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《科技與創新》安堉創新科技傅振昌 打造國產半導體設備供應鏈
台灣作為全球LED與半導體晶片生產重鎮,長期仰賴國外昂貴生產設備,不只讓成本居高不下,技術發展也因此受限。現在這個讓業界困擾已久的痛點,在工研院新創公司,安堉創新科技的創新研發下,可望有所突破。
工程系統出身,安堉創新科技總經理傅振昌(上圖中坐者)自美國學成歸國後,就進入新竹科學園區工作,後來到工研院任職,這一待就是10多年。在這段時間,他下功夫研究許多工具機與相關設備,發現國內半導體產業產值雖占台灣GDP比重高,但無論機組設備或是零組件幾乎都來自國外,很少是由本土自製。
「國外機械工藝技術能量都是累積多年而成,精緻度很難被複製,如果台灣現在沒有投入研發相關技術,未來只會更落後,」身處於強調創新與前瞻研究的工研院,激發傅振昌找出突破點的決心,第一步就從「有機金屬化學氣相沉積設備(MOCVD)磊晶設備」開始著手。
軟硬整合 活化舊有機台
MOCVD是LED與半導體產業最為重要且複雜的製程設備,其中氣體噴灑頭(Showerhead)更是決定MOCVD機台生產良率的關鍵零組件,當中就包含精密製造、流體跟氣體研究等尖端技術,而這些技術恰好都是台灣廠商的強項,「既然如此,我們何不朝這個方向試試看?」於是傅振昌便率領團隊,開始投身噴灑頭軟硬整合的技術研究。
經過多年的潛心鑽研,傅振昌與團隊研發出「氣體噴灑模組」,裝入既有的MOCVD設備機台進行製程測試,能讓磊晶品質有效提升,關鍵就在於將2種氣體噴灑在基板上形成磊晶的方式。傳統噴灑頭是以雙管同時噴出,團隊研發的創新噴灑方式則是利用一個同心圓管,分成內、外雙圈來噴灑,氣體沉積形成的表面分布均勻,讓終端產品的亮度與光譜效果更勝以往。
與之搭配的軟體研究也大有斬獲,原本MOCVD設備就像是個黑盒子,磊晶人員將所有材料放進去後,只能等待最後結果出爐,傳統作法就是一直試、一直試,從錯誤的結果中調整溫度、壓力、流量與轉速等各項生產參數,耗費材料與人力不說,往往還要花上1到2周時間,才能試出「可能是最佳配方」的結果。為了改善尋找最佳配方的效率,傅振昌與團隊開發出「可視化磊晶製程優化軟體」,可實際觀測MOCVD腔體內的熱流層與氣流層變化,協助磊晶人員找到最佳化製程參數,就像把「黑盒子變得透明」!不僅製程準確性提高,更將開發時間縮短為2小時,這項頂尖技術,讓團隊在2017年獲得素有科技界奧斯卡獎之稱的「全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)」的殊榮。
開發LED終端產品 用實力說服客戶
「創業本來不在我的人生規劃之中,」傅振昌表示,工研院的工作環境理想,是創新研發者的天堂,但團隊鑽研MOCVD研究長達7、8年,技術實力頗受肯定,產業也有所需求,若是就此中斷非常可惜,加上這項技術對於台灣未來發展Micro LED、Mini LED都相當有利,「如果因為我們的解決方案能讓台灣在LED產業再創高峰,就不應該錯過這個機會。」
多方力量促成傅振昌走上創業之路,2018年6月安堉創新科技成立。而自公司成立1年來,團隊也持續研發MOCVD另一個關鍵零組件-加熱器(Heater),以求精準控制溫度,除了優化製程系統軟體,更加入人工智慧與大數據等技術,並針對材料部分進行研究,研發的腳步從不停歇,就是要讓做出來的磊晶品質更上層樓。
傅振昌進一步表示,現行MOCVD設備若老舊只能整台淘汰,但一台往往動輒數千萬元,所費不貲;而安堉的軟硬體整合模組解決方案,較外商品牌設備購置成本節省10幾倍,廠商不僅不用花大錢重建生產線,舊有設備也不用束之高閣,直接升級就能製作出Micro LED或Mini LED等級產品,相當符合經濟效益。
照理來說這樣划算的設備,對國內磊晶廠商而言可說是「大利多」,「起初我們很有信心,覺得研發出來的模組表現好,一定很好賣。」然而在勤跑潛在客戶之後,傅振昌才發現完全不是那麼回事:無論他們再怎麼強調模組功能有好、可以省下多少,廠商還是滿肚子疑問,「對客戶而言,品質穩定設備或零組件才是最重要的,突然要更換新模組,對投資龐大的半導體業來說,風險大到難以承擔。」
「不如我們就做給客戶看,」傅振昌在股東支持下,用自己的解決方案在工研院內打造小型的FAB廠,製作出品質優異的UVC LED及Mini LED晶片,更進一步以UVC LED做出第一款消費性產品「UVC LED行動殺菌模組」。經此模組照射過的物品,紫外光能有效破壞細菌的基因,使其無法複製,殺菌效果高達99.9%。安堉還開發了專屬APP,不用送檢驗,可以立即看出使用前後的細菌量,在居家與醫用市場都深具潛力,也讓客戶看見安堉解決方案的優異性能。
企業定位清晰 助本土機械廠升級
從研發人轉換成經理人,傅振昌一路走來可說是披荊斬棘。早在創業之初,他就認定安堉未來是以LED與半導體產業為目標市場勇往直前,而自己的角色則聚焦在技術層面,並效法台積電創辦人張忠謀,扮演好專業經理人,誠信地對待投資者與客戶,讓大家都能獲利,也促使整體產業向上提升。
傅振昌表示,創業後接觸到許多本地優秀工具機與機械廠商,這些中小企業的隱形冠軍,均期待有產業升級的機會,如今安堉與這些夥伴合作,除了能協助其切入半導體業設備製造的供應鏈市場,也希望能藉此翻轉半導體業者長期非買外商設備不可的現象。安堉現正積極申請進駐竹科園區,準備打造自己的Fab廠來證明實力;技術上則持續與工研院合作,開發MOCVD關鍵零組件。
安堉是以MOCVD關鍵零組件為技術核心,如果能打進外商設備廠零組件供應鏈,豈不輕鬆許多?傅振昌認為長期來說並不排斥,但這樣做公司成長性有限,他有更遠大的目標:「安堉不光是要跟國外設備商比,更要開發自家LED終端產品,進一步行銷全世界。」堅定的眼界,似乎已經預示,一個台灣本土產業的明日之星,正在慢慢崛起。
安堉 快攻LED設備 優化製程 奪科技大獎
經濟日報每周日推出「隱形冠軍」系列報導,介紹台灣成功中小企業的發展故事,這些企業大家未必熟悉,但他們正在譜寫一頁傳奇,或許將有機會成為下一個在全球發光發亮的台積電。
安堉創新科技去年才從工研院分割獨立,產品專攻LED產業核心關鍵設備,也就是有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)機台中的氣體噴灑模組(Showerhead),而且還搭配自行開發的軟體系統,協助客戶找到製程參數的最佳配方。對於安堉而言,不只希望產品滿足客戶需求,更希望後續獲得原廠青睞,在台灣與合作夥伴共同建立本土供應鏈。
安堉總經理傅振昌表示,目前產業界對於半導體上下游供應鏈的投資意願很高,但對於上游關鍵設備的投入與關注相對少。在LED生產線中,最重要的設備就是MOCVD,這攸關晶粒的品質,目前主要供應商只有美國、德國的兩家廠商,日本廠商的設備出口更受限制,陸廠近年則是在小尺寸腔體的MOCVD設備方面取得一些成果,台灣相關廠商較少。
傅振昌出身工研院機械所,研究精密機械系統相關題目已有七、八年。他提到,工研院重視基礎工業技術扎根與發展,鼓勵去做大家不敢做的事情,氣體噴灑模組對於MOCVD機台的產出表現很重要,當初評估後認為有能力去做,且MOCVD氣體噴灑頭等相關零組件通常都是由原廠的歐美供應商製作,因此選定MOCVD的氣體噴灑頭研究切入。
在MOCVD機台出貨時,氣體噴灑模組已經建置在內,傅振昌簡單解釋,家中浴室的蓮蓬頭通常拿來噴水,而MOCVD的噴灑頭則用來噴出氣體,是設備中重要的關鍵零組件。既有設備如果要噴灑兩種氣體,在基板上形成磊晶,是採用雙管同時噴出的方式,但安堉的方案則是兩種氣體利用一個同心圓管,分內外圈來噴灑,混合效果較好,氣體沉積所形成的表面會更為均勻分布。噴灑頭的設計會影響表面的均勻度,進而影響最終產品的品質、亮度或光譜等。
傅振昌舉例,這就好比射箭時要兩箭同時命中靶心,別人的方案是由兩個選手分別但同時射向一個靶,比較容易有錯失。安堉是由同一個選手同時射出兩箭,而且兩支箭在射出去的瞬間就合為一體,命中靶心的機率因此高很多。
傅振昌等人在工研院多年的努力,逐步展現成果,其MOCVD氣體噴灑模組獲得2014年的國家發明獎,後續其CyperEpi可視化設計驗證軟體,更在2017年獲得素有「科技界奧斯卡獎」之稱的R&D 100獎。
傅振昌說,他在工研院工作多年,如果不創業,其實可以繼續做到退休,但如此一來,苦心鑽研的技術就無法發揚光大,團隊也沒有更大的舞台可以發揮,甚為可惜,這是促使其從工研院分割獨立安堉的推力。同時,R&D 100獎鼓勵將技術轉化為商品,在技術開發過程中也得到很多外界的回饋,認為這值得投入生產,這則是促成安堉的拉力。
除了氣體噴灑模組等硬體,傅振昌指出,磊晶廠生產晶片所需要設定的參數,包括溫度、壓力、流量與轉速等,高達上百組,要找出「最佳配方」相當不易,這就跟做麵包一樣,從麵團配方、發酵溫溼度到烤溫都得講究,要先找到關鍵參數。
為了找尋關鍵參數,工研院開發出「可視化磊晶製程優化系統」的軟體,傅振昌說,這就像醫院的核磁共振成像(MRI),可讓製程人員先「看」到MOCVD腔體內的熱流層與氣流層變化,在軟體上先充分了解哪些是最佳製程參數,協助磊晶製程人員縮短產品實機的開發時間。
技術開發成熟之後,也評估國內產業界對MOCVD磊晶設備的氣體噴灑模組優化有迫切需求,可以考慮量產,且還有後續下一世代產品可開發,成立公司自然是適合的選擇。傅振昌說,安堉從工研院取得多項技術專利,該公司董事長李聖文對於工研院的技術能力深深認同,因此挹注資金成立公司,希望因應產業所需,並帶動設備供應鏈加速發展。
眼見LED業界的MOCVD設備長期倚賴國外供應商,傅振昌認為,關鍵零組件掌握在國外廠商手上,不利於產品升級與創新研發,安堉是技術自主,透過軟硬體整合平台,可讓設備廠縮短前期開發下世代關鍵模組的時間與成本。
傅振昌說,安堉提供客製化模組,可供磊晶廠現有不同廠牌的MOCVD機台使用,並整合MOCVD在地化供應鏈,降低製造成本,也能協助磊晶廠升級活化舊機,不用花大錢買新設備。
傅振昌認為,現在是化合物半導體應用起飛的機會到來,如5G通訊、車用電子、光通訊、電源控制、紅外線、健康照護、巨量資料、自駕車、Micro LED、UVC LED等,MOCVD是製作前述應用相關磊晶產品的關鍵設備,安堉基於人工智慧與大數據技術的核心,搭配台灣的硬體強項,未來有機會抓住商機。
安堉關鍵零組件 打開市場
安堉的氣體噴灑模組(Showerhead)是創新的MOCVD關鍵零組件,安堉總經理傅振昌表示,目前國內尚無相同設計可導入產業應用,與目前原廠設備零組件相比,性能更好、更具經濟效益,可讓使用的氣體流量減少一成,降低相關成本,也提升磊晶均勻性一倍,在不更動原先設計下,安裝容易,並可延長模組壽命,保養時間可從半年延長為一年。
傅振昌提到,安堉的可視化磊晶製程優化系統,能協助磊晶廠找到最佳化製程參數,縮短產品研發周期,相較之下,MOCVD原廠所附的資料庫,並不具備如安堉提供的磊晶製程預測功能。磊晶製程人員經由安堉這套系統,獲得製程參數的時程可從原先一星期,縮短到2小時。
安堉上述產品已取得多件相關專利,並與工研院持續合作,在用噴灑頭證明技術實力之後,後續開發MOCVD加熱器等零組件。
傅振昌表示,國外MOCVD設備商起步較早,安堉在策略上聚焦於噴灑頭、加熱器、磊晶軟體的軟硬整合技術,目前還不做整機技術,但彈性提供廠商磊晶模組的客製化設計開發,讓客戶有更多內部製程參數掌握度,可確保技術留在自家磊晶廠內。
對於MOCVD氣體噴灑模組的業務擴展機會,傅振昌表示,主要客戶鎖定磊晶廠、原廠設備廠及通路商等,短期內希望努力打入國內磊晶廠供應鏈,中期則期望能通過原廠硬體模組認證,如果成功打入原廠供應鏈,將是首家達陣的台廠,後續可進一步爭取參與成為新機台零組件供應商的機會。該公司明年也規劃與國外的終端業者進行Micro LED與UVC LED的產品應用交流。
至於可客製化的CyberEpi+AI軟體,安堉則希望擴展LED、無線通訊與太陽能等領域的客戶,並提供相關顧問服務。
安堉創新科技公司基本資料
2018年6月創立於新竹市,由一群工研院Spin-Off的磊晶專家所組成,專注於Showerhead裝置設計、模擬分析及可靠度等技術超過10年。
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未上市陳先生
目前是專業投資人 操作 股票 期貨 外匯 等多種商品
國立財金研究所 畢業
擁有多張金融證照(金融道德與常識、證券高級營業員、期貨、人身壽險、產險、外匯)
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