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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

321期2018年08月號

出版日期:2018/08/15

正方形 Icon 創新之鑰 Innovation

工研菁英獎 推動產業升級接軌國際

撰文/趙心恬

每年競爭激烈的「工研菁英獎」,堪稱工研院的奧斯卡獎,今年奪魁的五大金牌技術,均緊扣「產業創新.新藍海」的主軸,不僅聚焦於市場需求孔急的技術,更要幫助台灣產業接軌國際與未來。

工研院長期扮演產學研橋梁、接軌國際,工研院院長劉文雄表示,為鼓勵同仁從事前瞻與切合產業需求的技術,帶動產業發展,設立工研菁英獎。今年獲得金牌獎的五項技術,無論是「傑出研究獎」或「產業化貢獻獎」,既能解決產業痛點,更能提升台灣產業競爭力,可協助半導體、電動車、綠能、智慧機械等產業解決當前所遇到的問題。

【傑出研究獎】超臨界流體染色染助劑與機能化同步技術

落實循環經濟精神 染整產業商機倍增
因應循環經濟的全球趨勢,工研院從年產量超過200萬噸、產值高達新台幣800億元的聚酯纖維產業切入,試圖改善織物染色過程中的廢水排放,以及染劑化學成份對環境造成的傷害,讓過往被視為高污染的紡織染整業升級為綠色產業。

工研院材料與化工研究所研究室主任董泯言表示,過去4年,工研院研發出多種「超臨界流體染色染助劑」,最大特點是染色過程中完全不需要用水,而是以流體狀態的二氧化碳作為染色媒介,每1公斤的布,就節省10公斤的水與熱能,促使染整產業改善用水效率。而運動用布料需要經過2次加工,才能使成品具備吸濕排汗等機能,但工研院開發技術可同步染色與機能化,獨步全球。

對這項材料有興趣的紡織廠,其廠房機器無需改變,只要更換材料即可,無論從環保面或成本面來看,都有相當競爭力。巴黎協議簽訂後,歐美跨國企業對於貿易產品的碳排放量有了更嚴格的規定,因此,運動品牌業者對此技術皆趨之若鶩,目前已進入試量產階段,預計每年至少可帶來20億以上產值。

工研院研發出25種「超臨界流體染色染助劑與機能化同步技術」,染色過程中完全不需要用水,讓過往被視為高污染的紡織業升級為綠色產業。
工研院研發出25種「超臨界流體染色染助劑與機能化同步技術」,染色過程中完全不需要用水,讓過往被視為高污染的紡織業升級為綠色產業。

【傑出研究獎】諧波傳動裝置創新技術

突破日廠壟斷現況 帶動精密機械產業升級
除了電動車,關鍵材料受制於國外大廠的,還有智慧機器人產業。工研院機械與機電系統研究所組長強忠萍指出,台灣雖見長於精密機械產業,但機器手臂設備成本有將近三分之一都砸在「諧波傳動裝置」這項用於減速的關鍵零組件上,不僅價額昂貴,交貨期長達1年,產業自主性明顯不足;據了解,光是日本三大減速機大廠,就囊括了全球90%的市占率。

一般業界精密傳動裝置在運轉7,000個小時後,會因為精度降低而汰換,但工研院「諧波傳動裝置創新技術」以創新設計系統方法,利用材質較軟的專利齒型,提高模組耐用性與精度維持,達到低傳動誤差與高運轉壽命。經過實際場域驗證,運轉1萬小時後,傳動精密仍能保持在小於90弧度秒(arc-sec)的國際最高等級。

此項技術經過國內電機設備廠、外骨骼機器人等企業驗證,證明符合業界需求水準。除打破過去相關技術遭國外廠商壟斷瓶頸,並實現機器人全國產化最後一哩路目標,呼應工研院聚焦市場導向發展主軸,未來將朝新創公司發展以補足產業鏈缺口。

「諧波傳動裝置創新技術」能打造出較為彈性的專利齒型,讓容易耗損的精密傳動裝置同時擁有「低傳動誤差」與「高運轉壽命」兩大優點。
「諧波傳動裝置創新技術」能打造出較為彈性的專利齒型,讓容易耗損的精密傳動裝置同時擁有「低傳動誤差」與「高運轉壽命」兩大優點。

【傑出研究獎】5G Massive MIMO NOMA接取技術

攜手聯發科 解決5G時代頻寬不足問題
4G手機上網瀏覽影音當道,電信商的頻寬負荷大幅增加,進展至萬物聯網的5G時代後,無人車、遠距醫療等應用發燒,電信產業最大的需求,無疑著重在如何更進一步利用有限的頻譜。工研院與國內手機晶片龍頭──聯發科技共同開發的「5G Massive MIMO NOMA接取技術」,在原本「頻率」、「時間」、「天線」以外,新增「功率」形成四維無線資源單元,在同一段頻譜上增加資料傳輸量。如同將普通公車改造成雙層巴士,載客量大的尖峰時刻,可以立即紓解人潮壅塞問題,同時滿足效率與彈性的矛盾需求。

工研院資訊與通訊研究所組長丁邦安表示,這項技術在日本龍頭電信商NTT Docomo支持下完成世界首例技術驗證及場測,實測結果比現有的4G LTE快2.3倍,待國際標準通過後,即可將國內產業技術推進國際舞台。

「5G Massive MIMO NOMA接取技術」能在同一段頻譜上增加資料傳輸量,在網路流量大的尖峰時刻,立即紓解網路壅塞問題,同時滿足效率與彈性的需求。
「5G Massive MIMO NOMA接取技術」能在同一段頻譜上增加資料傳輸量,在網路流量大的尖峰時刻,立即紓解網路壅塞問題,同時滿足效率與彈性的需求。

【產業化貢獻獎】電動車輛關鍵模組

打造綠能科技 推動台灣軌道工業起飛
車輛全面電動化不再是遙不可及的未來,工研院研發的電動車關鍵模組,包含了充電介面、系統服務、動力模組、自主平台等關鍵技術。工研院與業界合作緊密,不僅協助量產,更協助共同研訂統一充電界面的產業標準。

國際車廠已逐漸訂出淘汰燃油車時間點,全球電動車市場崛起中,充電設施建置具市場商機。政府擬推動國內電動機車共通充電介面與規範,由工研院協助成立機車共通充電SIG(Special Interest Group)小組,共有國內車廠與連接器等30家廠商加入,協助工業局制定與國際接軌之共通充電規範。更由工研院衍生新創公司──起而行綠能公司,以充電產品關鍵組件──充電控制模組及多項先進專利技術,協助台灣產業進行充電產品開發及市場拓展。

此外,目前工研院與中華汽車、東元、致茂、有量、能元等廠商,進行電動商用車合作,中華汽車已成功量產。電動特用車部分的合作業者有東元、力昶等。馬達龍頭東元與工研院攜手多年,如今電動特用車已成功進軍東南亞,首批已在菲律賓推出智慧聯網電動三輪車。整體而言,工研院研發的電動車關鍵模組,將帶動產業投資超過40億元,附加價值提升4倍以上。

 工研院研發的「電動車關鍵模組」,包含充電界面、系統服務、動力模組、自主平台等關鍵技術,大幅提升本土電動車產業的競爭優勢。
工研院研發的「電動車關鍵模組」,包含充電界面、系統服務、動力模組、自主平台等關鍵技術,大幅提升本土電動車產業的競爭優勢。

【產業化貢獻獎】功耗與熱感知電子系統層級平台技術

帶動晶片半導體產業開創新局
隨著智慧手機功能愈發複雜,人工智慧與大數據資料庫的創新應用興起,耗電與過熱是行動裝置系統晶片經常面對的問題。過去半導體產業鏈分工精確,晶片設計廠、IP供應商、電子設計自動化(EDA)供應商與晶圓代工廠,面對此議題無法單獨解決,需要整合的解決方案;加上現下終端產品生命週期不斷縮減,對於研發團隊來說,壓力更是不減反增。

工研院資訊與通訊研究所副組長盧俊銘表示,工研院利用電子系統層級平台技術基礎(Electronic System Level;ESL),以創新技術加速系統晶片開發流程,產品開發時程縮短6個月,能源效率提升30%,提升產品競爭力。該平台整合產業上下游,建立跨領域系統層級的功耗分析新標準,可更早發現耗電與過熱問題,讓產品提早上市。

對行動裝置晶片、車用晶片等複雜晶片與複雜軟體業者來說,這項軟硬體整合技術無疑是一大福音,不但獲得2017全球百大科技研發獎,也已導入業界,與6家台灣科技業者完成技轉,帶動產業化價值。

「功耗與熱感知電子系統層級平台技術」是一種軟硬體整合技術,能幫助複雜晶片開發業者更早發現耗電與過熱問題,縮短系統晶片開發時程。
「功耗與熱感知電子系統層級平台技術」是一種軟硬體整合技術,能幫助複雜晶片開發業者更早發現耗電與過熱問題,縮短系統晶片開發時程。

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