因应近年来疫情及国际地缘政治因素，各国纷纷盘点关键产业及原材料以降低对外依赖，将有可能影响台湾於全球供应链地位。如半导体、智慧机械等关键产业亦须顺应情势，利用台湾半导体产业聚落优势，积极促进国内外业者投资半导体先进制程，在最近一段时间国际专业展会大出风头的精密线性马达模组平台，便凸显了业界垂直整合成效。

回顾过去因为2000年两兆双星年代，促使台湾在半导体、面板产业大量引进线性传动元件，包括滑轨、螺杆等，直到升级为更为高速且精密的线性马达模组，甚至由工研院主导自行开发投入放电加工机。却始终受制於负载、推力有限和散热不易，未能真正普及。如今，则随着地缘政治、後疫时期促成各国分散布局，促成半导体产业蓬勃发展，造就护国群山需求，亟须透过设备自主研发，大幅提升在国际市场竞争力。

根据经济部最新统计2021年机械出囗前三大品项为生产半导体等机械、工具机、滚珠轴承及传动轴，各占机械总出囗17.4%、10.0%、9.1%，其中生产半导体等机械自2013年起连续9年创新高，且於2019年挤下工具机成为主要机械出囗品项。加上後疫时代促使高效能运算、云端服务、物联网等需求增加，推升相关晶片需求劲扬，带动台湾生产半导体等机械出囗持续攀升，连续9年正成长，直到2021年达到48.3亿美元，年增37.2%，超越中国大陆、德国，排名上升至第6。

进而带动2022年Q1台湾制造业固定资产增购（不含土地）金额已达到4,830亿元，创历年同季新高，季减17.9%、年增17.8%；按固定资产型态分，以机械及杂项设备增购占84.6%最多，年增18.3%。同期制造业营业收入8兆3,612亿元，为历年同季新高，季减9.6%、年增15.3%，主因则受惠於5G、高效能运算及车用电子等新兴科技应用持续拓展，以及云端建置需求热络，推动资讯电子产业营收攀升；加上国际原物料价格高档盘旋，半导体业扩厂需求，带动石化、钢铁、机械等各主要传统产业营收均呈两位数正成长。

图1 : 台湾生产半导体等机械自2013年起连续9年创新高，且於2019年挤下工具机成为主要机械出囗品项，直到2021年排名上升至第6。（source：经济部统计处）

东佑达成立新创公司 深耕奈米级线马模组平台市场

东佑达自动化公司（Toyo）不仅多年来持续代理台日系工业6轴/协作型机器人及无人搬运车导引车（AGV），并锁定滑台模组、单轴机械手、电动夹爪、线性马达模组、桌上型/X-Y轴直交型机器人、无人搬运车关键模组，成为两岸最大铝挤型传动元件/模组大厂。

另因应市场对於精密定位、高速移载与微米、奈米之控制需求不断提升，东佑达更在2021年，成立「东佑达奈米系统公司」，投入研发制造与销售奈米与微米级定位系统。藉此运用该公司超过15年以上的丰富生产经验、规模生产能量，以日本技术品质结合台湾优势制造及价格，掌握从选定高自制率的完整定/转子直驱模组元件，到成套系统的高阶运动整合设计能力，实现超高6自由度精度。

同时透过全球服务据点，全方位配合OEM/ODM等弹性合作模式，以提供产业链所需奈米级高精度线性马达、空气轴承定位平台、客制化设备专用机等最隹自动化解决方案，支援半导体、印刷电路板、Micro/Mini LED等先进制造应用领域。

其中被东佑达视为明日之星的铝挤型「线性马达模组」系列产品，便强调采取先设计外型的特色，有别於坊间先设计定/转子模式，所以在相同推力下的体积最小，推出完整系列产品线，包括：有铁芯式轨道内??型LGW/LGF模组，系采取平板型永久磁铁定子，以矽钢片堆叠动子线圈，具有体积小的优点，又分为LAF铝、LSF铁不同材质。

东佑达甫获得2022年台湾精品奖的「LGW系列轨道内嵌式线性马达机械手」，便采用该公司高精度内嵌式滚珠滑轨，搭配自制线性马达的模组化设计，而大幅缩小本体高度至64~75mm，为同级商品中最低、体积减少40%以上，相对减省设备所需安装空间、时间和人工成本。

另有为了小型化而设计的LAU无铁芯式模组，采取U型磁石定子，内以树脂/环氧胶（E-POXY）固定动子线圈；与采用圆棒式磁石定子的LMR轴心式线性马达模组。两者皆通过电流而产生推力，并搭配线性滑轨支撑重量，以及读头、光学/磁性尺来决定精度。

经利用雷射干涉仪测试两者在移动速度500mm/s之下的差异，可发现有铁芯式（标准）LGF系列线马模组的速度变化量（速度涟波）顿动较大达1.5%，搭配高阶控制器的奈米系统，可达0.1%；在加速性上因为具有磁铁、矽钢片吸引力，滑块重且反应较慢；磁通密度高，推力较大；磁铁用量少，成本较低。无铁芯式LAU系列线马模组速度变化量约0.51%，几??无顿动；无吸引力，使之滑块轻，在加速性的反应较快；但因为有2排磁铁的用量多，成本较高。

然而，无论是一般无盖型LTF2、密闭防尘型LNF2，或者在1000mm/sec下测试，可达到class1等级的无尘型LCF2模组，标准型与无尘型皆可共用孔位、本体，且具备在滑座两侧设计外拉注油孔的专利设计，注油进入滑块润滑；推力范围约14~740N，成为同级最小模组；可搭配各家驱动器、霍尔及温度感知器，来提高精度。

东佑达进一步指出，现今使用者面临的问题还有该选择整合型线马模组，或者自行购入马达动/定子、滑轨、光学尺、本机机构等零组件组装。前者如一次购入整套线马模组，则可以缩短重新制图设计、组装、品检的工时。Toyo还提供2D/3D图档，方便课户选用适当规格，实现体积/性能最隹化，缩短交期；於出厂前调适完成驱动器、模组，藉以保证精度、安装简易，且系统稳定性高，价格又低。

此外，相较於市面上螺杆＋线轨模组差异，东佑达线马模组可利用定子串接，使之行程长达10m；实现3G高加减速，且能高速移动3.5/sec，优於螺杆1.5m/sec；仰赖光学/磁性尺，使之定位精度约±1μm；支援多滑座型式，搭配THK低发尘轨道的安静度约57dB、视速度有别的高荷重可达250kg。

同时可以搭配东佑达自制LC100驱控器，选择Pulse、EtherCAT等通讯模式，或者是Servotronix、三菱、松下、台达、士林等各品牌驱动器。也获客户导入取放半导体被动元件制程，得以解决传统皮带在长行程运行时，容易造成张力松驰问题；在使用环境较隹的半导体、面板领域，可以搭配光学尺或Toyo自制较平价的磁性尺。

值得一提的是，由於东佑达奈米级线性马达平台系采取线性马达及滑轨的结构设计，除了精度比起一般螺杆更高，以1μm精度与自家线性马达模组市场区隔，不致於因为传统滚珠滑轨结构面对面接触、磨擦而生热或噪音，缩短使用寿命。

进而搭配热膨胀系数低，刚性与稳定度俱隹的天然花岗岩基座、空气轴承的专利「共面式结构」设计，共用同一基准面，克服在平面、正交垂直面上的直线X-Y轴上下堆叠设计，容易累积误差问题；并通过包括水平度、垂直度、Pitch、Roll、轴线性位移、Yaw等超高6D自由度精度验证，分别达到<1μm、1marc sec，使用速度可达到1m/sec、重覆精度+/-1μm~0.3μm。

此亦归功於东佑达利用自家厂内加工的优势，将节流元件直接??入花岗岩基座再经过研磨，让空气通过而形成pad浮起台面。有别於国内外同业在机台四角以螺丝锁固节流元件方式，难以精准控制空气流量，一旦未调整好角度时，就会受到移动过程中震动而偏移、撞机，导致节流元件变形，未能使台面完全浮起，恐让结构长期摩擦受损。

反观东佑达奈米级空气轴承平台，即使撞机也不会失效，也会透过感测器监控气压是否足够，不足时停机以防止磨擦而失去精度。且因为经过不同角度通过的空气维持结构面零接触，甚至可实现高刚性与高承载能力，承受10G加减速度冲击。「以此推算，倘若一般滑轨大约以1kg力道就能推动10kg物件，空气轴承便相当於可以相同力道推动100kg物件，降低所需马达规格、功率，既省钱又节能。」

目前已成功售出数十部空气轴承单轴双动子/直交、龙门双驱、XYZ跳水台式、XYZθ龙门双驱平台机种，再让客户自行选配雷射、视觉模组，分别应用於半导体封测产业的高速移载取放料、微钻孔/雷射精密加工、光罩AOI检查、印刷电路板DI曝光机等应用领域。

图2 : 东佑达在2021年成立「东佑达奈米系统公司」，以日本技术品质结合台湾优势制造及价格，掌握从选定高自制率的完整定/转子元件，到成套系统的高阶运动整合设计能力，投入研制与销售奈米定位系统。（摄影：陈念舜）

海德汉发表ETEL抑震平台 结合数控实现精准定位

德系数控系统大厂海德汉公司（HEIDENHAIN），向来不遗馀力协助台厂跨足半导体领域，并持续发表最新运动控制解决方案，其实旗下早已有多家运动控制系统品牌，包括：ETEL、RSF等产品普及於电子设备业应用，也协助如Micro/Mini LED产业，满足对於巨量转移的高精度运动控制要求，甚至是ASML曝光机达到奈米级精准定位。

相较於目前台湾半导体设备业还有很大努力空间去达到精密定位，即除了改善马达本体材质、转子绕线外，若能搭配外商光学尺等关键零组件，就有机会提升精密等级。近年来海德汉也持续发表众多轴向/旋转运动控制（Motion Control）的产品，并搭配上位控制器、驱动器，构成完整闭??路（Close Loop）系统，以实现精准定位。

其中ETEL最新上市抑震平台，便强调可用来补正6个自由度，当机台执行3~4G加速度动作後，仅须不到0.1sec就能完成重新整定回复，同时降低成本、提高产能和加快上市时间。例如可协助12寸晶圆模拟检测平台，采取有别於传统X-Y轴交叉型式，而是加入减缩占用空间的旋转轴堆叠架构，除了可用来量测晶圆厚薄、平整度外，还能充分纳入晶圆两端对角边缘范围，以对应半导体业对於晶圆精准定位需求，现已实际供货国内外半导体设备业者。

进而利用海德汉反??及控制系统来提升精度，并搭配主动式抑震平台、轻量化机架，将光学尺杂讯降至1nm以下，不致造成控制器整定困难；以及新增HSP1.0晶片，一旦开启後的讯差比约5~10倍之间，即使遭受掉落杂物、粉尘、油污，皆不致影响机台回授讯号的稳定效果，提升机台可靠度及寿命，得以在170ms内兼顾100nm、Z轴1nm精度，又不影响输出产能。

迎合现今国际净零碳排趋势，设备业者利用海德汉数控系统在通讯介面上单一电缆（one cable）回授动力和资讯串连多轴，将更有助於节能；搭配ETEL线性/扭矩马达等完整数控系统解决方案，具备高推力密度和动态特性，并将材质与绕线都纳入考量，以改善马达效率。

图3 : 海德汉公司旗下ETEL最新上市抑震平台，便强调可用来补正6个自由度，可供业者导入12寸晶圆模拟检测平台，除了可用来量测晶圆厚薄、平整度外，还能充分纳入晶圆两端对角边缘范围，以对应半导体业对於晶圆精准定位需求。（摄影：陈念舜）

结语

回顾台湾因为拥有优质的人力、技术跟法规环境，经过数十年发展以来，已建构创新、韧性、高效率的产业链，足以快速因应市场变化，提供优质创新的高科技产品，成为国际大厂长期可信赖的合作夥伴，於全球供应链有独特性与不可取代性。

惟在近期一连串全球重大事件，如美中贸易、科技争端、COVID-19疫情及俄乌战争，全球供应链走向区域化、产业链进行重组之际，各国基於强化产业韧性与国家安全考量，纷纷盘点关键产业及原材料，并积极推动产业自主以降低对外依赖，将有可能减弱过往的合作关系，甚至带来新的竞争，进一步影响台湾於全球供应链地位。

如半导体、5G等关键产业亦须顺应新竞合情势，利用台湾半导体产业聚落优势以及庞大的未来需求，积极促进业者投资半导体先进制程，内外垂直整合设备与关键零组件，始能提升竞争力。包含协助设备及材料外商在台扩大投资建置在地供应链，以持续完善半导体供应链生态系；并辅导引进台湾设备零组件及材料业者提升制造技术，打造最高品质规格产品，逐步提升半导体设备及材料自主性，以强化台厂在全球供应链的竞争优势，成为世界上不可或缺的角色。

**刊头图（source：img.directindustry.com）