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台灣電鏡 開發華人首台工業智能電子顯微鏡

堅持到底的競爭力 深耕工業基礎技術 - 系列文章12
2019-11-29
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台灣電鏡 開發華人首台工業智能電子顯微鏡
(圖說: 林俊吉董事長帶著使命感,聚集了來自學界及半導體產業的頂尖人才創辦台灣電鏡儀器)
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台灣電鏡是華人第一家以研發製造桌上型電子顯微鏡為主體的公司,秉持著國家自造尖端儀器的MIT精神,提供領先市場的液態檢測電鏡技術,並以專業、客製、智能的工業微檢測系統,為更多產業帶來新的應用價值。

台灣電鏡的誕生,意味著產業的巨變。就像個人電腦興起終結大型電腦的時代,桌上電腦走入辦公室與家庭,揭開了科技巨變的序幕;台灣電鏡儀器也以體積小巧的電子束檢測儀器,顛覆了過去昂貴的電子顯微鏡市場,將科學精密儀器帶入民間,讓資源有限的中小企業不需要建置昂貴的微奈米檢測實驗室也能獲得精密的檢測成果。

一個不到20人的團隊,聚集了來自學界及半導體產業的頂尖人才,「大家都是帶著使命感而來。」台灣電鏡董事長林俊吉笑著說。

身為臺灣第一家研發製造電子顯微鏡的公司,台灣電鏡的目標是結合臺灣製造優勢,提供從設備到製程改良的整體解決方案,成為產業升級的重要推手。

產官學三方合作,催生首家自製電鏡品牌

電子顯微鏡是許多科學研究及工業製程的重要基礎量測設備,可提供較一般光學顯微鏡更高的放大倍率,獲取更清晰的影像,舉凡半導體產業、材料分析、生物醫學等領域,都必須經由電子顯微鏡來掃瞄、檢測精密零件,以及複雜的製程動態過程,掌握物質的實際狀況與變化。

過去,精密電子顯微鏡技術大多掌握在德、美、日等國際大廠手中。2012年,臺灣終於出現第一台由國人自行研發生產的電子顯微鏡,幕後的推手正是台灣電鏡儀器。

「這可說是產官學三方合作的成果。」林俊吉表示,台灣電鏡的核心技術衍生自清大陳福榮教授所指導的電鏡團隊,在工研院創新育成扶持之下,2017年鏈結了臺灣電子束晶圓檢測設備供應商漢民科技,在半導體設備的開發及服務經驗,投入小型化、成本低及高度客製化的桌上型液態電鏡技術,在發展歷史悠久的電鏡產業中,建立屬於自己的市場優勢

獨家液態檢測技術  獨步領先市場

副總經理黃祖緯是清大原始核心技術團隊的創始原老之一,自2006年就開始投入桌上型電子顯微鏡的開發,台灣電鏡產品的獨家技術「液態電鏡」,便是黃祖緯花了六年時間投入研發的成果。

黃祖緯解釋,傳統電子顯微鏡只能檢測真空狀態的固體材料,但是半導體、能源、生技產業所需觀測的濕性樣本結構,卻會因真空環境而毀損,因此,過去幾十年來廠商的做法幾乎都是採取將溼性財料烘乾,再放進電子顯微鏡觀測;或只能在實驗室用高倍率的光學顯微鏡進行檢測。台灣電鏡 開發華人首台工業智能電子顯微鏡(圖說: 台灣電鏡產品的獨家技術「液態電鏡」,是現任副總經理的黃祖緯花了六年時間投入研發的成果)

台灣電鏡突破過去電子顯微鏡無法觀測含水樣品的限制,而是用獨家研發的特殊薄膜封住濕潤、懸浮或流動性質的液態樣品,無須處於真空狀態,就能以一台儀器,直接檢測塊材、粉體、膠體、流體等多種類型材料的懸浮顆粒、漿料,甚至適用於金屬蝕刻電鍍等會產生化學變化的製程。

這台電子顯微鏡可應用在半導體、電子製程檢測、生技製藥與藥材檢測、能源電池、化工塗料檢測等領域,成為市場競爭的差異化優勢。

從學界跨足商業產品,須突破技術卡關

說起來輕巧,但是背後的難度卻是非常高。

林俊吉分析,要突破的技術有二。首先是電子束系統相當複雜,門檻極高,光是解決真空、調校、光源等問題,就讓團隊吃盡苦頭;由電子束系統延伸下來的液態檢測,則有許多不同於傳統電子顯微鏡等環境問題需要解決,應用層面極廣,也加劇了技術研發的難度。

想要突破這兩個難題,還是要回到學界與產業界的通力合作。當時清大陳福榮教授主持的電鏡實驗室已有超20年的歷史,對於電鏡技術有深入的分析及理論基累,並從儀器改善跨入儀器自製的領域,而液態檢測薄膜的專利正是黃祖緯在博士階段的成果。

儘管已成功開發出可檢測液態樣品的桌上型電子顯微鏡,但是想要將技術商品化,還是要回到產業的應用層面。「我們在學校做的是技術原型,最終回歸到應用層面,還是需要借助業界經驗來幫忙精準定義問題。」黃祖緯有感而發地說。

黃祖緯表示:「有些客戶的問題是要處理極度高溫;有些是處理腐蝕性材料;甚至是處理揮發帶有毒性的物質;我們可能做一次實驗,就會毀損要換一台機器。」

隨著應用層面不同,團隊必須一次又一次地投入除錯過程,即使投入大量人力及時間,最終還是很難將每一台電子顯微鏡維持在穩定良好的品質。

尤其台灣電鏡成立之初,主要提供學界研究所需的產品,一旦準備面臨商業市場,技術複雜程度便提高不少。

林俊吉回憶,當時接到第一個來自業界的商業訂單,原本預計4〜6個月就可交貨,但是研發團隊都是學界出身,對於產品商業化並不熟悉,組裝時出現許多不知道如何解決的問題,交期只能一直往後延宕,對於公司信譽及口碑影響極大。

為了改善此狀況,林俊吉透過人脈找到前漢微科廠長、現任台灣電鏡總經理鄭新基擔任義務技術指導,希望借重其精密電子顯微鏡應用的豐富經驗,協助團隊解決問題。台灣電鏡 開發華人首台工業智能電子顯微鏡(圖說: 現任台灣電鏡總經理鄭新基整合學界與業界經驗,協助台灣電鏡成功將技術商業化)

「學界只想要把東西做好,但是沒有想到HVM(大量生產)的問題。」鄭新基表示,當時最大問題在於每次調整組裝的參數,無法維持穩定,只要其中一個環境變數改變,就有高達幾百個細微之處要隨之調整,生產線的步調也大受影響。

鄭新基進一步表示:「但學界的優點就在於理論札實,也願意調整,只要提供建議,就可以很快嘗試執行。」學界與業界最終激盪出漂亮的火花,日後碰到相同的訂單,現在只需要一個半月就可完美交貨,這意味著台灣電鏡成功將技術商業化,做出符合市場需求,且品質穩定的產品。

結合臺灣製造優勢,創造全新市場

台灣電鏡的產品除了擁有小型化、成本低及獨家液態檢測技術的亮點,另一個優勢在於深入了解各產業需求,提供專業客製化、智能化軟硬體應用與調整,讓一台兩百萬的檢測設備,最終能夠創造出五百萬的產值。

林俊吉表示,電子顯微鏡產品歷史悠久,台灣電鏡做為市場後進者,很難直接與線上大廠競爭。「想要避免規格戰及削價競爭的壓力,就要從臺灣製造優勢出發,創造出全新市場。」林俊吉說。

台灣電鏡以新竹科學園區為根據地,方圓二百公里內都是潛在客戶,不同於其他國際大廠只是賣設備給客戶,挾著地緣、人才及技術優勢就近服務,台灣電鏡進一步成為客戶的「眼睛」,協助找出隱藏的生產環節問題,提供最佳整合性的解決方案。

此外,林俊吉曾是臺灣半導體產業第一個十二吋晶圓廠首任廠長,亦是采鈺科技與精材科技執行長,自台積電集團退休之後,仍與半導體產業維持緊密聯繫,無形中也替台灣電鏡帶來接觸潛在客戶的機會。台灣電鏡 開發華人首台工業智能電子顯微鏡(圖說: 台灣電鏡經營團隊齊心合力,結合台灣製造優勢,將持續以獨家液態電子顯微鏡為立基,推動台灣產業升級)

例如,半導體設備暨關鍵元件愈來愈精密,製造過程中很容易因為細微影響而出現問題,「過去就像瞎子摸象,一毀損就換新,但根本不知道問題出在哪裡。」林俊吉驕傲地說,「從前台積電同事找上我,希望幫他們解決製程問題,我們立刻將機台拆卸後進行檢測,結果不到一天就找出問題。」

台灣電鏡的客製智能化檢測服務,不只幫助客戶精準定義問題,更重要的是提升生產效能及產品良率。以七奈米晶片為例,假設一小時產能是一百片,一片晶片的價值是一萬美金,只要能夠節省一小時的除錯時間,就可為客戶省下一百萬美金的損失,「這就是我們能夠打入台積電供應鏈的原因。」林俊吉笑著說。

除了半導體產業之外,台灣電鏡也積極開發汽車、封裝、能源電池及其他需要精密檢測的產業。「尤其是中小企業,過去大多採用光學檢測,很多問題沒辦法精準觀測出來。」林俊吉認為,隨著中美貿易戰持續,許多臺灣廠商開始回流臺灣,想要維持競爭力,只有走向產業升級,林俊吉有信心地說:「而台灣電鏡,將是協助他們提升生產效能及產品品質,最堅實強大的後盾。」

頂尖的產學界人才齊心合力,結合台灣製造優勢,台灣電鏡將持續以獨家液態電子顯微鏡,穩占便利、成本低及客製化軟硬體加值服務三大立基,推動台灣產業迎向更寬闊輝煌的未來。


電子顯微鏡技術簡介
定義:科學研究及工業製程的重要基礎量測設備,提供較一般光學顯微鏡更高的放大倍率,獲取更清晰的影像
特色:小型化、成本低、獨家液態檢測技術,檢測樣品無須處於真空狀態,應用層面大幅提升影響:幫助客戶精準定義問題,進而提升生產效能及產品良率市場
成就:開發出華人第一家以研發製造桌上型電子顯微鏡
研發困境:客戶需求及應用層面差異很大,量產時需要調整組裝的參數,使其維持穩定

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