結合定位感測技術與IoT,捷螺系統讓工廠變得自動又智慧
結合定位感測技術與IoT,捷螺系統讓工廠變得自動又智慧

隨著通訊技術不斷進步,低功率廣域網路(LPWAN)的出現使得萬物聯網不再是夢想,智慧工廠的概念應運而生。但是,想打造智慧工廠可不單倚賴通訊技術就能達成,因為通訊技術只是完成「傳輸」的功能,想使得工廠真正智慧化還必須要其他功能配合,「定位感測」即是其中一項不可缺少的技術。

台灣身為製造業大國,數量眾多有「智慧化」需求的工廠形成龐大商機。新創公司捷螺系統推出定位感測技術結合 IoT(物聯網)的解決方案,主動出擊瞄準工業 4.0。

定位感測技術為本 開展各項應用

捷螺系統成立於 2015 年,以定位感測技術聞名,並開發出一系列的產品及解決方案。目前,他們的發展主力則聚焦在製造業,針對合作企業提供工業 4.0 即時定位系統及自走搬運機器人。

為什麼製造業會對定位感測技術相關的解決方案有需求呢?捷螺系統創辦人暨總經理楊德洲解釋,台灣每年出產極大量的電子零組件,以半導體封裝廠裡價值高昂的晶元盒,如果能使用結合定位系統技術的自走搬運機器人完成搬運任務,不但能替製造廠大幅降低任務成本,更能減少因人為因素失誤出現的巨大損失風險。

應用捷螺系統解決方案,工廠端最主要能有三點益處:
1、掌握工廠內人員、物料、設備的位置與即時狀態,減少尋找的時間
2、替代人工搬運貴重原物料,準時地運送原物料,避免人員操作失誤造成損失
3、替代人工搬運危險物料或有害廢棄物,避免危害人員的事件發生

捷螺系統打造的機器人有別於一般機器人,一般機器人通常會建置導軌,雖然速度可以非常快,但是如果在 Layout(布局規劃)很大的工廠就無法隨時調整,要調整的話通常伴隨著大幅度的設備改裝。但是這樣的改變在可移空間較小的半導體封裝廠是不可能順利完成的,此時能感測定位隨之調整移動方向、位置的自走搬運機器人便不可或缺。

除了定位感測技術自走搬運機器人,團隊還應用定位感測技術開展出其他解決方案。包括室內定位系統(Indoor Positioning System)戶外 GPS 追蹤系統(Outdoor GPS Tracking)手勢控制解決方案(Gesture Control Solution)

楊德洲說明室內定位系統運作的流程稱為 Gyro Infrastracture,由兩項硬體設備及一套軟體組成,分別為 Gyro Locator(下稱 Locator)、Gyro Tag(下稱 Tag)及 Gyro WebView(下稱 Webview),其特色是能做到即時、無負擔裝配及多重裝置偵測。

Tag 有卡片形狀、感應扣等輕巧外觀形式,將其要裝配在想要監測、定位的物品或是人員身上,便會發送低功耗藍芽訊號由 Locator 接收,Locator 接收到之後會定位配戴 Tag 物件,再透過傳輸訊號送至 Webview,提供使用者蒐集數據及分析。使用者可以根據這些資料,思考後續應對策略,包括瞭解廠房內作業狀況、門禁/人員控管等。

2017年 2 月,捷螺系統也正式與推廣 Sigfox 物聯網技術的台灣營運商優納比公司(UnaBiz)簽署合作備忘錄,並將 Sigfox 技術應用至產品及解決方案,戶外 GPS 追蹤系統即是其中一例。使用者只要將 Gyro Sigfox-GPS Tracker 裝置在貴重物品或由人員、寵物佩戴著,便可以透過 Gyro Location APP 隨時追蹤位置,在 APP 上還可以設定 Geo-fence(地理柵欄),一旦追蹤器超出範圍便會主動通知 APP。楊德洲表示這套系統能應用在許多方面,包括人身安全追蹤或是貴重物品維護。

競爭核心、未來發展

感測定位技術誰都能發展、應用,捷螺系統有什麼信心不被競爭者追上?楊德州說:「的確,只要擁有定位感測技術,誰都可以能發展這些產品。但捷螺除了持續非展定位感測技術及演算法之外,最重要的是捷螺也有開發硬體,並耗費極大心力在軟硬整合。一般外面廠商多半有軟體技術沒有發展硬體,兩相比較之下軟硬整合就是捷螺的一大優勢。也當然別人在追我們也會努力跑,不會傻傻停住讓對方趕上。」

這樣的信心並非毫無依據,從捷螺系統一路以來拚得的成果,包括穩定的中國半導體封裝廠客戶、去(2017)年 11 月獲得台灣雲豹育成亞軍,都可以看出團隊正全力衝刺也被肯定。也許,我們可以期待工業 4.0 這波浪潮,捷螺系統能在其中扮演要角,將台灣製造業推向另一波高峰。

創業快問快答

Q:簡單分享創業至今以來的心得感想?
創業是一個資源與時間的競賽,需要專注並善用資源。也要永遠保持正面與積極,廣結善緣。

Q:產品需要客製化程度高,商業模式擴展是否不易?
物聯網與工業 4.0 的產品多多少少都是需要客製化的,雖然初期的推廣與擴散不易,但只要打入後,便會成為長期的客戶,公司會有長期穩定的維護合約收入。

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捷螺系統創辦人暨總經理楊德洲
圖/ 賀大新攝影

公司資訊

公司名稱:捷螺系統股份有限公司/GYRO SYSTEMS, INC.
成立時間:2015/10/15
服務名稱:工業4.0 即時定位系統 & 自走搬運機器人
上線時間:2016/9/1
團隊人數:17人
官方網站

本文授權自《創業小聚》,作者:許為傑

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晶片裡的「隱形守護者」!從車用、物聯網到AI人工智慧,看上峰科技如何靠I-fuse®打開新局
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在電動車的感測系統、物聯網中的無電池標籤,以及AI伺服器的高速記憶體修復技術中,都有一個極其微小、幾乎難以用肉眼辨識的元件,默默地發揮關鍵作用。它負責確保系統功能的正確運作,並保護資料的安全性。這個不起眼卻不可或缺的元件,就是「單次可燒錄記憶體」(OTP)。

想像一下,當你坐在自動駕駛的電動車裡,這台移動的智慧裝置正以每小時100公里的速度行駛。它的感測系統、電池管理與安全控制,全仰賴晶片裡的數十億個電晶體協同運作。然而在這些肉眼不可見的微觀世界中,有一個被稱為「功能保險絲」的關鍵元件,如果它的數據在出廠後因高溫或電壓變化而悄悄「跑掉」,將可能在高速行駛下可能造成無法挽回的危險 。

當晶片製程往先進節點發展,傳統OTP技術隨製程微縮而暴露出可靠度與壽命的瓶頸。過去在成熟製程表現穩定的方案,進入7奈米或更先進的製程後,讀取壽命竟從理論上的「無限次」驟降至僅能維持數秒,突顯現有技術難以因應先進製程需求,對需要長期穩定運作的車用與工業應用而言是不可承受的風險。作為矽智財供應商的上峰科技,正是專注於這項關鍵技術的代表之一,其專利OTP技術已被應用於車用電子、物聯網裝置、AI與高可靠性工業設備等多個領域,為全球客戶提供穩定且可持續的解決方案 。「我們的目標是讓OTP在先進製程中一樣可靠,甚至比以前更好。」上峰科技創辦人暨董事長莊建祥開門見山地說。

以電遷移取代爆炸,上峰科技重寫OTP的可靠性

不同於傳統電子熔絲(eFuse)依靠高電流「爆炸式」燒斷導體,或反熔絲(Anti-fuse)以高電壓擊穿氧化層,上峰科技的I-fuse®解決方案採用低於熔斷點的熱輔助電遷移機制。簡單來說,就是用較低的電流與電壓,讓金屬原子在導線內緩慢遷移並改變阻值,而不是粗暴地炸斷它。

莊建祥解釋到,不同於eFuse的「爆炸式」斷裂,I-fuse®的方式更像是一種「緩慢推動」金屬原子的遷移,過程溫和卻能精準改變阻值。因為沒有爆炸,自然就沒有金屬碎屑或自我接回的風險,編程狀態因此能長期保持穩定;而在過程中所需的電壓與電流也遠低於傳統技術,無需高壓電路與內建電荷泵,讓系統設計更簡潔、功耗更低。

他進一步談到,I-fuse®還能在讀取過程中模擬燒錄狀態,所謂的"假燒”,產生類似靜態隨機存取記憶體(Static Random-Access Memory, SRAM)的重複讀寫測試模式,對整個OTP區塊進行全面檢測,確保每一顆出廠的OTP在進入車用或其他高安全性應用之前,都已經通過完整的可靠度驗證,以達成"零缺陷”。過去十多年,I-fuse®已在多種製程節點完成驗證,包括成熟製程與高介電常數金屬閘極(High-k Metal Gate, HKMG)節點。2023年,上峰科技也曾宣布I-fuse®成功在12奈米鰭式場效電晶體(Fin Field-Effect Transistor, FinFET)製程完成矽驗證,不僅延續低成本與設計彈性的優勢,也證明即使在先進製程下,仍能以極小面積支援業界優異的低操作電壓,且無需額外光罩與電荷泵。

不過隨著製程微縮,金屬線寬與高度同步縮小,對爆炸式燒斷的OTP而言是嚴峻挑戰,卻讓 I-fuse®的電遷移機制更得心應手,莊建祥表示當線條越細,越容易在低電壓下完成燒錄,因此上峰科技有足夠的信心能直接從12奈米跨入7奈米,並規劃向3奈米、甚至環繞式閘極(Gate-all-around, GAA)與FinFET架構前進。

計畫助攻跨入7奈米,I-fuse®應用版圖持續擴張

上峰科技聚焦標準邏輯製程,I-fuse® 助力解決晶片製程轉換關鍵挑戰。
上峰科技聚焦標準邏輯製程,I-fuse® 助力解決晶片製程轉換關鍵挑戰。
圖/ 數位時代

而這次的跨越,正是因為有經濟部產業發展署推動的「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」(以下簡稱晶創IC補助計畫)協助。莊建祥坦言,對規模不大的IP業者而言,先進製程開發風險高、投入成本大,如果沒有外部資源挹注,很難同時負擔研發與驗證。「晶創IC補助計畫」不僅減輕了資金壓力,更讓上峰科技能集中火力解決7奈米製程的關鍵挑戰,包括更嚴格的設計規範與更密集的繞線限制。

「只要製程允許,我們的技術就能做。」莊建祥強調,I-fuse®採用晶圓廠提供的標準邏輯製程材料,不需改變製程或額外光罩,因此對製程轉換的適應速度遠優於其他OTP技術。「別人可能要花三、四年才能適應新的製程架構,我們幾乎可以無縫切換。」

OTP雖小但其用途極廣。在車用感測器中,它是確保不同零件出廠後能進行精準校正的關鍵;在 AI 伺服器與高速運算晶片裡,它能修補記憶體陣列中損壞的位元,延長晶片壽命;在物聯網無電池的裝置中,I-fuse®以極低讀取電壓(0.4V / 1µW)就能運作,適合能量收集環境。莊建祥更明確指出,I-fuse®未來將持續鎖定Wi-Fi裝置、微控制器單元(Microcontroller Unit, MCU)等對低功耗與高可靠性有高度需求的市場,與現有的車用與工業應用形成互補布局。

在全球晶片供應鏈中,OTP 是與輸入/輸出函式庫(I/O Library)、標準單元庫、靜態隨機存取記憶體編譯器(SRAM Compiler) 並列的「四大基礎 IP」之一,幾乎每顆晶片都需要。掌握這項技術,不僅是產品設計的靈活度,更關乎先進製程的導入速度與成本控制。上峰科技的策略是在穩固現有國際客戶基礎上,藉由「晶創IC補助計畫」加速進入7奈米,並持續向更先進節點前進。透過低功耗、高可靠性的 I-fuse®,讓臺灣有機會在先進製程OTP技術上,取得與國際一線供應商並肩甚至領先的地位。

「我們希望成為各種應用場景中,最可靠、最靈活的OTP解決方案。」 莊建祥說。從成熟製程到 7 奈米,從車用到AI與IoT,這顆小小的OTP正承載著臺灣在先進製程中的另一項關鍵優勢。

|企業小檔案|
- 企業名稱:上峰科技
- 創辦人:莊建祥
- 核心技術:專注於OTP矽智財的研發
- 資本額:新台幣2億元
- 員工數:46人

|驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫簡介|
由國科會協調經濟部及相關部會共同合作所提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」,目標在於藉由半導體與生成式AI的結合,帶動各行各業的創新應用,並強化臺灣半導體產業的全球競爭力與韌性。在此政策框架下,經濟部產業發展署執行「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」,以實質政策補助,於113年鼓勵業者往AI、高效能運算、車用或新興應用等高值化領域之「16奈米以下先進製程」或「具國際高度信任之優勢、特殊領域」布局,以避開中國大陸在成熟製程的低價競爭,並提升我國IC設計產業價值與國際競爭力。

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