王雍行
」 台積電 工研院
光罩人打鋼戰1／半導體老廠竟變H型鋼構銲接大魔王！全因缺料擴廠不及惹怒CEO
四月初，在第四屆「ITRI NET ZERO DAY打造能源效率新勢力」論壇裡，工研院打頭陣端上的各式數位科技及減碳新解方中，有一處工程師手拿H型鋼構縮小模型，一邊解說，一邊指著螢幕中噴散的亮白星火，向圍攏的訪客解釋，「這是『全球首創』技術-H型鋼構雷射銲接！」在減碳及能源效率的技術場子裡，傳統產業的H型鋼構竟成了「新秀」，引起CTWANT記者的好奇，工研院南分院執行長曹芳海解釋，這項技術突破過去50年倚賴人工電弧與填料的傳統技術門檻，新工法不僅將產能提升5倍，更可有效節能減碳80%，是少見技術新、成本好的方案，今年還獲得國際愛迪生發明獎。有趣的是，這項全球首創的智慧銲接製程，並非出自鋼鐵業者，而是來自一家「門外漢」，專做半導體「底片」的老牌公司台灣光罩（2338）。台灣光罩於1988年成軍，是工研院半導體技術體系中，繼聯電（2303）、台積電（2330）之後的第三家轉投資企業，核心產品「光罩」，可說是一塊描繪著晶片電路的「底片」。台灣光罩想在苗栗銅鑼投資擴建新廠，卻遇到缺料，董事長吳國精嗅出商機決定下場自己做，找上工研院合作研發。（圖／報系資料照）隨台灣半導體產業興起，台灣光罩迅速成長，2008年金融海嘯後光罩需求轉弱，公司營運開始走下坡，2015年更連續三年虧損，技術明顯落後，「同業都做到28奈米，我們只能做到0.13微米（130奈米）」，2016年時任台灣光罩的董事長陳碧灣，找來大股東之一、時任波若威（3163）董事長的吳國精，接手擔任董事長，展開一系列轉型，從整併美祿科技開始，打開晶圓代工通路，接著升級設備、強化良率、切入65奈米光罩市場，客戶結構也從IC設計轉向晶圓代工廠。2021年，正值台灣半導體擴廠潮，台灣光罩想在苗栗銅鑼投資擴建新廠，卻遇上意想不到的瓶頸。「依照以往擴廠SOP發訂單給中鋼構（2013），結果對方回報要2年多，他們覺得奇怪，以前半年最多1年，怎麼變這麼久？對方回報說現在鋼材供不應求。」這項技術主要研發者、工研院高能雷射技術部經理王雍行接受CTWANT記者採訪時回憶。在擴廠的節骨眼上，吳國精一怒決定「不等了」， 2021年8月起台灣光罩與子公司「友縳投資」兩週內砸下10億元，取得主力供應商中鋼構11.45%股權，為要保住自家擴廠所需鋼構料源。截至2023年底，光罩體系與吳國精家族共持股21.5%，僅次於母公司中鋼，成第二大股東。2022年，台灣光罩成立「雷射銲接研發中心」，向中鋼構租用官田廠建置實驗室，開啟技術研發。（圖／翻攝自工研院官網）不過，「買股包產能」的策略，仍難突破「一鋼難求」、「排程2年成新常態」的困境。當時，不僅供料吃緊，中鋼構等產能早被科技業掃光，加上疫情間，中國因人力削減限縮鋼構出口，全球轉單湧入台灣，H型鋼這類高階耐震材料嚴重缺料，偏偏這些材料仍仰賴老師傅手工焊接，程序繁瑣耗時，又難控品質。在張忠謀擔任工研院長時曾任財務室主任的吳國精，從缺料危機嗅出新「商機」，他隨即找上熟識的工研院南分院-耕耘雷射銲接的技術單位，2022年，成立「雷射銲接研發中心」，向中鋼構租用官田廠建置實驗室，開啟技術研發，打算以「H型鋼雷射銲接技術」，建置無人的自動化生產線。這一場從「蓋不出廠房」的憤怒開始的跨界冒險，沒有人料到，三年後交出了成績單，不但跌破半導體同業的眼鏡，也讓鋼鐵業驚艷不已。
光罩人打鋼戰2／「首試像鹽水蜂炮」！他們購入3萬瓦高功率雷射直搗鋼業50年禁區
「我們剛開始試的時候，點下去像『鹽水蜂炮』，濃煙、噴濺、震耳欲聾，全部人都被嚇到。」工研院高能雷射技術部經理王雍行笑著對CTWANT記者說道，台灣光罩（2338）和工研院聯手導入市面罕見的3萬瓦高功率雷射，試圖銲透厚達數公分的H型鋼板，技術首試那一刻，工程師們像是誤闖煙火戰場，一度以為「失控了」。這一場向中鋼構（2013）官田廠租用實驗室的爆破式大場面，源於2021年台灣光罩擴建銅鑼新廠受挫，卡關鋼構材料大缺貨，為了搶料，他們不但斥資逾10億元大手筆買入中鋼構（2013）股權成為第二大股東，還找上工研院，合作研發「H型鋼構雷射銲接技術」，直接挑戰50多年來靠人工電弧與填料的傳統技術瓶頸。在金屬加工領域中，鋼板厚度決定技術難度，1960年出現的雷射銲接技術多用在薄板上，一名業內人士向CTWANT記者解釋，「1公分以下叫薄板，多用在汽車板金、機器外殼等，1公分以上叫厚板，建築用鋼承重與耐震要求高，多是2到5公分的厚板。」由於雷射穿透力不足，銲點深度難控，因此，傳統全靠人工焊接，雷射厚板銲接根本沒人做過。建築用鋼承重與耐震要求高，多使用2到5公分的厚板。（圖／報系資料照）當一間半導體業者突然跳進來說要「重寫規則」，鋼鐵業大為錯愕。「我們拜訪過中鋼構、東和鋼鐵、春源等四大鋼構廠，他們口徑都很一致，這個行業50、60年來都是這樣做的，從沒有人打破過。」「禮貌一點的勸說『不要做白工』，不客氣的則直言『不可能會成功』。」工研院高能雷射技術部經理王雍行笑說。儘管鋼構業界質疑，但台灣光罩與工研院並未退縮，第一步就選擇了最難啃的骨頭「厚板銲接」，直接切入建築級鋼構銲接，研發團隊很快就發現，市面雷射設備普遍1萬瓦左右，無法熔透厚板，索性砸下2000多萬重金，大膽導入3萬瓦等級的高能雷射光源設備，「第一炮下去，爆閃的銲點與漫天濃煙！」一位工程師回憶當時驚心動魄的大場面。技術團隊還得解決銲接過程大量燻煙抽除、銲接頭模組保護與惰性氣體供應等穩定性問題，「目的是『絕氧』，要把氧降到最低，不然銲接品質會不穩。」王雍行說，此技術現已申請專利。而最關鍵的一部-銲接參數的模擬，「H型鋼很笨重，厚度、尺寸都不一樣，過去老師傅焊接，要先試片、再切割、再拋光、研磨、腐蝕，整套工序下來非常繁瑣，抓一套參數，要做好幾個循環太慢，」王雍行補充說，「所以我們開發出雷射銲接的數位孿生技術，在還沒銲之前先跑出深度寬度預估，讓準確度達8至9成。」參數確認後開始銲接，為補償銲道的位置偏移，他們還開發銲道追蹤掃描，以6-8公尺長的鋼構計算，原先一天8小時只能生產2件，如今透過新技術一套下來可生產到10件，產能提高5倍，能源消耗卻降低80%。而H型鋼構銲接前後的產線自動化流程，則由台灣光罩負責，從板材輸入、翻轉、對位、感測與傳輸流程，確保每片鋼板都能在正確的位置、正確的角度進入銲接站，「他們以半導體產線經驗，打造出一套『智慧化』製程系統，就是為未來的自動化鋪路，想做無人工廠。」王雍行表示。新技術問世初期，市場未必敢用，為跨過信任門檻，研發團隊做了兩件事，第一，向SGS與國家地震中心申請強度、抗震、疲勞等測試，取得驗證；第二，聯合台灣銲接協會、標檢局，制定台灣第一套雷射銲接建築法規，成為全國唯一國家標準。明森建築主持人、建築師楊豐溢是第一位使用者，目前明森建築在高雄的兩大案「明森丰川」、「文知丘」皆已導入雷射銲接技術。（圖／翻攝自明森建築YT、星展建築臉書）法規一過，市場就跟進，「當時高雄一間建商買不到鋼構，生產很慢，另外他有自己的一些新的建築工法的專利，很適合鋼構，所以就是他就來下單，有人帶頭用，其他就會跟進。」王雍行說。歷經3年投入，全球首創智慧銲接製程在去年終於問世，在台南建起一條全自動雷射銲接產線。這項技術成果落地時，不少鋼構業者驚呼「簡直像橫空出世！」一位熟悉內情的業界人士形容，台灣光罩把「做晶片的技術」，應用在「銲接鋼構」，可說是門外漢的出頭天。
光罩人打鋼戰3／不畏打房「鋼」需仍旺！晶片老將斜槓厚板雷射銲接拚年產3萬噸鋼構
在央行七波房市信用管制下，住宅市場短期降溫，但科技建廠、商辦A辦、危老都更、物流基地等工程需求絲毫不受影響，依鋼構主力廠商中鋼構（2013）、東和鋼鐵（2006）、長榮鋼（2211）等公開說法顯示，各廠手上訂單能見度已排到2025年底甚至2026年，從半導體跨界「Ｈ型鋼構雷射銲接」的新兵台灣光罩（2338）也透露，「會有爆發性成長！」業內人士告訴CTWANT記者，台灣鋼構廠每年約能生產80萬至90萬噸鋼構，但全國需求量卻超過140萬噸，缺口仍很大。2021年因鋼構缺料拖慢擴廠進度的台灣光罩，從危機看見「商機」，花了三年取得工研院「Ｈ型鋼構雷射銲接」技轉，去年完成第一條產線，現正全力衝刺。台灣光罩首條量產線去年第三季落腳於台南柳營科學園區，月產能約1000噸，今年6月將啟用第二條量產線，目標月產能1500到2000噸，總產能將上看2500噸。台灣光罩高能雷銲專案處處長賴豊文3月間曾對媒體透露，目前許多鋼構業者也正在和台灣光罩洽談，包含國外的鋼構銲接業者，將會以研發技轉方式售出，「預計會有爆發性的成長。」賴豊文是台灣光罩高能雷銲專案處處長，表示未來新技術將應用推進至風電結構、大型油管、石化管線等厚板銲接領域。（圖／報系資料照、台灣光罩提供）台灣光罩預計於今年第三季成立專責子公司，聚焦於雷射銲接技術移轉的服務和設備的買賣銷售，初期以國內市場為主，長期則將進軍國際，並將應用推進至風電結構、大型油管、石化管線等厚板銲接領域。「像東南亞，以前沒那麼注重建築安全，但現在經濟變好，對鋼構需求正快速攀升。」工研院高能雷射技術部經理王雍行說。尤其今年3月緬甸發生8.2級巨震，造成1600多人死亡，距離震央超過1000公里的曼谷一棟30層已封頂的高樓倒榻，建築防震再度引起重視。「這類高樓、耐震、節能的工法需求，只會越來越多。」王雍行強調，台灣的建築法規自921地震後已成全球最嚴，「能通過台灣標準，放眼全球都沒問題。」「現在有很多客戶都在談，訂單已排到今年年底。」今年3月緬甸發生7.7級巨震，距離震央超過1000公里的曼谷一棟30層已封頂的高樓倒榻。（圖／翻攝自泰國清邁象臉書）這項技術的「第一位使用者」，明森建築主持人、建築師楊豐溢告訴CTWANT記者，這是「全球獨步」的建築鋼構工法，結合AI與機械手臂自動化，替代傳統人力焊接，整組樑柱在工廠完成後，再到工地現場組裝，大幅提升效率。「我們的產能效率提升了10到12倍，省電80%、營建成本降兩成，對營建業追求淨零目標是大躍進。」楊豐溢進一步透露，目前明森建築在高雄的兩大案「明森丰川」、「文知丘」皆已導入光罩的雷射銲接技術，成為產業內首波示範案，後續將擴及北高多處推案。攤開台灣光罩財報，靠著全球晶圓代工大客戶的成熟製程，本業穩健，2024年的合併營收75.62億元，創歷年次高，但受子公司營運偏弱及業外虧損拖累，前三季營業利益2.23億元，為近5年同期低谷，新跨入的鋼構事業預估每年可望提供3萬噸鋼構加工能力，未來若搭配授權技術、輸出模組化產線，整體營收或將成倍成長，可望挹注營收。