3D細胞養成像「吸珍奶」,生德奈向全球藥廠證明MIT實力
3D細胞養成像「吸珍奶」,生德奈向全球藥廠證明MIT實力

製藥儀器是台灣新創鮮少切入的領域,不只因為需要深知藥廠的第一線需求,且競爭對手往往是西門子、博世等國際知名大廠。而生德奈卻突破了這兩大屏障,把台灣製作的製藥儀器賣進了日本、中國、歐美藥廠。

要了解生德奈的產品,必須先從製藥流程開始聊起。

從一杯珍珠奶茶,看懂生德奈的產品

製藥可以分為化學製藥及生物製藥兩類,主要差異在於製造方法。

化學製藥指的是利用化學方法合成,或是從生物中萃取出化合物,再用化學合成量產。大家所熟悉的阿斯匹靈(Aspirin)便是最知名的化學藥;生物製藥則是用基因工程、細胞工程等技術,利用生物體來產生基因重組蛋白和抗體,基因重組胰島素是最具代表性的生物製藥。

既然生物製藥是蒐集細胞所產生的蛋白或抗體,「養細胞」就成了重要的工作。

蔡承翰用只有一顆珍珠的珍珠奶茶來解釋,「奶茶就是培養液、珍珠就是細胞,透過刺激那顆珍珠(細胞),讓它產生抗體或蛋白質。」而生德奈的產品c.bird,則是能夠讓細胞「懸浮」在培養液中的儀器。如果細胞能保持在懸浮狀態,就能夠四面八方地成長(克隆),最大化細胞的產量。

但這件事情難在哪?要攪拌只有一顆珍珠的珍奶很容易,但當尺寸縮小到細胞等級,微流體的控制會受到表面張力、流動性的影響,並非像日常攪拌那麼容易。生德奈的c.bird是利用吸、放的方式,讓細胞保持懸浮狀態,「就是你一直用吸管吸那顆珍珠啦。」蔡承翰笑著說。

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生德奈的產品c.bird,是能夠讓細胞「懸浮」在培養液中的儀器。如果細胞能保持在懸浮狀態,就能夠四面八方地成長,最大化細胞的產量。
圖/ 蔡仁譯攝影

外資子公司混入台灣血

目前c.bird已經受到了多國藥廠的青睞,儀器進駐到了日本、中國、歐美的藥廠實驗室中。「老實講,c.bird有用,但可以更好,未來我們會整合可以調整酸鹼值、溶氧量的控制器推出第二代產品,去改善生物製藥細胞培養的環境。」蔡承翰說,而在最理想的構想中,希望儀器能替藥廠節省下2~4週的早期細胞篩選時間。

僅有2歲的生德奈,能夠打進製藥產業的高牆,蔡承翰的經歷是他們最大的資本。

4年前,他在德國弗萊堡大學攻讀生物醫學博士,「德國學界跟業界的接軌很緊密,我們實驗室已經誕生了4、5間新創公司。」當年蔡承翰的學長們共同成立了新創公司Cytena,針對藥廠需求開發儀器的新創公司,「他們在第一線觀察藥廠需求,也問我要不要轉研究方向,朝細胞培養的儀器前進。」聽取意見並成功畢業後,蔡承翰也成為Cytena的一員,要將研究成果真正轉成產品。

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將微流體控制應用於生物製藥的細胞培養,讓細胞能在懸浮環境生長。未來進行細胞環境的優化與調整後,實驗室能夠花更短的時間培養或篩選出適合的細胞株(較高的抗體/蛋白質產量)。
圖/ 蔡仁譯攝影

但蔡承翰想要回到台灣的心日益強烈,談有志回饋台灣或許是太過理想,想家才是強烈的主因。Cytena也理解台灣製造業強盛,讓蔡承翰回台灣成立子公司生德奈,但沒多久之後,瑞典生技公司、在納斯達克上市的CELLINK宣布收購Cytena。

「對我們來說那是最煎熬的時間點,公司架構在重組,我們必須向瑞典母公司證明自己的價值。」蔡承翰說。後續他與CELLINK達成協議,走新創公司的模式,由CELLINK領投,投時也在台灣募資。蔡承翰也順利找到了天使投資人,以及國發基金的投入,「合理啦,對母公司來說就是希望能夠加速產品開發,但我們就要被逼著長大。」

原先含著金湯匙的外資子公司,變成了混有台灣血液的新創公司,蔡承翰的夢想被逼著做更大,他認為生德奈擁有三個成功的要素。

第一是專業知識,微流體領域目前是百花齊放的狀態,有許多不同的流派,如吸管吸、放攪動細胞是一種方式,也有靠著離心力讓細胞保持懸浮狀態的技術,「這個領域還沒有絕對的標準,是我們的機會。」

第二則是瑞典母公司CELLINK的奧援,「CELLINK的銷售團隊遍佈在世界各地,讓我們能獲得藥廠第一手的回饋。」

第三是台灣製造業的強盛,蔡承翰舉起手中培養細胞的孔盤說,「在台灣,要找射出廠隨便就是10~20家,成本、技術、品質都很有競爭力。回來後我也接觸了幾家製造大廠,都很有心在醫療產業找尋機會,就算量不多,也願意幫我們製作。」

蔡承翰_生德奈執行長_2020_09_29_蔡仁譯攝-2
蔡承翰非常愛用珍珠奶茶來解釋生德奈的產品,而珍珠奶茶已經是在國際能夠代表台灣的標誌。他期望有朝一日,生德奈也一樣,帶著台灣的靈魂揚威國際。
圖/ 蔡仁譯攝影

Q:什麼是微流體?

做手機、電腦中的電路都希望能做的越小越好,醫療領域也一樣。在製藥的流程中,常常需要把一些湯湯水水(血液、藥)的東西輸送到其他地方,大量的水可以用蓮蓬頭,但超微量的水,各種條件就不一樣了,這就是微流體控制。

將流體微小化的直接好處,是可用較少的容量進行各種檢測,對於使用昂貴的生物檢體或化學試劑的檢測來說,成本能夠大幅降低。

生物製藥在進行開發時,需要從培養細胞做起,當場景縮小至細胞大小,自然也是微流體的控制範疇。

但當流體的尺寸大幅縮小,某些在巨觀下容易忽略的特徵會非常明顯,如表面張力的毛細作用效果會強化、流動不易等。舉例來說,一杯水在正常世界中很容易倒出來,但縮小到極小的尺寸後,反而完全倒不出來,也不容易受到外力攪動。

Q:製藥儀器、醫材是台灣製造業的機會?

協助德國Cytena尋找台灣的塑膠射出成型合作商時就發現,台灣相關的製造能力真的很強,只是對於外商而言,一開始不知道要找誰,有些台灣廠商甚至沒有Marketing(行銷)或官網,該怎麼讓外國人知道?我一直嘗試促成集團內的公司跟台灣廠商合作,做這件事情對我的營收沒有幫助,但是台灣製造業轉型的機會。我可以做到的,我就試試看。

本文出自數位時代319期12月號《解析台灣半導體奇蹟!》創業QA

責任編輯:張庭銉

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突破摩爾定律極限!台灣奈微光用矽光子技術打造「會聞的晶片」,開創感測新藍海
突破摩爾定律極限!台灣奈微光用矽光子技術打造「會聞的晶片」,開創感測新藍海

在後摩爾定律時代,台灣奈微光不僅是開發出一款新晶片,更在於證明了創新不必只沿著摩爾定律持續追求製程極限,採取橫向發展同樣能找到市場著力點,台灣奈微光正運用 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)製程,打造出全球少見、能「嗅聞」世界的感測平台,這場從臺大實驗室技術啟程的冒險,正讓臺灣半導體產業看見另一條通往未來的道路。

跨足大健康與車用,奈微光用矽光子打造感測新藍圖

台灣奈微光所研發的矽光子感測晶片樣品,針對多波段應用所設計的多樣化解決方案。
台灣奈微光所研發的矽光子感測晶片樣品,針對多波段應用所設計的多樣化解決方案。
圖/ 數位時代

正當全球半導體產業競相投入奈米級製程競賽,追求更小、更快的晶片時,台灣奈微光卻選擇了一條截然不同的道路。「我們的核心技術就在於光子 IC 設計。」台灣奈微光董事邱俊榮說明,他們所做的是「光的晶片」,與傳統專注於電子電路的 IC 完全不同。

長久以來,市場上若要製造中長波紅外光的光源,普遍會採用化合物半導體。然而,化合物半導體不僅成本高、良率較低,且在光譜調控上存在不少挑戰,台灣奈微光則突破性地利用 CMOS製程,直接從矽基底打造出中長波紅外光光源,顛覆了以往的作法。

邱俊榮強調,這都要歸功於臺灣半導體 CMOS 製程的高度成熟與優異良率,讓台灣奈微光能在成本上取得絕對競爭力,打破中長波紅外光技術高昂的門檻。「我們是透過 CMOS的半導體製程設備,把晶片延伸到矽光子光源與矽光子感測器。」他指出,「這就是台灣奈微光最核心的差異化。」台灣奈微光的矽光子技術,也催生出最具顛覆性的應用──微量氣體的連續偵測。傳統上,偵測微量氣體多依賴大型設備,或是藉由薄膜與電化學感測器,體積龐大、造價不菲,且難以持續監測,必須等待薄膜變化才能得到數據,台灣奈微光則運用中長波紅外光,透過氣體吸收特定波長時產生的能量變化,實現即時且連續的濃度偵測。

在應用面,台灣奈微光鎖定「大健康」與「汽車」兩大領域:希望未來能將這項技術導入智慧衣等穿戴裝置,持續監控呼吸與體內氣體變化,也可應用於電動車市場,偵測鋰電池異常釋放的氣體,為車輛安全嚴格把關。

挑戰摩爾定律侷限橫向創新,打開感測市場新局

台灣奈微光持續以矽光子技術挑戰摩爾定律的侷限,開創感測市場新局,展現臺灣半導體橫向創新的實力與決心。
台灣奈微光持續以矽光子技術挑戰摩爾定律的侷限,開創感測市場新局,展現臺灣半導體橫向創新的實力與決心。
圖/ 數位時代

這項突破性的感測能力,也展現出台灣奈微光對半導體產業發展脈絡的深刻洞察,傳統的半導體產業長期依循摩爾定律,追求單位面積內電晶體數量的極大化,也就是線寬持續縮小、功能不斷堆疊,屬於典型的「縱深式」發展,然而,隨著製程推進至1奈米世代,單台曝光機設備高達4億美元,資本支出急遽膨脹,物理極限與成本效益成為產業面臨的重大挑戰。

台灣奈微光選擇另闢蹊徑,他們將半導體製程的應用「橫向」擴展。邱俊榮指出,即便在傳統 IC 領域中,微米級製程線寬早已鮮少被提及,但在感測器等應用領域依然蘊藏廣大潛力,台灣奈微光正是運用這些「尚未被徹底開發」的微米級製程,結合自家的矽光子技術,開發出光源與感測器晶片,創造全新的應用價值,這意味著,臺灣半導體產業不只在奈米級製程領域具備領先地位,還能進一步將既有資產延伸至更多元的應用場景,而不必一味追逐最先進的製程節點。

「我們不是照著摩爾定律的方向往下挖掘,而是打開另一種可能,只要做一些物理上的調整,就能產生中長波的光源,還能偵測中長波紅外光,甚至在同一顆晶片上就可同時偵測到紫外光。」邱俊榮強調,這正是對半導體生命週期的延伸。他也提到,台灣奈微光的目標並非爭奪市場,而是藉由技術替換,協助既有產品升級、實現價值加值(value-add)。

不過,若要讓這項劃時代的光感測技術真正落地並普及至廣大市場,仍需面對商業化與規模量產的多重挑戰。為了推動晶片功能從單一走向多元,並提升其多波段的精確調控能力,台灣奈微光申請了經濟部產業發展署所推動的「驅動國內 IC 設計業者先進發展補助計畫」(簡稱晶創IC補助計畫),期望加速技術成熟與市場部署。

AI時代新戰局,台灣奈微光技術應用的無限可能

此計畫的核心目標,是讓單一晶片實現「多波段(multi-band)有效控制的微分辨識」。過去,台灣奈微光所開發的晶片多以單一功能為主,而透過晶創 IC 補助計畫的資源,將協助他們推進晶片功能的多元化。

這項技術的挑戰,在於如何精準控制多個光譜的發射。邱俊榮形容,以前的設計就像一次將所有光譜全部釋放,現在則能做到「要A動、BC不動」或「C動、AB不動」等更細膩的調控,要達成這種「誰要動、誰不動」的精準控制,必須增添新的光罩設計與更複雜的驅動機制,雖然這意味著更高的開發成本,但能顯著簡化後端機構,加速產品量產與推向市場的進程。

台灣奈微光預計在2026年6月前完成這項技術開發進入投片階段。儘管從投片到實際市場落地仍需時間,但他們已開始與紡織、電動車鋰電池、半導體廠房氣體偵測等產業客戶溝通布局,力求縮短市場開發週期。同時,在迎接AI的時代,數據品質與廣度更是關鍵。邱俊榮認為,台灣奈微光的矽光子感測技術,能為AI提供更精確、即時與連續的數據。透過晶片同時測量多種身體參數並實現每秒連續偵測,將提供豐富且精準的「身體密碼」數據,不僅能協助AI進行更深入的演算找出過去未能捕捉的變化規律,更將賦能AI在大健康等領域做出巨大貢獻。

目前,台灣奈微光正積極與半導體廠房氣體偵測廠商、大健康品牌客戶及跨產業夥伴合作。展望未來,台灣奈微光不僅要透過晶創IC補助計畫將晶片功能多元化,更將持續深化技術,證明台灣半導體產業不只在極限製程上領先,更能橫向開拓無限的市場潛力,為全球帶來前所未有的感測應用突破。

|企業小檔案|
● 企業名稱:台灣奈微光
● 董事長:張坤昱
● 核心技術:CMOS製程的先進矽光子光源晶片模組與感測晶片模組
● 資本額:新臺幣4.5億元

|驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫簡介|
在行政院「晶片驅動臺灣產業創新方案」政策架構下,經濟部產業發展署透過推動「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」,以實質政策補助,引導業者往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之低價競爭,並提升我國IC設計產業價值與國際競爭力。

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