產業技術評析

一、智聯網的定義與應用
 

智聯網結合了5G、IoT與AI的應用，涵蓋的範圍不僅在室內/外通訊或人類與機器設備的溝通，也包括了雲端/終端以及車載系統之整體功能的發揮與動態/靜態的聯結。現今，雖然智聯網許多功能的落實主要是要靠軟體的指令來達成，但若沒有硬體的整合與發揮，軟體指令與動作是無法完成的。滿足智聯網系統的快速且有效的鏈結，模組化設計不僅是必要並且將很快成為趨勢，而模組化的構裝形同次系統的設計，亦將帶動先進構裝、電力電子與被動元件應用等以及相關製程技術與材料產業的需求。
 

集物聯網（IoT）與未來通訊（5G）以及人工智慧（AI）之大成是智聯網應用最佳的發揮。周遭中舉凡應用於智慧化家電的智慧家庭、應用於能源監控系統的智慧電網、應用於生產設備的智慧機械與智慧製造、甚至智慧自動化的智慧馬達，以及無人機或服務型機器人的智慧機器人等都是智聯網的範例，在交通方面除了有智慧車的駕馭外，也需要智慧號誌的疏通方可隨時讓交通一路順暢，並讓物流業能準確送達，而在具有智慧化的醫療方面還可以結合大數據資料儲存與分析做到遠具醫療的監控與預防，在智慧金融方面也可以做到智慧理財、智慧貨幣與電子支付的應用，更聰明的還有智慧教育等，未來的應用仍將不斷擴張。
 

資料來源：科技政策研究與資訊中心-科技產業資訊 (iKnow) ，IEK整理(2018/06)。
圖1 智聯網的應用。
 

二、模組化產品製程所需的元件/材料與挑戰
 

在智聯網次系統中每一項應用的發揮，除了每種動作需要有各司其職的感測器外，每個單位的功能運作都需要具備一套基礎的發射與接收以及運算或控制的通訊系統來完成，因此安放在終端產品，例如手機與家電、手機與電錶或其他相關的可攜式產品與設備中互聯所要求相通/相同規格的次系統或模組應運而生。然而，若要系統動作，任何一種應用能源的輸送與控制也是最不可缺少的次系統或模組，能源又分汽油與電力，可攜式產品主要以電力為主，電池為主要代表，而不同的能源輸送載體又有不同規格的控制系統。
 

總體而言，智聯網系統脫離不了五大類次系統模組與技術，包括：5G 基地台與終端產品用通訊相關模組(例如：射頻模組即RF模組與基頻模組等)，雲端高速運算與儲存用小型系統構裝(SiP) 與高頻/高速構裝材料與技術，感測器與控制模組，電力電子模組化構裝與應用，車載系統中電力與非電力模組化（傳統機械式轉電子式模組）及其相關之類比或數位構裝設計，而五大系統的模組形成又根據不同的載具需求也須搭配有各種不同的元件（例如IC載板、主/被動與功能元件等）與構裝材料規格或元件配方，在模組製造或封裝的過程才能順利充分發揮其功能與效應。
 

次系統模組化的挑戰是：如何在輕薄短小的有限空間內在搭配各種主/被動元件所設計的電路或高功率的電力電子電路下，以先進構裝技術產出模組元件。
 

對於生產一個系統模組產品而言，除了設計系統的研發外，當然就是封裝製程了，早期的封裝製程仍以組裝在較精密的印刷線路板上為主，最後再以模封材料密封完成，隨著手持式終端產品的普及化以及輕薄短小的要求下，傳統組裝在印刷線路板的等級與規格皆不敷使用，封裝用的基板也從組裝用印刷線路板因而演化至IC封裝等級的構裝載板，而從組裝技術演進到IC構裝製程技術，在系統構裝的產品中線寬/線距要求變窄以及零組件尺寸高度縮小、甚至考慮被動元件內埋，以滿足系統產品中信號有效傳輸或散熱等多方效益，因此系統模組化產品的構裝製程技術也因需要滿足上述電信效益而促使所需的元件/材料變成更嚴苛的挑戰。
 

三、國際大廠發展動向與模組產品整合策略
 

以全球前三大被動元件廠為例：全球第一大被動元件/電容廠商村田製作所(Murata) ，收購了LCP材料供應商Primatec的全部股份，其目的是佈局於5G通訊用天線模組。該公司也與STMicro、Broadcom合作推出各式物聯網用小型通訊模組產品或形成研發聯盟(SIG)，策略是藉由向外併購與內部研發，推出各式車用相關電容與電感產品。而從該公司生產的通訊模組營收比重達32.7% 已超越電容器產品的30.4% ，足可證明模組化或次系統產品發展已非常明確，目前該公司也正積極往物聯網(IoT) 領域拓展模組新市場，如汽車、能源與醫療等。
 

全球第二被動元件/第一大電感廠：日本TDK-EPC收購瑞士Micronas Semiconductor Holding，其目的是要擴大汽車及工業設備領域的應用市場。根據TDK表示，兩公司的業務具有互補性，TDK收購Micronas後，TDK將把磁傳感器業務，與Micronas的霍爾元件及電路設計方面的技術、封裝技術及經驗融合到一起，充分發揮乘積效應。2016年收購了Apple的陀羅儀感測器晶片供應商InvenSense，佈局在IoT的應用。之後又與Micronas購併ICsense，整合主動與被動元件，朝向模組化發展，此舉並有助於TDK擴展其感測器與致動器(Actuator)業務，進軍汽車和工業應用的智能感測器。TDK的策略是積極佈局物聯網感測模組市場。持續深耕汽車領域市場，發展各式車用感測模組。近年還因此與台灣日月光合資成立日月暘，以SESUB載板與構裝技術切入穿戴電子與IoT市場。
 

韓國的SEMCO是全球第三大被動元件廠，也是全球第二大電容廠商。2017年在菲律賓和中國天津兩地工廠增設智慧手機MLCC生產線，在釜山工廠增加工業和汽車專用MLCC產品線。主要策略在發揮集團內被動元件、PCB基板、模組等完整供應鏈，生產各式鏡頭、無線通訊、無線充電模組產品，佈局通訊與汽車應用市場。
 

四、我國產業概況與趨勢
 

我國產業從離散元件往模組化發展者，最早看到的是生產晶片電感的璟德電子，該公司以被動元件模組化為研發與生產，並以功能模組為銷售目標，種類多以無線通訊終端產品用模組為主。多年來在國內被動元件產業見到華新科不但往上游投資信昌電子以掌握材料的供應，還併購了多家同業以滿足一次購足的解決方案，雖然仍以離散被動元件為主，但已見到應用元件為其產品的組合。而國巨電子也不妨多讓，從2000年併購飛利浦被動元件廠，到2018年斥資220億收購美國Pulse Electronics，過程中除了滿足全產品的供應外，更強化在車用電子及工業市場的佈局，企業發展策略幾乎緊跟國際大廠的步調。
 

五、IEKView
 

智聯網的應用，所涵蓋的範圍極為廣泛，而為了因應未來大量且多樣、多功能系統模組化產品的需求，除了系統構裝(System in Package) 的技術需要不斷精進與自我突破外，涵蓋主/被動元件與sensor的整合以及電力電子的模組設計與上下游鏈結也需要加強緊密結合，國內相關的半導體構裝產業正磨刀霍霍的準備，被動元件產業也緊追國際大廠的策略腳步，為延續我國半導體構裝產業的競爭力、與不被大陸紅色供應鏈急起直追，建立國內先進半導體構裝材料技術、串連上下游產業、提昇我國的國際競爭力、是目前刻不容緩的任務。
 

(本文作者為工研院IEK執行產業技術基磐研究與知識服務計畫產業分析師)