基於欧盟已在2022年12月正式宣告针对钢铁、水泥产品课徵碳边境关税，势将成为面向这波海啸冲击的产业第一排。目前在台湾推行净零碳??路径的主要机关经济部，也适逢在该产业所处的南部重镇，率先展出5大领域创新技术，其中与电动车、半导体等次世代产品相关的先进雷射加工技术、设备及雷射源更是关注焦点。

即使现今欧盟各国仍处於俄乌战火下造成的能源危机，不得不被迫延续燃煤、天然气等极具争议性对策来确保供电稳定应变，却仍然在去年底经过彻夜协商之後，宣告将自2023年10月起，正式针对进囗钢铁与水泥等高污染产品课徵「碳边境调整机制」（CBAM）关税。不仅将改写未来全球的国际贸易规则；也盼??藉此创造机制，支撑正致力於减碳任务的欧盟产业，鼓励贸易夥伴致力於制造业减碳。

这对於迄今仍高度仰赖出囗贸易带动经济，但包含产业自身及用电却不断直接、间接大量排碳，又苦无碳交易筹码可「讨价还价」的台湾制造业而言，无疑是雪上加霜。虽然这段时间国内外产官学研等机构早已不时提出预警，工研院也强调：「净零碳排对产业的压力不止是成本的问题，而是关??未来能否生存的关键，宣示将协助相关产业优先落实净零碳排。」

行政院环保署更为此决定，将针对现行《温室气体减量及管理法》修法并更名为《气候变迁因应法》，优先将钢铁、光电半导体、水泥、造纸、玻璃、炼油、人纤、石化、基本化学、电力等10大产业，列入优先实现净零碳排的列管对象，却迟迟未能完成立法。

因此导致原先预定自2023年开始徵收碳费的构想落空。就连因应欧盟已经定调，将从10月开徵碳边境税的新冲击，也陷入无法源可对於台湾产业先徵碳费并发给凭证的困境，导致业者於出囗到欧盟市场时，恐陷入被额外课碳边境税的困境，势将影响台湾输欧产品的市场竞争力与相关企业的毛利率。

南分院立足排碳产业重镇 规划五大领域低碳转型

其中南部地区位居台湾制造业重镇，产值约占全台湾的1/3，包括钢铁、石化、纺织、电子等产业，尤其长期扮演支撑地方经济的要角。面对2050年净零排碳趋势，经济部也适於工研院台南六甲院区举办「南台湾创新应用展」，特别锁定南台湾迈向低碳转型的主要5大产业技术领域，包括低碳智造、化合物半导体、智慧感测、先进雷射、下世代网通，展示由科技专案补助工研院研发的30项低碳创新技术。

图1 : 面对2050年净零排碳趋势，经济部也适於工研院南分院展示迈向低碳转型的5大产业技术领域。图左起依序为工研院南分院执行长曹芳海、台湾创浦总经理郑勇志、台南市政府??秘书长邱忠川、经济部技术处长邱求慧、工研院协理胡竹生、机械公会理事长魏灿文、台励福董事长林溪文、工研院感测系统中心执行长朱俊勋。（摄影：陈念舜）

当天工研院IEK产科国际所??组长熊治民也在分析雷射应用趋势时指出，估计2022年全球雷射应用产值可达167亿美元，相较於2021年成长10.5%；预估到了2023年将再成长10.0%，突破200亿美元规模，总计2022~2027年间CAGR共成长8.9%，

其中亚太地区扮演最大雷射应用市场，约占42%，其次依序为欧洲29%、北美22%。在应用技术领域占比，可依序分为：加工34%、光通讯32%及光电元件19%；又以医美市场9.4%成长率最高、半导体成长率约9.2居次，後者包含晶片切割及生产制造、曝光技术、PCB切割和钻孔等应用场域。

聚焦半导体先进制程 提升加工效率与品质

如今在精微加工市场的半导体制造已成为雷射重要应用产业，除了在极紫外光（EUV）设备上使用输出脉冲峰值高达几兆瓦的CO 2 雷射系统之外；在沉积、退火和封装阶段，也会应用雷射局部加热的特性，提高区域选择性和制程可控性。他认为：「未来雷射於半导体制造诉求，将主要来自次世代半导体元件制程对於3D IC封装、异质整合等业者在局部热处理与化合物半导体材料的需求。」

包括随着高频通讯产品及电动车等需求不断增加，国际大厂均纷纷投入扩大化合物半导体产线以增加产能。雷射可在半导体从前段磊晶到後段封装等多道制程中扮演重要角色，包括曝光、软化改质、掺杂植入、晶柱/晶片切割、钻孔、精雕、退火、检测等，雷射的不可替代性商机也将更为显着。

当用於硬脆材料碳化矽（SiC）晶锭切片时，雷射也展现应用优势，解决传统使用钻石多线切割SiC晶锭的加工时间与技术门槛，都比加工矽锭高出许多的难题。如今改用雷射加工SiC晶锭之後，将可透过光束聚焦，造成界面材料差异化，即可施以外力将上层晶圆自晶锭分离，比起多线切割更具有减少耗材、提升产能、改善切面平坦度等优势。

面对化合物半导体与高密度立体封装的制程需要，皮秒、飞秒等级的超短脉冲雷射（Ultra-Short Pulse Laser）正在电子半导体产业的精微加工领域成为主角。继2021年在工研院南分院引进亚洲唯一来自德国TRUMPF的高阶脉冲雷射设备，正式启用台湾首座针对半导体与电子产业的先进雷射应用服务中心，其中共有1部CO2雷射源加工机与4部超快雷射加工机，後者并分别导入世界最新型高阶超快雷射源，囊括皮秒紫外光/绿光、飞秒绿光/红外光4种亚洲独有雷射源，足以在低温下切割世界第三硬度等级的SiC材料。

图2 : 现今国际大厂均纷纷投入扩大化合物半导体产线以增加产能，雷射可在半导体从前段磊晶到後段封装等多道制程中扮演重要角色。（摄影：陈念舜）

突显电动车加工优势 符合节能减碳要求

另有因为电动车市场快速成长，目前光纤雷射源将跟随高功率（>1kW）切割＋焊接材料加工市场成长而逐年增加，为雷射加工带来新商机。其中随着雷射焊接技术跃升，将可解决过去红外线（IR）光波段不易处理的铜、铝等高反射金属材料制造问题，满足电动车电池单元的薄箔层、轻量化车体/车底、和电动马达电磁线圈、电子电路组件铜材等零组件焊接加工需求。

当使用波长为400nm~500 nm之间的蓝光雷射加工时，将利用较优异的传导焊接模式，减少产生飞溅和缺陷、避免产生多馀金属间化合物；且优於现今常用的近红外线（IR）波长，可大幅提升焊接金、银、铜、铝等金属的热吸收效果。

同时透过金属雷射3D列印（积层制造）应用，促进半导体实现绿色制造。熊治民指出，由於半导体制造设备与零组件的精密加工过程繁锁，使用3D列印将可减少材料浪费，还能快实现零组件优化，争取缩短上市时间并降低成本，特别适合用於制造高弯曲度、内部结构复杂的零件。

例如藉合并制程，协助减少制造冷却系统所需1/8零件、75%生产时间；优化晶圆载台热管理机制，约减少83%载台温差、提升5倍晶圆制造稳定性；以及优化流体歧管设计，减少90%流体之间彼此干扰程度，改进实现1~2nm精度目标；制造孔径0.6mm的气体喷洒头（showerhead），得以减省75%生产时间和1/4材料。

图3 : 由於半导体制造设备与零组件的精密加工过程繁锁，藉合并制程，将可减少晶圆载台83%温差、流体之间90%彼此干扰，达到1~2nm精度目标。（摄影：陈念舜）

导入智能雷射加工系统 涵括加工制程与生产流程优化

值得一提的是，由於雷射源的可控性，使之容易与自动化模组或设备连结，再透过系统整合导入智慧化，而成为智慧制造的一环；且从雷射加工的角度来出发，也亟须精确、优质雷射光束并维持输出品质的一致性，若能在每套雷射加工设备生产前，即可针对雷射的品质与特性量测，避免随着距离与镜组传导而有扩散的现象，造成聚焦光斑大小与聚焦点的能量分布变异。

该场域同时导入大银微系统自制高速精密平台、工研院研发的专用光路模组与制程控制技术，适用於各项半导体3D IC先进封装与化合物半导体制程，也是这一波半导体先进制程国际赛中不可或缺的光制造技术。未来不仅在时程上可以大幅缩短越洋送件打样的时间，节省每年上亿元的打样验证的成本，进一步协助台湾机械业发挥进囗替代效益，切入全球半导体与电子设备产业链。

依工研院分析目前系统设备厂商的发展走向，可将雷射加工智能化的需求重点概分为两类：其一是雷射加工制程中的资料检知、回??比对并加以修正、优化；另外是针对生产工序优化、流程掌控配置，到全厂系统可视化、智慧化。

前者以具备雷射源及光学量测等核心技术的TRUMPF、IPG等大厂为主，利用高解析影像变化、温度辐射变化等叁数，以即时记录并监控制程，与设计叁数和模型比对，再视必要性决定反??与否，修正制程叁数；进而搭配丰沛技术资料库，才能真正掌握关键叁数，确保每个制程时间点的制造品质变化趋势，能符合航太、汽车零组件等要求各部位工件的加工品质稳定性与可靠度。

後者系指应用雷射加工设备及系统厂商为主，所开发的智慧软体系统涵括从接单、设计构型到雷射加工、冲压、折弯等工具机设备的数控编程设计、模拟优化；进一步衔接到生产端，追踪生产流程和品质状态，可调整上下游工序及优化生产叁数条件，确保生产品质及工作流的稳定可靠。未来甚至还能整合到其他制程加工系统，导入AI优化制程工序，整合客户订单的资讯流与生产端的物料流，透过IoT、云端技术，实现即时可视化、品质效率最隹化。

工研院也在该中心成立後，开发智能化系统与机联网技术，同步建置数位雷射叁数即时监测技术，以及VMX为核心的雷射精敏协同系统，藉以提高产品可靠度及品质、建立智慧工厂优化生产，获得最隹效益。当业者使用的资讯模型（Information Model）与VMX标准一致时，还能将雷射加工机上的App或开放API的微服务程式，用於其他类似的设备上，降低软体的开发门槛。

结语

随着近年来雷射加工在半导体、显示器、金属制品、汽车等产业零组件制造，具有局部加工、快速、平整等优势，市场需求持续提升，依工研院IEK估计2022年台湾雷射加工设备产业产值可达新台币117亿元，较2021年约增加5.4%。

图4 : 依工研院IEK估计2022年台湾雷射加工设备产业产值可达新台币117亿元，较2021年约增加5.4%。（source：工研院IEK）

然而，即使台湾身为全球半导体制造重镇，近年来也衍生众多雷射设备应用机会。但目前台厂在雷射加工领域仍以大功率加工设备为主，即使已有业者开始投入开发半导体与面板产业用的雷射设备，但技术能量与国际领导大厂仍有落差。

依熊治民分析现今台厂在金属雷射加工产业发展的痛点，包括：在雷射加工设备中成本、技术门槛最高的雷射源几??都仰赖进囗，导致台厂自主开发雷射源的厂商规模小，单价也未必低於国外品牌，且脉冲雷射的稳定可靠度仍待努力。

建议未来发展重点，应聚焦在扩大高功率雷射和脉冲雷射源自主，并透过应用端的回??和验证，加速雷射加工技术产业化。包括鼓励台湾设备制造厂商采用台制雷射源，以有效带动产量规模；寻求如德国、美国、日本、立陶宛等国际合作，强化研发能量。

尤其看好5G、功率半导体等高阶雷射源及雷射加工设备等庞大内需市场涌现，以及对於电动车、储能装置等下游出海囗的高能雷射焊接需求增加，将为与之相关的蓝光雷射源、难焊金属材料加工带来商机，亟待建立次世代雷射加工技术；同时整合智能化系统，打造安全、高效、节能低碳的雷射加工设备。

**刊头图（source：southshoremanufacturing.com）