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20210924_D Webinar企業決勝關鍵論壇:快速驗證產業轉型應用

5G時代頻率元件扮要角 希華醞釀逾十年蓄勢待發

希華晶體總經理曾榮孟(左)與董事長曾穎堂帶領深耕石英元件產業超過30年的希華晶體,衝刺5G新商機。廖家宜

原已不再具有高度爆發性的頻率元件產業,隨著全球5G陸續商轉,各國啟動5G基地台相關基礎建設,5G從局端設備核心網路到微型基地台、終端等廣泛應用,將推升頻率元件需求大增,扭轉先前持續下滑的市況,也使得5G新世代的推進,成為石英元件產業的新成長動能。

5G商機龐大,石英元件業者自然不會缺席,近來紛加速擴充或建立在高附加價值產品的生產線,也因此2020年資本支出都較2019年倍增。而身為老牌石英元件廠的希華晶體,在董事長曾穎堂與總經理曾榮孟這對堂兄弟深耕石英元件產業超過30年的帶領下,也正等待時機強力出擊。

領跑同行提早布局 掌握一條龍關鍵技術

石英元件其實也是廣義的一種被動元件,透過高精度、高穩定特性,協助訊號的產生、傳輸、濾波等。石英元件對電子產品的重要性,好比人類心臟,有穩定的心跳才能維持全身穩定的運作,一旦頻率訊號出錯,系統就會大亂,因此石英元件也有「數位產品的脈搏」之稱,換言之,只要有電的產品,皆不可或缺。

全球主要石英元件供應商主要分布在日本,前十大廠日系就佔超過半數。不過近年來,隨著日系廠商不堪虧損逐漸減產,甚至退出市場,而對比中企在技術與產品仍相對低階,台灣在這波5G時代,石英元件產業需求成長之際,可望扮演吃重角色。

不過即便相繼縮減規模,日企至今在全球石英元件產業仍佔有重要地位。希華晶體董事長曾穎堂形容,現在台灣的石英元件產業,是「上有日本這個大鍋蓋,下有中國扮追兵」,台灣石英元件產業被夾在中間,辛苦,但也不是毫無機會。

1988年成立的希華晶體,目前是台灣前三大石英元件廠,近來希華積極布局,未來3年將投資新台幣8億元提高台灣產能,在台中、竹科、南科廠擴建無塵室,增設石英晶體與石英震盪器智慧化產線,往高階領域衝刺。

產業競爭激烈,強者環伺下,希華擁有長晶、石英微機電製程等關鍵技術,怎麼善用手中利器打這場仗,希華早有了完整的布局。

走進希華位於台中潭子的辦公大樓,第一件事就是需換上拖鞋,一派日系作風在遍布傳統產業的台中工業區顯得獨樹一格。其實在創立希華前,總經理曾榮孟就曾任職於日商友利電子(Uniden)台灣潭子廠,擔任技術與生產管理經理,由於Uniden也有石英廠自行生產所需的石英元件,以供應其生產的無線電機台,讓曾榮孟對石英元件產業相當熟悉。
希華可自製石英晶體材料 台灣唯一

而希華的主要經營團隊出身日商,這段與日本企業的淵源,也成了希華日後得以向上垂直整合,成為台灣唯一能自製石英晶體材料的石英元件公司的關鍵。

早期石英元件的材料與技術皆被日本掌握在手中。「日本之所以做到全球第一大,是因為深知要做好產品,從上游材料就要嚴格把控」曾榮孟說。材料是產品核心,材料品質會影響產品好壞,尤其高階產品,「不是隨便買個晶棒回來加工就可以的」,一旦品質出現疑慮,客戶的信賴感也會大打折扣。

石英元件廠不容易從材料獲利,但卻是石英元件相當核心的關鍵,曾榮孟直言,一旦材料無法自己掌控,就容易被市場驅使,最終導致產品品質參差不齊,也因此,取得穩定的原料供應必然是相當重要的課題,這一決心,也讓希華比別人更早一步,投入上游原料技術發展。

石英晶棒的長晶業務,是石英元件業的最上游。為掌握關鍵上游技術,希華在2000年購併日本明電通信株式會社,並成立日本希華科技株式會社,取得長晶爐與長晶的研發技術。由於購併而擁有石英晶體上游原材料開發技術,希華又得以在2010年低價標下漢昌科技南科廠,其中34座長晶爐開始自行生產石英晶棒,也讓希華成為台灣唯一能自製石英晶體材料的石英元件廠商,對希華產生更大助益。

而取得上游原料技術,更為希華接下來在後段製程的布局起到重要關鍵的第一步。曾穎堂指出,石英元件製程關鍵在於晶片製作,尤其現在電子產品要求越來越小、越來越精細,傳統製程已漸漸無法滿足需求。

機械加工到一定程度,無論精度或尺寸都會受限而遭遇瓶頸,當無法機械加工,為了達到微型化、精密加工的需求,就必須採用化學方法,亦即進入半導體製程。為此希華早在2008年就藉由轉投資威華微機電,切入微機電(MEMS)製程。

所謂微機電係結合半導體製程技術與精密機械技術來製造微小元件。當領導石英元件產業的日本同樣走向微機電製程,希華也決定跟上日本腳步,甚至比同業更早一步,成為國內最早擁有MEMS加工製程技術的石英元件廠。如今,希華在微機電製程的布局已超過十年,早已開花,只待在5G新時代中結果。

曾榮孟坦言,若要拚價格或數量大的大尺寸石英晶體元件,台灣幾乎沒有競爭優勢。而為了與中國市場做出區隔,希華除了既有產品線持續提升技術水平,也往小型化與高頻、高精度化發展,轉衝刺高階產品,因此面對未來更加難打的仗,如何利用掌握上游原料與製程技術能力兩者優勢結合,與競爭對手走出差異化,將是希華日後重點布局。

5G拉高規格 希華如何透過內外兩大力助攻

5G時代帶來新的架構與設計,然也因5G的高頻高速傳輸,大幅提升電子產品規格,使得5G應用擴大後,頻率元件的規格自然比以往嚴謹許多。而除了5G,行動裝置普及下,電子產品越做越小,曾榮孟指出,包括精密度更高、高頻、耐高溫、微小化等,這些都是未來石英元件的必然發展趨勢,不管哪一家業者,發展方向都是一致的。

5G相關產品強調精密度、穩定度,當挑戰越大,對石英元件業者來說,製程技術能力也必須跟著提升。曾穎堂表示,輕薄短小是這個產業的趨勢,舉例來說,現在生產的精度已從ppm(百萬分之一)進展至ppb(十億分之一),等於精確度提高1,000倍,容不得製程上的任何閃失,而隨著技術門檻提高,希華也借助「內力」與「外力」,為5G成長的機會充分準備。

包括目前在台中廠導入智慧製造優化製程,從投產到產出完整蒐集每個工站的生產資訊,並利用AI、大數據轉化為優化生產的管理工具,未來透過預測生產結果調整製程,而一旦客戶對產品有疑慮,也可以提供生產履歷追溯,快速找出問題點以及可改善空間。

曾穎堂進一步指出,智慧製造是未來必然發展趨勢,必須即早做準備,包括近來在竹科與南科廠擴大產能,都已經朝這個方向推進,全面採用智慧化新設備,未來先從重點產線局部展開,再逐步擴展到其他產線。

而布局高階產品市場,除了藉由智慧製造強化內在,希華近年也完成兩筆重要海外布局,尋求技術突破。包括與日本石英元件指標性大廠達成技術合作,並取得紐西蘭上市公司Rakon股權,透過結盟深化中高階產品的開發及製造能力。

曾穎堂透露,Rakon因外銷歐洲,在技術面「超乎想像」的嚴謹,因此也希望從中學習高階產品生產管理技術,讓希華立足高階市場。在透過海外強強合作下,藉以提升希華技術層次,未來攜手在5G世代中,共創雙贏。

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