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IEK: 台湾智慧制造生态系规模底定 加速半导体等关键产业应用扩散
 

【CTIMES/SmartAuto 陳復霞 报导】   2018年11月15日 星期四

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在生产资讯连结与可视化、设备健康诊断与预测维护,及结合人工智慧、机械学习、与影像资讯的产业应用方案领域,已逐渐形成智慧制造应用焦点

台湾智慧制造相关产业生态系由公部门、公协会组织/联盟、研发组织、学术机构和标准组织组成。[source:IEK Consulting (2018/07)]
台湾智慧制造相关产业生态系由公部门、公协会组织/联盟、研发组织、学术机构和标准组织组成。[source:IEK Consulting (2018/07)]

根据工研院观察,现今台湾已发展出具规模的智慧制造生态系,并在机械、金属零组件、纺织、电子与泛半导体等关键产业加速应用扩散。工研院产科国际所机械与系统研究组经理熊治民表示,因应大趋势走向,国家与制造业的策略思考可从四大层面来看:如何克服限制因素提升产业竞争力?如何善用新技术与推动创新?面对消费市场成长与多元化需求,如何满足客户价值争取市场?如何透过国家政策措施激励和协助产业发展?

对台湾制造业来说,发展智慧制造应用方案与进行产业应用扩散,是协助产业转型与国家加速经济发展的重要契机。台湾已在过去多年来建立的机械、自动化与系统整合、资通讯硬体与软体产业基础上,形成包含产、官、学、研各界私人企业、组织与机构,以及透过多元化的互动模式,建构出具规模的产业生态系。

根据工研院IEKConsulting报告指出,构成智慧制造生态系核心的应用方案供应商类型包括:工具机、产业机械、机器人等生产相关设备制造厂商;感测器、控制器、滚珠螺杆、线性滑轨等关键零组件制造厂商;工业电脑、物联网硬体装置等硬体制造厂商;电脑辅助工程软体、制造与企业管理资讯软体、物联网与云端应用软体、巨量资料与人工智慧软体等软体开发厂商;生产、检测、仓储等自动化系统整合,以及设计、制造、管理等企业价值活动资讯系统整合厂商;物联网及云端服务、无线通讯设施服务厂商。

熊治民经理观察分析,近年来,智慧制造应用方案厂商与国内的研发法人,已针对机械、金属零组件、纺织、电子与泛半导体等关键产业,透过自主研究、产学研合作、国际合作等模式,推出众多具有实际产业效益的解决方案;特别是在生产资讯连结与可视化、设备健康诊断与预测维护,以及结合人工智慧(AI)、机械学习(ML)、与影像资讯的产业应用方案领域,相关智慧制造应用方案已逐渐被制造业者采用。

然而,制造业者(特别是中小企业)在导入与建构智慧制造应用方案时也面临诸多问题,包括企业需要发掘真实的营运生产关键问题,并探索可协助解决问题的智慧化方案;依据本身需求、资源(人力、财力、风险承受能力)与发展时程,评估(含技术与经济可行性)、选择适当的应用方案进行导入;掌握充分的技术与应用方案特性及外部合作夥伴资讯,以进行方案导入评估与决策。

半导体设备及下世代显示设备发展态势

台湾高科技设备是半导体与显示器产业的重要支柱。2017年,半导体与显示器产业的产值约3.8兆,影响这两大产业的关键因素都是在制程设备。2018年台湾高科技设备产业产值成长15%,约新台币1,900亿元。2020年产值突破新台币2,200亿元。工研院产科国际所资深产业分析师叶锦清观察,两大产业制程设备与关键零组件由美、日、荷为主要供应国,掌控超过75%,而韩国与中国大陆厂商因政府政策支持积极布局相关设备与关键零组件,然而中国大陆半导体设备自给率约15%,需求量远高於供给端,以及其制程约落後国际大厂五年以上,台商可把握机会切入市场。

半导体封装需求在近十年来一直由智慧型手机的需求所引领,更快的处理速度、更多的功能整合但却要更薄、更省电的IC晶片,叶锦清表示,IC封装技术朝向应用驱动和先进封装发展。随着万物联网的世代来临,未来会有更多的终端产品需求,例如:穿戴式产品、汽车电子、以及AI高效能运算等,都将引领着下一波半导体封装技术的进化。例如台积电未来研发计画以制程微缩、3D IC、特殊应用为主。

为降低晶片封装成本,各大厂均投入面板级扇出型封装(Fan-out panel level packaging,FOPLP)的研究与开发。然而,相较於晶圆级已成熟的加工设备和技术,FOPLP在制程加工技术与自动化加工设备匹配上,厂商仍在积极开发阶段。此外,在大面积制程时,亦容易在模封和重布线层有翘曲问题而降低良率,都是目前尚待克服的问题。

另一方面,以显示器产业而言,OLED为近两年来主要发展的技术,尤其在2017年APPLE旗舰手机采用AMOLED面板後,带动AMOLED的投资及采用热潮。然而AMOLED因产能、良率问题使成本居高不下;加上面板亦受限於有机材料本身容易受环境中,水氧条件影响而减损其寿命,因此采用无机材料的Micro LED成为业界目前研究的技术之一。而2014年APPLE收购显示技术公司LuxVue,更使Micro LED一跃成为关注焦点。

由於Micro LED的尺寸微缩、间距微小,Micro LED目前最大的挑战在於封装时,如何将微小且达数百万颗的LED,批次转移至PCB板(又称巨量转移Mass Transfer),并能精准定位?尤其加入全彩化後,需要同时间将R、G、B三种类型的LED转移。以一个4K电视面板为例,需要转移的晶粒高达近2,490万颗(3840x2160x3),当画素更高时,转移次数更是呈倍数增加,使其转移的时间及相应的成本明显升高,而以目前的转移设备来说,尚无法同时达到巨量、高速且精密的Micro LED晶粒转移。

關鍵字: 知的生産  生态系  封装技术  半导体  IEKConsulting 
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