alexa
置頂

安堉創新 掌握MOCVD技術就是掌握未來

堅持到底的競爭力 深耕工業基礎技術 - 系列文章17
2019-12-10
瀏覽數 55,500+
安堉創新 掌握MOCVD技術就是掌握未來
(圖說: 安堉創新總經理傅振昌及其團隊成員,自工研院時期就投入MOCVD的噴灑頭與製程設備優化軟體的研發)
分享 Line分享分享 複製連結

Micro LED未來將成為顯示技術主流。但LED製程機台的關鍵零組件多掌握在原廠手中。安堉創新研發國產自主硬軟體設備,讓臺灣LED廠商掙脫原廠束縛,打開未來新局。

細心感受,你會發現世界樣貌愈來愈不一樣,車上的行車輔助、娛樂系統變多,手機變得很聰明,傳輸速度更快、更省電,還可以用臉部解鎖。

未來呢?2019年開始,美、韓兩國的5G已經進入商轉,2020年開始會有更多國家加入;在此同時,尺寸只有現在LED百分之一大小的Micro LED技術,也將在未來幾年逐步成熟、進入量產,正式翻轉顯示產業,這些改變將帶來龐大商機。

無論是5G或Micro LED,甚至是半導體製程,都會應用到MOCVD技術(Metal Organic Chemical-Vapor Deposition,簡稱MOCVD,意即金屬有機化學氣相沉積技術)。在上游廠商蓄勢待發時,支援生產製造的下游廠商,準備好了嗎?

工研院新創事業,推動設備國產自主

由工研院機械所團隊獨立出來的新創公司-安堉創新,針對這個問題,似乎已經有了答案。

安堉創新總經理傅振昌及其團隊成員,早期服務於工研院機械所時,就已投入MOCVD的噴灑頭(Showerhead)與製程設備優化軟體(CyberEPI)的研發。

對工研院機械所推動新創事業來說,主要動機是基於國產自主,並解決業者產線調機困難問題。在技術上,則堅持磊晶是電子及半導體產業的基礎能力,無論市場如何變化,臺灣業者都必須完全掌握製程能力與差異化,因為唯有如此,才不致受限於外國廠商。

看準MOCVD未來的潛力商機與技術獨特性,傅振昌及研發團隊自2018年6月正式成立安堉創新,預備以MOCVD技術,在市場大顯身手。

掌握磊晶製程,擺脫受限國際大廠的困境

所謂的MOCVD,其技術原理是在設備內部注入特殊氣體,並透過加溫讓氣體起化學反應,產生金屬有機化合物,沉積在機台裡面的基板上,形成原子排列而且整齊堆積的薄膜,這也就是所謂的「磊晶」。

MOCVD除了是磊晶製程中使用的重要儀器之外,也是生產LED的主要機台,而其中,噴灑頭為關鍵零部件。

傅振昌分析,MOCVD對LED產業與化合物半導體都十分重要。以LED產業來說,目前市面上常見的LED,大多用於照明或裝飾,也有廠商做成戶外電子看板,不過這些應用,LED顆粒都相當大。
安堉創新近年來研發出全新MOCVD技術,讓臺灣LED產業得以透過軟硬體整合,減少產品成本與上市時程(圖說: 安堉創新近年來研發出全新MOCVD技術,讓臺灣LED產業得以透過軟硬體整合,減少產品成本與上市時程)

近年來,科技產業啟動Mini LED、Micro LED等新技術,讓LED顆粒更小。以Micro LED為例,體積只有LED的百分之一,體積小、反應時間快,加上具備自發光特色,有機會取代如今的LCD螢幕。

至於化合物半導體,是新一代高頻通訊元件的重要技術,未來5G所要求的傳輸速率更高,化合物半導體勢必成為重要零組件,市場也隨之快速擴大。

不管是Mini LED、Micro LED、化合物半導體,都需要透過MOCVD製造。傅振昌分析:「依照臺灣目前磊晶技術狀態,想抓緊未來龐大的商業價值與利潤比例,恐怕不容易有所突破。」

所幸,安堉創新近年來研發出全新MOCVD技術,將可突破此困境,讓臺灣LED產業得以透過軟硬體整合,減少產品成本與上市時程。

創新硬軟體設備,提高生產效能

安堉創新在MOCVD技術的突破點,從關鍵零部件-噴灑頭(Showerhead)開始,其原理像是家裡浴室的蓮蓬頭,只不過一個是噴水,一個是噴氣體。

MOCVD運作原理以氣體的化學反應為核心,氣體狀態是製程關鍵。現在的MOCVD機台,要混合兩種氣體時,是用兩個噴管同時噴出氣體,不過雙管的時間、氣量不容易拿捏。而安堉創新研發的MOCVD機台,則是使用同心圓管,由內外兩圈噴灑不同氣體,在氣體噴出瞬間就已均勻混合,金屬化合物的沉積也因此更均勻、良率更高,使用的氣體流量更比原技術少10%。

要讓化學反應一如預期,使沉積精準,所有條件都得到位,硬體只是其中一環,另一個關鍵技術是設備參數與配方。譬如:溫度、氣體壓力、氣體流量,各項參數值必須非常精準,配方也要最佳化,這項專業正是各磊晶廠競爭力所在。

不過,要培養此專業能力往往需要長時間累積,以目前狀況來說,磊晶製程人員要從MOCVD機台原廠所附的資料庫中,測試尋找參數與配方,時間上花費將近一星期。為解決時程問題,傅振昌團隊便開發出「可視化磊晶製程與設備優化軟體(CyberEpi)」。

CyberEpi的好處,是透過不斷運算過去晶圓廠中所累積的大數據,從數據與結果之間的關聯性,找出最佳值,再透過AI強化預估值。目前CyberEpi的預估值已可達98%精準度,大幅縮短蒐集資料時間,與之前從原廠資料庫逐筆判讀的做法相比,使用CyberEpi僅需要2小時即可獲取所需數值。

以關鍵零組件協助客戶舊機活用

除了大幅改善噴灑頭品質、縮短開發時程,安堉創新MOCVD技術的最大商業價值,在於掌握MOCVD關鍵零組件,使臺灣業者不再受制於國外大廠。

目前,多數臺灣LED業者使用的MOCVD機台,多購自國際大廠,噴灑頭通常內建於MOCVD機台中,一併送至產線。若因產線製程改變必須更換零組件,得耗費時間與原廠交涉,加上供應鏈多在歐洲,難以配合臺灣業者提供客製化設計,導致目前產線上的MOCVD舊機難以活用。

傅振昌指出,一部全新MOCVD機台售價將近新台幣一億元,對業者來說,不可能任意購置新機,處理舊機又是一大難題,若能導入安堉創新的軟硬體設備,讓舊機台得以活化使用,將為公司省下大量成本。

目前,市場的MOCVD總量,光臺灣就將近200台,再加上中國大陸的舊機,市場總值十分驚人。尤其Micro LED後勢看好,臺灣LED廠商投入發展勢在必行,因此,未來安堉創新的發展潛力十足。安堉創新MOCVD技術的最大商業價值,在於掌握MOCVD關鍵零組件,使臺灣業者不再受制於國外大廠(圖說: 安堉創新MOCVD技術的最大商業價值,在於掌握MOCVD關鍵零組件,使臺灣業者不再受制於國外大廠)

回想起研發過程,傅振昌分享:早期工研院機械所的技術團隊資源有限,甚至在沒有科專補助的情況下,團隊只能靠多年來一點一滴累積技術能量。這其中,還曾經歷中國大陸政府對LED的補助及傾銷,導致市場價格遽降的困境,加上Micro LED尚未被重視,各方對MOCVD技術前景並不看好,連帶增加研發困難度。

此外,MOCVD的模擬牽涉廣泛。譬如:各種物理化學的機制與反應的確實掌握,以及上百條方程式的參數設定、互相影響的因子釐清,都不是短期內可以達成。不過傅振昌也認為:即使困難多到數不清,不過為了協助臺灣LED與化合物半導體產業,實現設備國產自主的理想,團隊仍然咬牙克服所有挑戰。

眼光精準及執行力是成功關鍵

目前,安堉創新已握有多項軟硬體專利,技術也獲得全球肯定。噴灑頭模組在2014年拿到國家發明獎,CyberEpi軟體則在2017年獲得有科技產業奧斯卡之稱的全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)。

自成立至今短短兩年,噴灑器已有廠商採用,CyberEpi軟體為訂製出貨,目前則已接到2020年的訂單。

綜觀安堉創新的成功,除了扎實技術外,選對研發項目及高執行力,更是重要因素。譬如:噴灑頭是關鍵零組件,構造和運作極為精密,技術又掌握在歐美廠商手中,要有精準眼光與勇氣,加上強大的執行力,才能逐步突破研發挑戰,建立起競爭者難以跨越的門檻。堉創新已握有多項軟硬體專利,技術也獲得全球肯定(圖說: 安堉創新已握有多項軟硬體專利,技術也獲得全球肯定)

至於未來發展,傅振昌指出,LED業者現已展開行動,布局Micro LED與Mini LED市場,掌握生產設備的關鍵零組件,則是重要策略之一。而安堉創新除了持續強化MOCVD硬軟體技術外,也將透過現有設備,協助業者活化舊有MOCVD機台、縮短生產時程,即時抓緊商機,更能順勢切入MOCVD的國際供應鏈,讓臺灣在此產業的競爭力,往上提升到另一個層次。

金屬有機化學氣相沉積MOCVD關鍵軟硬體技術簡介
定義:是一種製備薄膜材料的技術
特色:混合兩種特殊氣體,形成化學反應,將反應物沉積於晶片表面,形成半導體結晶膜,進而製成半導體發光材料
影響:改善既有噴灑頭的品質與開發時程
市場成就:改善MOCVD噴灑頭勻度與氣體使用量,製程與設備優化軟體((CyberEpi))可將製程配方尋找時間由過去的2週縮短至2小時,同時藉由關鍵零組件的掌握,活化舊有機台,協助LED業者不再受制於國外大廠
研發困境:過去MOCVD為雙噴灑頭,氣體噴灑勻度不佳,安堉創新採用同心圓銅管內外圈同時噴灑氣體,第一時間融合氣體,並提升噴灑均勻度。此外,MOCVD製程配方尋找只能從原廠提供的資料庫比對配置,製程與設備優化軟體則透過大數據與AI,縮短最佳化配方組合配對時間

分享 Line分享分享 複製連結
製造業科技製造
您可能會喜歡