賺不到錢也要拚!這群台商做出 MIT 衛星

作者 | 發布日期 2017 年 09 月 02 日 0:00 | 分類 天文 , 晶片 , 航太科技 follow us in feedly

凌晨 2 點 50 分,新竹科學園區漆黑靜寂,但國家太空中心大樓卻燈火通明。大廳擠滿上百位學者、科學家和企業高層,儘管熬夜,但他們難掩興奮神情,守在大螢幕前,等待遠在美國加州的火箭升空。



「五、四、三、二、一!」

他們跟著塔台倒數計時。數到「1」時,火箭發出巨大聲響,筆直沖入雲霄,他們看著第 1 節火箭脫離,第 2 節火箭點火、熄火,到第 676 秒,火箭外殼脫落,搭載太陽能板、猶如長一對翅膀的金色衛星,彈進漆黑的宇宙裡。

「福衛五號衛星成功進入軌道!」歡呼聲此起彼落,有人吶喊,有人流淚,有人緊緊相擁。不少是年逾半百、講究理性的台灣科學家,這一刻,全都變成第一次仰望星空的小孩。

因為現在,他們能驕傲的指著星空,「瞧,那顆星星我做的!」

福衛五號是台灣第一顆自製的衛星,距離地球 720 公里,可以看見地面只有 2 公尺的物品,它如同「台灣的眼睛」,可找出台灣哪條河川受到污染,可協助搜尋失蹤的船隻。

福衛五號誕生前,台灣所有衛星都是向國外買來,衛星影像的儲存、加密和解碼,都要靠國外,一年得花上新台幣上千萬元租用海外衛星接收站;但福衛五號成功運轉後,不必再向他人伸手。

太空熱!馬斯克、孫正義都投資
台灣花 7 年自製衛星,搶到入場券

不過,自製衛星這是條崎嶇路,他們一走就花了 7 年。「沒有人教,沒有論文可以參考,也沒有相關專利,」太空研究中心前主任張桂祥指出。「沒錢、沒人,沒經驗」,但他們仍拚了命,做出台灣第一顆自製的衛星。

為了它,全台產、官、學大集結。除了太空中心外,還包括國家實驗研究院旗下儀器科技研究中心、晶片中心,學界包括成大、交大、清大和中央大學等教授群,還有約十幾家台廠參與。

這群台廠來自五湖四海,有些做無人機,有些是半導體業,有些根本沒做過航太零件,一切從零開始。但若沒有這群手握國際級技術的企業,福衛五號不可能上太空執行任務。

他們抓住「太空時代」的新機會:高盛今年 4 月出具研究報告,指出因太空梭與衛星建造成本降低,太空投資大幅成長,2015 年投資太空領域的公司就超過 50 家,金額約 12 億美元(約新台幣 360 億元),是過去 15 年的總和。報告認為,未來 20 年,太空產業將成長至上兆美元的規模。

太空產業早已成為全球顯學,這次搭載福衛五號上太空的火箭,由美國 SpaceX 公司製造,它正是特斯拉(Tesla)執行長馬斯克(Elon Musk)所創立;軟銀創辦人孫正義今年也斥資 10 億美元,投資美國衛星網路公司,用作建造低成本衛星。

當世界級企業探索太空商機,台灣的「太空尖兵」等於拿到一張價值上兆美元的入場券。

製造「眼睛」的微像
設計產品只花美國 1/5 人力

他們把台灣衛星送上太空,靠兩項本事:一是拚毅力,二是求完美。

讓福衛五號擁有「千里眼」的幕後功臣,是微像科技。微像董事長王文良早年在美國矽谷創業,10 年前為參與印度「登月計畫」,回台成立微像,印度現在探測月球的衛星,就是用他們的影像感測器。

影像感測器分兩種,一種是 CCD(感光耦合元件),另外一種是 CMOS(互補式金屬氧化物半導體)。傳統衛星大多用 CCD,因影像雜訊較少,但該產品一來是國家管制品,買不到,二來台灣也沒能力自製,因此太空中心轉個念頭,改找專做 CMOS 感測器的微像。

「傳統衛星用的感測器,設計複雜,美國要花動用 100 人以上的團隊開發,但用 CMOS 感測器,我們靠 20 人就可以辦到!」王文良說。

可是,太空中心給他們出道大難題,要把印度衛星用的、不過如鳳梨酥大小的晶片,放大 5 到 6 倍。晶圓廠能夠做出的最大單晶片,只有約 3 公分,但太空中心要的,是長達 12 公分的單晶片,做出來,等於破世界紀錄。

「我聽到他們的要求,第一個念頭就是,不可能!」微像工程部經理林琦斌說,這不是只要把小晶片拼起來,晶片與晶片間幾乎不可有任何空隙,否則晶片就不能用。他們為此差點拒絕太空中心的要求,退出計畫。但王文良還是咬牙接下「不可能的任務」。

他們解決的辦法,就是「做苦工」。王文良表示,本來一片 8 吋晶圓,可以切出一到兩百顆小晶片,但當晶片放大後,只能切出 5 顆。他們便從 25 片晶圓,花了上千萬元,從上百顆超大的晶片裡,每顆篩檢,找出一顆幾乎沒有縫隙、符合標準的晶片,放到衛星上。

「這比做 100 萬顆小晶片還難!」王文良苦笑說。量產的消費電子晶片,做出來八、九成以上都能用,但能上太空的晶片,卻要把 99% 以上的晶片都丟掉,只為挑出一顆來用。

幫助「記憶」的鑫豪
門外漢咬牙接單,天天做到半夜 12 點

另一位「苦主」是鑫豪科技。鑫豪開發的是福衛五號的「記憶體控制」和「影像儲存」,就像是裝在衛星的「記憶卡」,將拍下的畫面存起來,並且加密,再傳回地球。

可是,鑫豪從沒接觸過太空產業。兩位創辦人──研發部協理劉錫鑫和董事長邱俊豪,曾是國家中山科學研究院同事,創業後,公司曾接過國防相關設計專案,如大型無人機的影像儲存等,但國防和太空又是不同領域,他們得要從零學起。

在鑫豪董事會中,有股東建議不要接,因為太空產業回收期長,不容易賺到錢。邱俊豪卻堅持,他對股東說,「事情要挑難的做,才有價值,否則簡單的中國廠商都會做了!」說服多次,總算使股東點頭。

「我們遞交超過 50 份設計文件給太空中心,一般案子一、兩份就夠了,」劉錫鑫表示,自從接這案子,他將近一年幾乎天天晚上 12 點才從辦公室回家。

設計修改超過 50 次,鑫豪總算通過太空中心驗證。「我們存入的資料,連 1 位元(編按:儲存最小單位)都不能錯!」邱俊豪表示,如果錯了 1 位元,整份資料都就像骨牌一樣,跟著出錯。

而且,衛星飄在太空,無法飛上去「除錯」。他們花了近半年,用程式讓記憶體局部出錯時,「自動隔離」,讓系統能持續運作。憑著這份本事,明年即將發射的福衛七號,仍找上鑫豪。

太空環境惡劣,任何零件都必須千錘百鍊,不容絲毫失誤。例如,林琦斌表示,影像感測器要以 120 度高溫,連續燒 1,000 個小時,感測器上的金線都不能脫落,否則就要整批報廢。

偏偏,微像第一批影像感測器,燒到第 500 多個小時,其中一條金線開始脫落,他們花了半年重試多次,百思不得其解。

微像苦找答案,找上學校的學者,教授問:「你們是用純金的金線嗎?」原來微像以為,如果金線用得越「純」,越不容易脫落,殊不知「稍微不純」的金線,才能貼得更牢靠,結果一改,順利通過測試。

他們都說「賺不了什麼錢」
但癌篩、長照等再應用,前景看好

其他廠商如做衛星外殼的漢翔、做天線的勝利微波、影像管理系統的凌群電腦、清洗衛星鏡片的錫宬國際,都要求幾乎「零」失誤。

衛星用的鏡片主鏡直徑長達 45 公分,是全台灣最大的非球面衛星鏡片,為了清洗它,以往做半導體清洗設備的錫宬,打造 3 公尺大的立方體清洗機,經過超過 10 道關卡,讓鏡面上一粒灰塵都不能有。

參與福衛五號計畫,這群廠商幾乎都說,「賺不了什麼錢!」但他們把磨練的成果,用到其他領域。

微像就和國立大學合作,將影像感測用在癌症篩檢。微像總經理黃欽河表示,該校把顯影劑打入實驗鼠中,用影像感測器診斷有癌細胞的部位,若此方法成功,以後要判斷癌細胞位置,一來不必再用 X 光,可降低癌症病患的輻射劑量,二來檢查速度也更快。

此外,專長在影像程式設計的鑫豪,則將影像偵測技術用在長期照護。鑫豪業務行銷副總經理謝金谷表示,他們已和長庚養生村合作,監視器可自動判讀老人家是否跌倒,發出警報,不需要警衛時時盯著監視螢幕。

火箭升空時,整流罩上寫著大大的「台灣」兩個字,這是台灣太空史上的里程碑,這裡頭有台灣頂尖人才的心血,也載著台商技術升級的契機。

(作者:馬自明;首圖來源:By Tiouraren (Y. Tsai) (Own work) [CC BY-SA 4.0 or GFDL], via Wikimedia Commons;全文未完,完整內容請見《商業周刊》)

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