●2021 SEMICON Taiwan工研院攜手產業 以先進量測製程與軟性混合電子開創新商機
2021.12.28 19:30【EZway生活報報╱記者張俊豪╱綜合報導】
半導體科技大躍進！臺灣半導體產業是驅動全球經濟發展的引擎，受惠AIoT、5G、車用等多元領域的訂單效益，根據工研院IEK Consulting資料顯示，半導體產值已連續三年二位數成長，在2020年突破三兆元，預估2021年總產值將突破四兆元，經濟部技術處瞄準元宇宙（Metaverse）商機與5G等科技帶動的智慧生活趨勢，支持工研院在SEMICON Taiwan展中展出多項技術，並攜手國際半導體產業協會（SEMI）、正美、寰波、萬潤等多家業者，聚焦「軟性混合電子」、「晶圓精準量測」、「先進製程開發技術」能量，共同打造創新技術產品，為下世代產業發展及多元應用提前佈局，工研院也同時展出十多項應用成果與創新技術，搶攻下世代半導體新商機。
經濟部技術處表示，臺灣半導體產業位居國際重要地位，多年來透過科專計畫持續投入半導體先進設備及應用，推動精準量測及軟性混合電子等技術發展，鞏固半導體產業領先地位。隨著半導體在運動智能科技、精準量測、前瞻製程檢測上，衍生許多創新應用趨勢，如今已有重大突破。包括成功打造出「一體成形」、「超大面積」與「一道工序」的智慧中控台，達到薄型化、輕量化與適形化等多元需求；且隨著半導體晶圓製程已由三奈米進階到二奈米，技術處透過先進量測技術，全程以X光監控先進晶圓製程，將量測時間大幅縮短90%，確保半導體前段製程的良率與性能。未來將持續攜手產業佈局創新科技應用，開創下世代半導體在多元領域的發展應用，創造下世代半導體產業創新出海口。
工研院電子與光電系統研究所所長吳志毅表示，隨著國人運動風氣興起，以科技監測生理數據、甚至打造個人化的復健穿戴裝置已創造了大量應用商機，工研院在經濟部技術處支持下，以軟性混合電子關鍵技術科專能量，與國內系統廠、紡織廠與體育大學跨域合作，開發全國首見整合訓練與復能的複合式智慧運動護具與感測袖套等裝備，將運動訓練由「經驗學習」轉型為「智慧化科學數位分析」，加速運動朝科學化訓練發展，目前已與學界、產業進行試驗合作，可望讓運動更加智慧與精準。
工研院量測技術發展中心執行長林增耀指出，隨著AI人工智慧、AIoT智慧應用與5G時代來臨，帶動晶片運算效能與多工處理的需求，半導體製程檢測技術也需與時俱進，才能在達到量產規模的同時維持良率與品質。工研院在經濟部技術處支持下開發出先進晶圓量測技術，不但完美扮演「火眼金睛」，揪出半導體製程的瑕疵，更能符合前段製程突破與異質整合的市場需求，未來將持續與相關產業合作，共同開創下世代關鍵技術。
工研院機械與機電系統研究所副所長周大鑫表示，臺灣半導體產業已成為全球供應鏈不可或缺的一環，隨著半導體製程不斷微縮精進，相對應的製程設備與智慧製造等技術也成為關鍵因素，工研院在經濟部技術處支持下，以全濕式製程開發出全球首創「高深寬比玻璃基板電鍍填孔技術」，深寬比大於15領先產學界的4至10，能解決傳統乾式濺鍍製程與填孔易產生孔隙的問題，確保電訊與電力的傳輸品質，可望降低製程成本高達50%，目前技術已與國際玻璃大廠合作，並持續與國內封測與IC載板廠商合作驗證。
這次與工研院合作的技術業者中，寰波科技董事長黃柏川表示，寰波已投入生技醫療電子多年，隨著大健康產業與運動科技產業的興起，結合工研院技術能量，積極將智慧科技導入生技醫療，成功結合短波治療搭配綜合人體肌電訊號（Electromyography；EMG）指標，打造全球唯一的軟性複合式智慧護膝，兼顧運動防護與復能保健，搶攻智慧長照與運動訓練商機。正美集團執行長魏任傑指出，正美近年自印刷應用跨入汽車、醫療與能源產業，更加速電動車電池集電器與儲能應用領域的投資；透過軟性混合電子技術，此次與工研院共同開發高設計準確度模塑電子（In-Mold Electronics；IME）車用中控台互動模組，藉由整合印刷電子、熱塑成形、表面打件等工藝技術，突破機構與電路設計的極限，克服產品外型設計的需求，達到輕薄化及大幅增加可靠度，讓車載中控整合系統更智慧，開創新一代車用領域無限商業前景。萬潤科技董事長盧鏡來表示，面對半導體元件尺寸越來越小，更精準的量測設備檢測就是挑戰，萬潤看好工研院與半導體產業密切關係，雙方攜手合作以高度客製化機台切入臺灣半導體大廠先進封裝供應鏈，維持高良率與量產規模，希望讓臺灣半導體產業鏈在國際更具競爭力。
工研院為下世代產業發展提出2030智慧化致能技術，在5G、大數據、AI人工智慧與物聯網科技的輔助下，讓各式創新應用發展有無限可能，攜手產業共同推動產業升級，藉由跨域合作加速產業落地與創新應用，搶攻下世代新商機。
2021 SEMICON Taiwan工研院館在經濟部技術處支持下展出「軟性混合電子」、「晶圓精準量測」、「先進製程開發」共十多項技術成果，自12月28日至12月30日三天在臺北世貿南港展覽館一館一樓J2834攤位，歡迎參觀，亮點技術說明如下：
（一）軟性混合電子技術
1.非皮膚接觸式肌力感測運動袖套 全球獨創性研發促科學化訓練
為滿足居家復健與專業運動需求，工研院開發非接觸式耦合式肌力感測技術，即使隔著0.3mm衣服仍可連續即時監測，克服傳統電極黏貼皮膚造成過敏、壓迫等問題，提升長期穿戴的舒適性與便利性，動態演算法技術亦可彌補皮膚濕度變化造成訊號飄動及雜訊，目前已與體育大學合作，進行如揮棒、羽球等上肢運動科學化訓練，以無感量測促進科學化訓練發展。
2.複合式智慧運動護膝 全球首創訓練與復能 專攻精準運動商機
全球運動風潮的快速興起，帶動智慧穿戴、護具於運動科技領域應用日漸增加，為滿足各種護具在拉伸扭轉動作下仍能舒適穿戴，工研院與國內系統業者、體育大學開發全國首見的訓練與復能複合式智慧運動護膝，不影響使用者關節活動度，同時感測肌肉出力大小、發力時間與疲勞度等重要運動訓練指標，其中的軟性電路更可承受扭轉角度±30°、扭轉10萬次的壓力測試，大幅提升適用性及使用壽命。
3.高設計準確度模塑電子車用中控台互動模組 一道工序完美呈現客製需求
隨著電動車未來將成為智慧生活的一部分，車廠與民眾也越來越重視車內相關裝備，其中在車用中控台部分，工研院開發出模塑電子基材與線路設計補償技術，可將電子電路與自由造型塑件完美結合，在整合產品零組件後有效解決圖案變形問題，更突破既有模塑電子在凹凸曲面下無法同時生產的限制，將所有製程簡化為一道工序，同時降低生產成本並提高生產效率，滿足模塑電子車用內裝薄型化、輕量化與外觀造型多元化需求。
（二）晶圓精準量測技術
1.GAA製程前段X光量測技術 半導體前進二奈米最佳利器
提升手機、平板的運算速度與電池效率是科技必然趨勢，因此當半導體製程晉升到二奈米時，現今的鰭式場效應電晶體（FinFET）架構已不敷需求，閘極全環電晶體（Gate-all-around；GAA）製程將取而代之。工研院率先布局先進製程量測設備，以X光穿透多層環繞式閘極結構（GAA），更以原子級的高解析度監控，滿足量測前段製程奈米尺寸三維的複雜需求，讓量測時間大幅縮短九成，更能確保二奈米製程前段晶片的良率和性能，成為臺灣半導體的堅實後盾。
2.TSV孔深量測技術 實現高頻寬和低延遲黃金關鍵
隨著手機、平板電腦等行動裝置持續出延伸多元應用，對高頻寬和低延遲的需求也因應而生，因此將晶片垂直堆疊的封裝技術也成為關鍵。透過矽穿孔（Through Silicon Via；TSV）製程，可增加晶片堆疊的密度與效率，更可同步縮小晶片體積，達到節電效果。目前TSV晶片以蝕刻或雷射鑽洞來連接各層晶片並進行檢測，工研院率先將光波整形投射進孔底，將訊號轉化TSV深度資訊，較傳統量測速度快五倍，更可量測30以上的深寬比，未來可望搶進全球先進半導體量測市場。
（三）先進製程開發技術
1.高深寬比玻璃基板電鍍填孔及檢測技術 為製程把關不漏接
工研院的「高深寬比玻璃基板電鍍填孔及檢測技術」，由矽晶圓級封裝升級為玻璃面板級封裝，具有高深寬比、高品質及低成本三大特色，能確保電訊與電力的傳輸品質，目前已與國際玻璃大廠合作，協助半導體與電路板產業快速切入下世代生產製造，在工研院之2021工研菁英獎中，榮獲傑出研究金牌獎。
