加工設備和技術,FOPLP在製程加工技術與自動化加工設備匹配上,廠商仍在積極開發階段。此外,在大面積製程時,亦容易在模封和重佈線層有翹曲問題而降低良率,都是目前尚待克服的問題。

另一方面,以顯示器產業而言,OLED為近兩年來主要發展的技術,尤其在2017年APPLE旗艦手機採用AMOLED面板後,帶動AMOLED的投資及採用熱潮。然而AMOLED因產能、良率問題使成本居高不下;加上面板亦受限於有機材料本身容易受環境中,水氧條件影響而減損其壽命,因此採用無機材料的Micro LED成為業界目前研究的技術之一。而2014年APPLE收購顯示技術公司LuxVue,更使Micro LED一躍成為關注焦點。

由於Micro LED的尺寸微縮、間距微小,Micro LED目前最大的挑戰在於封裝時,如何將微小且達數百萬顆的LED,批次轉移至PCB板(又稱巨量轉移Mass Transfer),並能精準定位?尤其加入全彩化後,需要同時間將R、G、B三種類型的LED轉移。以一個4K電視面板為例,需要轉移的晶粒高達近2,490萬顆(3840x2160x3),當畫素更高時,轉移次數更是呈倍數增加,使其轉移的時間及相應的成本明顯升高,而以目前的轉移設備來說,尚無法同時達到巨量、高速且精密的Micro LED晶粒轉移。

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