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透明顯示器應用多 AMOLED透明度拔得頭籌
隨著多元應用場域的出現，透明顯示器的需求亦隨之提高。有鑑於此趨勢，工研院近日展示了最新的AMOLED透明顯示器研發成果。並進一步結合觸控與人工智慧(AI)功能，未來將能夠在博物館、商場、水族館、車站等等展示應用中大顯身手。
由工研院研發的AMOLED透明顯示器的穿透率已達71%，工研院電子與光電系統研究所經理陳恒殷表示，目前不僅是OLED技術能做到透明顯示，LED顯示器與LCD也能做到。然而，目前LCD透明顯示的穿透度大約只有10%，因此必須搭配強勁的背光才能正常顯示；LED顯示器則同樣能做到70%以上的穿透度，然而若要提高透明LED顯示器的穿透度，則必須拉開每個像素點的間距，進而犧牲顯示解析度。因此，對於戶外廣告看板應用而言，LED透明顯示器將有其施展身手的空間。但是在室內觀看距離較近、需要較為精緻畫質的室內顯示器應用，目前則是AMOLED技術最為適合。
工研院近日便展出了「動態虛實互動水族窗」，結合目前全球最高穿透率達70%的高透明AMOLED觸控顯示、「動態物件辨識」與「指向互動技術」，參觀者只要點向魚缸內有興趣的魚種，系統即可透過參觀者注視的方向和手勢做出判斷，在透明的水族箱上提供對應的互動資訊。
藉由透明顯示櫥窗展示實體，並於櫥窗上依照消費者的需求提供互動式資訊的方式，創造使用者直覺化的資訊體驗，未來可廣泛的應用於商場與展場，同步的展示商品並精準的提供相關資訊；博物館內可同步介紹展示品的相關內容；交通運輸方面可同時提供駕駛與乘客交通狀況相關資訊等。
陳恒殷進一步說明，在未來將會使AMOLED透明顯示器往軟性邁進，並將進一步結合觸控功能，以符合更多應用場域的需求。值得一提的是，觸控功能通常必須外掛於顯示器之外，該觸控導入方式將會有害於穿透度。因此，陳恒殷也提到，往下一階段技術開發的路上，必須要把71%穿透度維持住是最重要的任務，也是未來的挑戰所在。
工研院電光系統所所長吳志毅表示，顯示器在未來將融入更多生活場景，扮演人機互動上重要的角色成為我們日常中無所不在的生活介面，並以摺疊、透明、捲曲、任意拉伸等方式，結合AI、視覺、語音辨識等功能，創造多元的終端應用。
滿足短小精悍需求 PMIC朝高整合/高效/高靈活發展
消費電子產品紛紛採用更高效能的應用處理器和SoC，不僅運算能力越來越高且體積也越來越小，而消費者也希望電子產品能具備更長的工作時間；為此，電源管理晶片(Power Management IC, PMIC)設計開始朝向高整合、高效率以及高靈活度發展。
Maxim資深市場經理Roger Yeung表示，越來越多消費電子產品採用高效能處理器來滿足虛擬實境(VR)、擴增實境(AR)、電競、深度/機器學習等應用需求，對提升電源效率和減小外形尺寸的需求也日益增高。因此，PMIC在設計上，不僅具備高整合、高效率及高靈活特性，還要穩定性高(Robustness)、低功耗、易於設計，以及低成本。
Yeung進一步解釋，現今市面上的電子產品體積越來越小，因此，PMIC在設計上的首要考量，便是如何實現高整合性，以縮小整體尺寸，降低消費性電子設備的電路板空間和元件成本。同時消費者又希望電子產品使用壽命能越久越好，也因此，如何達到高效但又低功耗、Low iq以維持Always on的狀態，是PMIC第二個設計關鍵。
而對於電子產品製造商來說，除了要打造高效、小體積、壽命長的產品滿足消費者需求之外，如何降低整體開發成本並加快上市時程，也是產品設計時的關鍵。因此，PMIC不僅要有高整合度、高效率，同時還須具備高靈活度的特點。
Yeung指出，一般要實現高整合度，代表整個IC會有許多組的Channel，而要控制每一組Channel的時序，基本做法都會加掛一顆微控制器(MCU)，但這樣也使設計和操作更複雜；也因此，該公司便使用供電順序管理器(FPS)代替MCU，進行時序控制；如此一來，除了降低操作複雜度之外，且由於控制主要是由FPS負責，不太須要再加掛MCU，也因而降低設計難度，加快Time to Market的時間。
Yeung說明，總而言之，電子產品持續朝高運算、小體積、低功耗發展，PMIC也因此須具備更高的整合度、更高效能和高靈活性，而PMIC供應商也致力發展新一代解決方案，像是Maxim近期便推出新一代高效能PMIC「MAX77714」和「MAX77752」，可用於AR/VR、電競、無人機、機器學習等領域，滿足市場需求。
傳輸需求日漸提升 光纖車內應用即將引爆
各類交通載具上的資訊娛樂系統傳輸資料皆逐漸提升，因此近來民航客機、火車等較為大型的交通工具皆開始導入光纖，用以滿足乘客的高畫質影音需求。在未來，光纖網路也將逐漸導入至客運巴士中，各類車內的光通訊商機即將引爆。
安立知(Anritsu)業務暨技術支援部門專案經理杜建一指出，由於交通工具上資訊娛樂系統產生的資料量以及對畫質的要求越來越高，因此有許多廠商已經開始將民航客機、火車等大眾運輸交通工具上的傳輸介面光纖化。在未來，客運巴士中所使用的傳輸介面將是下一波導入的應用領域。
由於自用車體積小，車內資訊傳輸距離不會太長，故較難展現光纖傳輸速度快、資料量大的優勢。因此，目前的應用多是以大型的交通載具為主。更由於光纖系統在車內傳輸的應用普及率較低，若要導入自用車的價格恐將過高。然而，光纖通訊不但具備傳輸速度快的優勢，光纜的重量與成本也皆優於銅線，因此未來電動車依然有望成為光纖通訊的重要應用領域。
不僅是光纜的重量與成本優勢將成為導入電動車通訊介面的重要推力。杜建一也提到，在現今電信機房之中，換用光纜之後的電費開銷將是使用銅纜的十分之一。可以想見，光纜的節能特性也將成為電動車導入的一大誘因。
杜建一說明，近年來由於車聯網趨勢興起，許多在以往只會運用在手機設備、電信機房的通訊技術皆漸漸導入汽車應用之中，光通訊技術便是其中一例。更由於近年來車內的資料傳輸量逐漸增加，因此，對於提供量測解決方案的廠商而言，部門之前的分工已難如以往清楚分割；時至今日，車內引擎量測、電子系統量測，也同樣有許多監測訊號、感測器訊號、管理訊號必須回傳。正因如此，需要整合各類通訊模組在其中，該趨勢也大幅提升了量測儀器的挑戰。
培育數位化人才 西門子/北市技職教育體系擴大合作
台北市自2013年起領先全國，辦理海外技職教育見學團，並與德商西門子(Siemens)公司合作，連續六年為北市技職教育體系的學生提供柏林、紐倫堡教學技術中心及西門子自動化工廠的見學機會，藉由海外見學機會，提供學生專業技術學習及多元文化認識，促進技職教育向上提升。近日，西門子與北市府教育局共同簽署技職產學合作計畫備忘錄，西門子將提供更多資源，讓北市的技職教育體系能有更多機會學習德國技職教育在學校與企業間培育學生的過程，及企業對人才及素養的重視，並透過技職教育向海外先進國家學習與借鏡的經驗，放眼國際與世界技職教育接軌。
台北市自107學年度起辦理數位職人培育試辦計畫，採用德商西門子自動化教育合作方案SCE(Siemens Automation Cooperates with Education)，導入西門子機電技術一體化國際認證教學模式SMSCP(Siemens Mechatronic Systems Certificate Program)為主，針對臺北市技職學生做國際化數位製造的職人培訓，課程結束即安排至西門子合作的相關企業見習，將理論與產業實務結合從做中學習。透過此試辦計畫，預期能有效為臺灣目前對縮短學用落差的重視，協助技職學校建構國際化教材，並紮實累積自動化領域的實務經驗，不僅對學校未來在數位製造課程的規劃和執行有相當大的助益，更強化臺灣工業數位人才技術實力和競爭力。
西門子台灣總裁暨執行長艾偉表示，升級產業以永續國家競爭力是各國發展首要策略，其中創新技術至為重要，但培育專業人才亦是關鍵。西門子相當重視人才培育，長期與全球各國政府教育機構產學緊密合作，增進技術知識與產業無縫接軌。台灣西門子十分榮幸能與北市府合作數位職人培育試辦計畫，攜手強化產學鏈結，提高臺灣技職人才的國際就業力。北市教育局長曾燦金則認為，專業與技能相輔相成，需要大量資源與時間的付出，未來工業4.0專業人才培育是相當急迫的，感佩台灣西門子積極投入資源，與本市一同進行技職人才扎根培育，希冀產學合作方案能為台灣培育出更多優秀技職人才。
先進製程發展熱潮延燒 新材料開發挑戰接踵而來
為滿足在產量、可靠度及性能方面等要求，先進製程對特用化學及新材料需求大增，對此，英特格(Entegris)副技術長Montray表示，像是在薄膜沉積(Deposition)、過濾器(Filter)和運送晶圓的晶圓傳送盒(Front Opening Unified Pod, FOUP)設計、要求都有所改變，促使半導體材料商的開發挑戰也日漸增加。
Montray指出，過往28奈米以上的製程，在進行薄膜沉積時，多使用液體化學材料；然而，隨著製程走到10奈米以下(如7、5、3奈米)，不僅所使用的材料越來越稀有，也從原本的液體化學材料轉變成固體化學材料。也因此，對於材料商而言，要如何將固體化學材料氣化，並且在晶片上呈現均勻的薄膜層，而不是厚薄不平均導致晶圓良率降低，是一大挑戰。
另一方面，10奈米以下的先進製程對於雜質過濾的要求也越來越高，晶圓廠必須導入效能更強的過濾、淨化產品，才能確保半導體晶圓不受汙染，提升生產良率，也因此，過濾器的純淨度勢必得再度提升。
Montray說明，從28奈米走到7奈米，產品的金屬雜質要求須下降100倍，汙染粒子的體積也必須要縮小4倍，而隨著製程走到10奈米以下，對於潔淨度要求只會愈來愈嚴格，例如28奈米晶圓可能可以有10個污染粒子，但7奈米晶圓上只能有1個。也就是說，為因應先進製程，過濾器必須更乾淨，這也意味著材料商必須花費更多的時間設計產品，確保更高的潔淨度。
除此之外，晶圓運送盒也因先進製程而產生新的需求。Montray解釋，當晶圓擺放至晶圓運送盒當中時，不代表馬上就會運送，可能會經過一段時間待所有準備就緒後才開始運送(約2~3小時)。也因此，在這段期間內，要如何確保盒內環境對晶圓不會有所影響，便是研發晶圓運送盒時須考量的關鍵。
Montray指出，特別是採用先進製程的晶圓，其薄膜層非常薄，對氧氣十分敏感，很容易被氧化，也因此，晶圓運送盒的設計重點便在於如何實現更嚴格的「汙染控制」，也就是要有更緊密的密合度、更高的排氣、充氣效果，使晶圓在運送過程中不至於產生損壞。
總而言之，半導體持續朝向先進製程發展，連帶使得新材料開發的挑戰逐漸增加，也因此，英特格不斷提升其技術能力與業務版圖，像是在台灣技術中心引進KLA SP3晶圓檢測系統，讓該公司在台灣的晶圓檢測能力擴展至19奈米，得以自行產出晶圓缺陷的數據，以引導新產品開發及改善產品性能。
固態電池導入電動車再等5年 模組化儀器為量測對策
車輛電動化已成必然趨勢，為求更高續航力與行車安全，固態電池的研發已成大勢。然而，在固態電池大舉導入之前，其電池在短時間內依然是主流。在此階段，模組化量測儀器將能符合現階段相關製造廠商之需求。
國家儀器(NI)技術行銷經理吳維翰指出，自電動車發展初期至今，皆是以使用鋰電池為主；儘管鋰電池技術成熟並具備足夠蓄電量，然而由於其內含電解液的材料特性，當遇到車禍時，電解液燃燒將會釋放大量有毒物質，因此有非常高的安全風險。
有鑑於此，固態電池由於其體積小、較安全、充電量大的特性，可能成為未來趨勢。預計在未來3~5年將會出現顯著的進展。儘管目前固態電池的製程還未穩定，尚未進入量產階段，固態電池檢測規範亦尚未落地。
吳維翰指出，鋰電池的價格將隨著採用率提高而逐漸下降，到了2025年時，鋰電池的價格預計將達到2010年價格的十分之一。因此，在固態電池成熟並量產之後，成本也將逐漸降低，進而帶動在電動車領域的滲透率。
然而，在固態電池電池正式量產之前，相關供應商依然必須滿足目前的鋰電池量測要求，然而面對3~5年後即將面臨的固態電池大趨勢，也必須要開始布局。吳維翰認為，電池的測試項目不外乎結構相關測試(高溫、低溫、震動等測試項目)與電氣相關測試(高速充放電等測試項目)，因此，在此新技術研發階段，便相當適合導入模組化量測儀器。模組化儀器之優點在於能靈活應變不斷變動的測是規範，並能依照不同國家的法規要求調整。
AIOT市場如日中天 2022年半導體產值達300億美元
物聯網是未來重要產業一股強大的驅動力，而在這股動力上加上AI燃料，使得AIOT發展商機水漲船高，其背後所搭載的半導體技術基礎，將進一步加速智慧家庭、智慧穿戴、智慧製造、智慧建築、智慧城市與自駕車等各種領域的興起，台積電表示，2020年針對特殊應用與邏輯分析的半導體元件產值將高達300億美元，成為促進AIOT發展的關鍵推手。
台積電物聯網業務開發處資深處長王耀東表示，不同於先前高成長的產業，如電腦與智慧手機應用，物聯網產業沒有具體的外觀造型規格或形態，而是廣泛滲透於智慧電表、智慧音箱、智慧穿戴裝置等應用的產品，其每年成長率預計將高達20%以上，將可促成半導體產業一年GDP成長率約2~3%。
另一方面，台積電創辦人張忠謀先前更是大膽預測，未來10~20年半導體產業年成長率5%～6%的數字，仍然高於世界的GDP成長率，這也意味著物聯網的潛在商機值得期待。不過以王耀東的觀點來看，他認為物聯網20%以上的成長，對於新興領愈來看並非快速，仍須其他因素促成它更快速成長。
王耀東談到，過去智慧手機剛起步時，每年成長率就已超過幾十個百分比，相較於物聯網20%的成長比例還要高出許多，故目前物聯網應還處於萌芽階段，即便物聯網已歷經3~5年時間，但仍有許多未發掘的機會等待業界推動起來。
事實上，物聯網生態系統在半導體製程技術與終端裝置運算能力逐漸提升下，已將雲端人工智慧模型縮小化至終端裝置，由終端裝置進行初步的AI分析已成為重要趨勢，預計將刺激更多智慧與數據資料的產生，滿足各式各樣的AIOT應用需求。
整體而言，AIOT應用可分為兩個大方向，一種為語音AI，另一種則影像AI。從2018年年初CES展當中，即可看到語音經濟遍地開花的榮景，不僅是Amazon Echo，就連Google、Apple皆推出家用的智慧音箱，做為語音經濟的應用平台，滿足娛樂、音樂播放和語音操控等功能。
而影像AI部分，王耀東分析，目前電腦影像辨識的精準度已不亞於人眼辨識能力，搭配上AI機器學習的技術，可施行的應用領域也更加多元，包含交通監控、機器人、無人商店、無人機及人臉支付等，其達到的效果非常突出。例如Amazon Go無人商店結合電腦視覺辨識技術，自動追蹤顧客取貨消費行為，實現拿就走的消費體驗。相信未來影像與語音辨識結合AI的發展，將提供軟硬體供應商更多成長機會，同時帶動半導體需求的應用。
克服毫米波傳輸耗損 5G RF前端朝模組/IC發展
目前6GHz以下頻譜擁擠且可用的頻段相當破碎，為獲取更大頻寬，使得5G開始朝毫米波(mmWave)發展。然而，毫米波訊號具衰減快、易受阻擋且覆蓋距離短等特性，使得5G基地台與終端開發面臨技術挑戰，也進而影響天線與射頻(RF)前端的設計。
ADI通訊基礎設施業務部中國區策略市場經理解勇指出，5G大規模天線陣列技術，使之對於射頻元件的整合度、頻寬與成本具更高的要求。5G頻段包含6GHz以下的低頻頻段與高頻毫米波頻段，支援的頻段比4G LTE多且複雜，因此，若要達到5G RF性能指標要求，將為相關RF元件製程與電路設計帶來了更大的挑戰。
以往RF前端多採用離散式元件(Discrete Components)，透過印刷電路板(PCB)上的RF走線(Trace)連接收發器(TRx)、功率放大器(PA)、低雜訊放大器(LNA)及濾波器(Filter)等主被動元件。不過，隨著RF元件用量的提升，Qorvo產品行銷經理陳慶鴻指出，目前4G高階手機RF元件模組化已是必然的趨勢，而5G將更進一步加速元件整合的趨勢。其中，模組的型式包括封裝、低損耗板材SMT、軟板SMT等等，但不論採用何種方式都必須解決熱集中、高功率消耗的問題。
Anokiwave亞太地區銷售總監張肇強進一步說明，5G毫米波訊號易耗損、受干擾，為降低訊號在PCB傳遞過程中耗損，須將RF元件與天線整合在一起，以縮短RF走線。此外，隨著頻率變高，天線尺寸及每個天線間的距離都會大幅縮小，難以直接將離散式元件整合在天線間，因此須將RF元件加以整合。因應此趨勢，該公司利用矽製程技術將RF元件整合成四通道的毫米波IC，再將之與天線整合成模組，以解決訊號傳輸耗損問題。
此外，張肇強也談到，基地台散熱問題對於RF元件與天線設計是一大挑戰，過往毫米波雷達與波束成形等技術主要被運用在軍事國防，尺寸與成本都並非設計上的主要考量，因此若要運用相關技術實現商用基地台，除了要克服尺寸問題，基地台散熱所帶來的龐大成本也是一大問題。而Anokiwave也嘗試從封裝來改善散熱問題，其第一代IC採用QFN封裝技術，但考量塑膠封裝散熱效果差，因此第二代產品改採晶圓級晶粒尺寸封裝(WLCSP)，在改善散熱問題的同時也能進一步縮小封裝體積。
8K液晶材料就位 穿透度提升15%效能更加倍
液晶面板無論是在大小尺寸的顯示應用上，皆是目前的主流，液晶層材料也持續推陳出新，以提升顯示效能。針對電視顯示器的8K超高解析度應用，材料供應廠商也已經針對該需求推出相對應的液晶材料，將背光穿透率提升15%之多。
台灣默克集團董事長謝志宏指出，8K對於液晶材料有更高的穿透度要求，目前該公司已與面板大廠合作，開發出8K電視顯示器專用的液晶材料，成功將穿透率再提升15%。
謝志宏進一步解釋，一般的背光源在穿透液晶層之後，往往只剩下10%亮度，因此若是液晶層的穿透度能夠提升，背光源所使用的LED數量與功耗便能降低，也進而能夠減少成本。
另一方面，謝志宏指出，不同於電視顯示器應用，行動裝置在使用時會有將螢幕橫擺、直放等由不同角度觀看的需求，對於廣視角的要求將比電視更高；因此，電視顯示器與行動裝置螢幕的液晶層材料亦有不同。然而，相同的是，無論在智慧型手機與平板電腦等小尺寸應用上，穿透率同樣是重要考量。在未來，無論是大小尺寸顯示器的液晶材料都將往更高的穿透度發展。
謝志宏以小尺寸螢幕使用的UB-FFS材料與FFS為例說明，FFS穿透度較低，目前以中階手機為主要應用市場；UB-FFS的穿透度較高、顯示效果較好，目前多運用於高階智慧型手機中。然而，儘管單就液晶材料而言UB-FFS成本較高，但由於較好的穿透度能降低背光LED等其他零組件的用量與成本，因此，UB-FFS其實能提升整體BOM Cost的競爭力。
謝志宏認為，儘管未來顯示技術將持續往MicroLED與OLED顯示器發展，然而由於TFT LCD產能穩定、成本較低，因此，在未來五年之內TFT LCD將持續為主流技術。默克也將秉持著好奇心及材料研發經驗，持續推展材料新應用，以因應5G、無人駕駛、智慧建築等未來趨勢。未來，默克也將持續研發新世代液晶材料，實現高色飽和窄邊框的精品顯示器，以呈現絕佳的視覺體驗。
K&S推MiniLED轉移設備 速度有望5倍提升
看好MiniLED背光未來為商機，半導體封裝設備廠商庫力索法(Kulicke&Soffa, K&S)於近日與Rohinni攜手推出MiniLED轉移設備PIXALUX。該MiniLED解決方案相較於傳統的單顆取放(Pick&Place)轉移方法相比，速度可以提升3~5倍。
Kulicke&Soffa(K&S)集團高級副總裁張贊彬說明，目前傳統的LED背光電視大約使用50顆LED，然而隨著MIniLED於背光應用的普及，LED背光數量將提升至2萬顆以上。因此，將需要更有效率的轉移方式。PIXALUX解決方案一秒能夠轉移50顆LED晶粒，轉移速度是Pick&Place方法的3~5倍，更重要的是，該解決方案能夠在轉移過程同時完成目揀(Sorting)程序，為轉移節省更多作業時間，進而降低生產成本。
Rohinni副總裁Brad Telin則指出，目前該解決方案可以做到100×100微米(Micrometer, ㎛)尺寸晶粒的轉移工作，並且良率可以達到99.9999%。在未來，也將隨著MicroLED的發展持續推進該轉移技術，期望能在縮小晶粒尺寸的同時維持其轉移良率。
Telin進一步提到，事實上目前PIXALUX設備已能夠做到50微米MicroLED晶粒的轉移，在MicroLED的技術發展中，主要的技術局限依然在於晶粒製程的技術能力，而非轉移設備。因此，只要晶粒廠商能夠量產MicroLED等級的晶粒，PIXALUX就有能力轉移。在未來3年將會是MiniLED的技術開發關鍵時期，並將由大型顯示器優先開始導入MiniLED應用，該市場也將是PIXALUX最初實現的應用範疇。