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職場新鮮誌

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台積第三隻小金雞:濃濃半導體味的光學廠,技術狠甩日韓 采鈺是誰?

采鈺董事長關欣認為,VR、AR輕薄化趨勢,是他們的重要機會。圖片來源:王建棟攝_Cheers雜誌提供 采鈺董事長關欣認為,VR、AR輕薄化趨勢,是他們的重要機會。圖片來源:王建棟攝_Cheers雜誌提供

流著台積血,一群半導體人領軍的采鈺,是全台唯一晶圓級光學廠,今年獨家開發的影像感測器技術,超車索尼和三星。營收成長,從興櫃轉上市,它如何讓元宇宙少不了它?

新竹科學園區一棟外觀普通的廠房內,50個研發工程師埋頭開發極先進的光學技術——「超穎介面」(Metasurface)。這個像出自科幻小說的技術,可以做出超薄的光學元件。

未來人們進入元宇宙戴的AR眼鏡,不再需要多透鏡組,只需要透過一片超穎介面,可大幅縮減厚度,甚至一舉縮小到1毫米(mm)薄。
技術這麼厲害的公司,當然系出名門,這是台積子公司,即將從興櫃轉上市的「采鈺科技」。

采鈺一線經理人從董事長、總經理到副總經理一字排開,幾乎全出身台積,年營收規模雖然不到百億,卻是台灣唯一一家晶圓級光學廠,今年獨家開發出使用0.61微米(µm)像素尺寸、 2億畫素規格的影像感測器,技術超車日韓雙雄索尼和三星。

【小檔案】采鈺科技
成立:2003年
董事長:關欣
總經理:辛水泉
成績單:2021年營收90.2億、獲利21.7億、EPS 6.9元

采鈺主要做影像感測器及微光學元件的設計、開發和製造。過去3年,搭上智慧型手機多鏡頭、車用感測、穿戴式裝置輕薄化,開發的螢幕下指紋辨識感測器、環境光感測器開花結果,大幅挹注營收,過去兩年營收成長皆超過三成,EPS將近7元。

現在更開發奈米級半導體結構的超穎介面,未來用在包括蘋果、臉書等都看好的VR、AR。

「市場需求很強,目前新竹廠已經沒辦法滿足客戶的需求量,」采鈺董事長關欣透露,龍潭新廠,今年第四季就會進入第一階段量產,生產包括光學式指紋辨識、環境光感測器等。

采鈺是繼創意、精材之後台積第三隻小金雞。眼看要脫離富爸爸了,關欣卻顯得很淡定,「說實在的,台積一直強調,不是集團概念,我們是獨立公司,就當成獨立公司營運。」

從擦無塵室地板開始學製程

采鈺的起源,是由台積和影像感測器大廠豪威(OmniVision)合資成立,2003年成立後,台積便將彩色濾光膜和微透鏡技術技轉給采鈺。當時影像感測器三雄中,索尼和三星都是IDM(整合元件製造),豪威是fabless(無廠半導體公司),代工單就交給采鈺。
「對一間新公司而言,采鈺得天獨厚,技術面或生意面一開始就有很好的覆蓋,」關欣說。

60歲的關欣,2011年來到采鈺,是采鈺第三任董事長,第一任是前台積電共同營運長、人稱「蔣爸」的蔣尚義,第二任則是協助台積合併德碁的前德碁總經理、台積副總經理陳健邦。

關欣在半導體業的歷練十分廣,在台積更是行遍研發、生產到產品,可說身上流著台積DNA及文化的血液。

他清大材料所畢業後,第一份工作在聯電當製程工程師,一年多後德碁剛好釋出一個到日本廠訓練的機會,當時日本正值半導體盛世,年輕卻從沒出過國的關欣覺得是一個難得的機會,就到日本德碁一年。

當時日本人從基礎訓練起,「我曾趴著擦過無塵室的地板,才開始跟著工程師熟悉生產製程,」他說。

關欣接著進入台積負責研發的四廠,他的頂頭上司,便是台積前資深副總經理王建光(剛退休)。之後台積併購世大半導體成立八廠,關欣又到八廠,幾年後升上廠長。接著,他又外派到新加坡,在台積和飛利浦合資成立的晶圓廠SSMC,擔任營運副總經理。

兩年後,關欣調回總公司,進入專司督導各廠良率的產品部門,當時他的主管是在台積以嚴格聞名的「秦公」秦永沛。

「我在台積後期每兩年就換一個工作,我喜歡不同工作歷練和挑戰,」關欣說。

在到采鈺之前,關欣在台積已經帶領一、兩千人,負責台積後段製造和測試。

來到采鈺,除了原本12吋影像感測器,采鈺希望能發展另一個成長引擎,決定在2015年投入晶圓級光學技術,以擺脫長期依賴單一大客戶、單一產品的風險。

看好兩大趨勢,讓元件微縮化

當時正好有兩股驅動力,一股是感測器的應用,不僅只於影像感測器;第二股則是智慧型手機上的感測器數量愈來愈多,但在有限空間要塞入多顆感測器,元件勢必要微縮化。

「當時我們就開始準備有哪些技術可以支持這兩大趨勢,就投入光學鍍膜,」和關欣同一年從台積來采鈺,目前負責微光學元件事業的副總經理謝錦全說。

為了要和可見光微透鏡模組的大立光做區隔,采鈺跨入不可見光的紅外光,用奈米架構做微透鏡,擁有半導體技術背景的采鈺,就決定結合半導體技術來做光學元件,投入當時高階智慧型手機會用到的螢幕下指紋辨識。

但想的容易,實際難度很高。

「和客戶合作不是一次做完就可以量產,研發過程period滿長的,」謝錦全苦笑地說,「挑戰滿大。」

他指出,指紋辨識光學設計的結構大概落在30到100微米的膜厚。但謝錦全和研發工程師原本選用聚酯樹脂材料去做,卻發現材料放在矽晶圓(silicon)上面,晶圓就無法平整,會捲曲大約3到5毫米。

「你能想像平整的wafer(晶圓)邊角翹起來5毫米,精密的半導體機器根本進不去,沒辦法做,」謝錦全坦言,當時光找到對的材料,再改裝機器配合材料,就花了很長時間。當時他每3個月就要飛去美國和客戶碰面,更新技術進度。

花了3年多時間,采鈺整合性光學結構技術,終於幫客戶設計小於0.5毫米的超薄光學指紋感測器方案,也開始量產,讓采鈺在光學指紋感測器打出知名度。

新技術營收佔比和本業相當

幾乎同一個時間,采鈺還投入多通道環境光感測器。當時OLED面板正開始用在高階智慧型手機,不同於傳統LCD面板只能調光的強弱,OLED面板可以個別調控3個顏色,優化面板色彩,需要高階的環境光感測器來發揮OLED面板的最好效益。

2019年光學指紋辨識感測器開始用在高階Android手機上,用在OLED面板的環境光感測器也開始量產起飛。

2020年這些微型光學元件大幅貢獻采鈺營收,一下從33億翻倍成長到69億。去年仍維持超過30%的營收成長,達90億。微型光學元件貢獻營收佔比也拉到將近43%,幾乎和原本的業務主力影像感測器分庭抗禮。

被台灣光學界稱為「光學鍍膜權威」的中央大學光電工程學系講座教授李正中對《天下》表示,采鈺光學技術最大突破,就在「將光學濾光片微型化並與半導體元件整合。」

李正中的實驗室,2013年就開始和采鈺合作半導體製程和光學濾光片的結合,可說是當時該領域最早的產學合作。

他指出,對一家光學公司而言,結合半導體和光學元件,需要突破的挑戰有「鍍膜材料的處理、薄膜製程、薄膜厚度精密度的控制。」

光克服這些,采鈺每一種技術幾乎都花3到4年。

如今,采鈺又已經投入新一代微型光學元件,在2019年投資了一台深紫外光掃描曝光(DUV),別的半導體廠拿去先進製程做電子元件,采鈺則拿來進一步發展微縮化製程的高階光學元件,如最受外界關注的超穎介面。

「可以靠一個介面控制光的走向,相對來說結構會比這些傳統的多鏡頭(Lenz)更為簡單,」關欣說。

未來像VR、AR等穿戴式裝置走向輕薄化,「這是我們的機會、我們的know-how所在,」他很看好。

這領域就連資本雄厚的半導體業者三星,也都才在發表論文,尚未有量產實績。

近半數RD人力投入超穎介面

謝錦全透露,目前微光學元件部門130多名研發工程師(RD)中,就有50位專門投入在超穎介面奈米結構的研發。
此外,采鈺也積極將光學元件開發到車載及醫療鏡頭等非手機鏡頭市場,以降低對單一客戶的銷售風險,擴大客群及營運規模。

「(采鈺)有厚實的半導體製程基礎、新穎的精密光學技術,不時有迎合世界未來科技發展的點子,企圖心強烈,」李正中觀察。

過去多次股東會,關欣總會被股東問,「到底何時要掛牌上市?」

「我總是統一回答『水到渠成』,每次股東會每次講,」他坦言,過去單一客戶、單一市場的結構,去遞件絕對被打槍。

如今,采鈺熬出另外一支事業支柱,客戶和市場也逐漸多元,但成長的市場人人想分食,傳統半導體廠包括日韓中的業者也早就躍躍欲試。

身上流著台積血,也傳承了台積企業文化中的務實,「面對競爭,就是想辦法讓自己變得更優秀,」關欣說。
或許,這才是水到渠成,需要有的態度。

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