技術專題主編前言｜雷射應用與數位轉型技術專輯主編前言

德國是雷射產業發展最先進的國家之一， 2025 年6 月24-27 日在慕尼黑舉辦兩年一次的雷射展（Laser World of Photonics 2025）更是全球重要展覽，共吸引全球來自41個國家及地區1,398家參展商（2023 年：1,220家參展商），其中國際參展商占比達68%，參訪者則來自74 個國家及地區 約44,000名（2023 年：40,000多名參訪者），國際參訪者占比達57%，全球重要雷射應用產業相關廠商幾乎都與會參加；而2025年臺灣國際雷射 展於8月20日至23日也在南港二館展出，計有158家參展商，345攤位，相較2024年約200攤位，參展商大幅增加超過1.5倍且吸引超過十個國家廠商參展，可見無論國內國外，雷射產業吸引愈來愈多廠商投入，諸如臺灣國際雷射展期間，為期三天的活動共舉辦了6個場次的論壇及發表會，主題涵蓋了電動車雷射加工技術、半導體產業雷射應用、矽光子、先進雷射製程技術與應用、雷射光源開發與應用，以及新產品發表會等，吸引眾多業者參與。

如2024年機械工業雜誌二月份專輯的主編前言中，提及規劃組團參訪慕尼黑雷射展時，要順道參訪柏林相關單位，2025年6月30日至7月1日，應德國柏林光學技術協會（OpTecBB）邀約， 為推展臺德雙方雷射產業應用合作，特籌組2025德國雷射應用參訪團共五家公司12人一同前往， 希望藉此活動能讓大家對國際的雷射研發與應用狀況有更進一步的瞭解，並能夠激發更多未來的 創新合作發展。本次在德國柏林有參訪OSRAM、 Fraunhofer HHI、Fraunhofer IZM、LTB 等四單位及參加中小企業聯盟座談會，並與聯盟多家柏林當地公司進行互動交流，包含雷射源、模組、設備系統製造商等，參訪行程中的互動，讓臺灣團員們此行收穫甚多。

OpTecBB 是柏林- 勃蘭登堡地區光學、量子和微系統科技的專業協會，由企業、研究機構、大學和協會於2000 年在勃蘭登堡州和柏林主管部門的支持下成立，當初德國政府正好想針對光學 產業制定政策，該協會也願意花費心力調查產業 狀況和提供建議，後來就獲得政府及企業長期資金支持而穩健營運至今；目前該協會是柏林-勃蘭登堡州政府支持的5個不同產業的協會之一，其 營運資金約25% 來自公部門，25% 來自企業會員費，20% 來自協助企業申請科研的專案協調管理 費，20% 來自舉辦活動與服務收入，10% 來自私 人或產業捐助；柏林-勃蘭登堡地區的光學產業非常強，約有400家公司，該協會以中小企業（公司員額250 人以下者）為服務對象，擁有約 130多個機構成員; OpTecBB 組織設計一個平台，用 於連結該地區的利益相關者以及該地區與其他光子學集群（clust）的聯繫，他們彙整會員意見向政 府提供政策建言，故政府施政容易與會員利益一致， OpTecBB每年與不同國家的進行活動交流， 亞洲區 2026年計畫先從韓國、日本開始，未來也規劃與臺灣交流，此類國際技術交流活動很值得 鼓勵參與。

淨零碳排雖因全球經濟景氣低迷，尤其歐盟汽車產業遭蒙中國大陸電動車打擊而提出續用油車的聲音已受重視，然減碳仍是世界各國努力不變的方向，低碳智慧製造、AI技術應用、智慧機器人、無人載具、高效能晶片、散熱及電動車等，皆是目前產業關注的焦點，雷射加減法技術對以上的各類應用，幾乎都可提供解方，同時數位轉型及無線通訊亦是扮演不可或缺角色；本期專輯共十三篇文章，針對前述需求，將就領袖觀點、產業脈動、技術探討等面向分享讀者。

本期領袖觀點邀請大亞集團黃明進廠長藉「低碳智慧製造的產業策略：大亞的雙軸轉型之路」，分享該集團在氣候變遷的浪潮下，面對「淨零碳排」已不再是遙遠的口號，而是全球企業共同面對的課題，特別是身處產業轉型前線的製造業，大亞集團如何積極擘劃轉型藍圖，致力於落實企業永續經營，並以「低碳+ 智慧智造」的雙軸策略進行產業轉型，逐步將永續DNA融入其核心製造流程的實踐路徑、挑戰與未來展望。

產業脈動方面，基於行政院推動「均衡臺灣」政策所涵蓋的六大區域產業與生活圈，其中嘉南高屏被規劃為「大南方新矽谷」，其欲構築的大南方科技廊帶，是一個橫跨嘉義、臺南、高雄至屏東的南臺灣核心科技區域，其產業鏈布局呈現互補與聯動的特性，嘉義以生醫、智慧農業及無人機應用為特色，臺南則以南科為核心，聚焦半導體、金屬加工、車用零組件與AI 應用，高雄結合航太、智慧製造與港灣物流科技，屏東則發展農漁業數位轉型與再生能源應用，透過區域間的產業分工與政策資源整合，大南方科技廊帶形成跨域合作的產業生態系，不僅支援智慧機器人應用的多樣化發展，也強化南臺灣在國家產業戰略中的關鍵地位，「大南方科技廊帶下智慧機器人產業政策推動與發展分析」文中聚焦探討臺南為「大南方科技廊帶」重要驅動角色，整合半導體、資通訊與精密機械的產業鏈優勢，不僅提供機器人研發所需的關鍵硬軟體基礎，更聚焦百工百業的智慧應用場景，將有效解決在地缺工問題，且優化生產流程和產品價值，並藉由推動智慧機器人應用SIG 協作平台，強化產官學研各利害關係人合作面向，期待建構完整的智慧機器人產業生態系，鞏固臺灣在全球科技供應鏈的關鍵地位，引領地方產業升級與經濟成長，以實現智慧化與永續發展的雙重目標。在全球應對氣候變遷的浪潮下，歐盟碳邊境調整機制（Carbon Border Adjustment Mechanism, CBAM）和美國清潔競爭法案（Clean Competition Act, CCA）等國際碳排放法規與貿易壁壘的興起，正迫使全球製造業加速淨零碳排轉型，而能源管理系統（Energy Management System,EMS）在製造業進行雙軸轉型具有關鍵的角色，但中小企業（Small and Medium-sized Enterprises, SMEs）往往因缺乏專業資源、高昂的技術導入成本以及複雜的數據收集與碳盤查流程，難以有效應對，成為其提升國際競爭力的關鍵瓶頸，「智慧碳錶於低碳製造之應用」探討能源管理系統（EMS）於中小與微型企業的趨勢，並提供中小企業主管與決策者制定更精準的淨零策略，有效運用智慧科技加速數位與綠色雙軸轉型，進而優化能資源管理，降低碳營運成本，並提升企業在全球綠色供應鏈中的競爭力。化合物半導體產業正處於關鍵轉捩點，隨著傳統矽基材料在功率與射頻領域逼近物理極限，產業正加速導入化合物半導體材料，以滿足高階應用領域對效能的嚴苛需求，「化合物半導體之產業應用趨勢」梳理代表性材料的物理特性與擅長應用，並著重碳化矽（SiC）的應用擴張側寫，AI 世代的先進封裝對大面積、低翹曲與高散熱的需求，開啟SiC 導入散熱基板/ 中介層應用的新契機，而為降低切割損失與提升良率，低損耗的雷射改質分片製程技術成為受關注的重要選項，也將歸納化合物半導體產業面臨的三項關鍵挑戰，成本結構、可靠度、與供應鏈韌性議題，並展望在AI 與綠能趨勢下的應用成長與產業布局機會。

技術探討方面，承上所述，化合物碳化矽為 寬能隙之半導體材料，具高硬度、熱導率與耐高 溫特性，是高壓/ 高頻/電力電子之關鍵材料之一，其硬脆特性使晶錠分切相當困難，鑽石線鋸受線徑限制，材料損失極大且速度緩慢，使碳化矽基板成本居功率模組之冠，「碳化矽晶錠超音波輔助雷射低應力分片技術」提出超音波輔助雷射切裂碳化矽，將雷射聚焦於碳化矽內部，生成改質裂紋，再施加高頻超音波，裂紋將沿既定方向互連並分離，亦介紹工研院南分院建置的示範設備，含整合雷射、超音波、研磨、機械手臂、檢測等模組，完成高良率與高產速之連續分片，此設備兼具低料損與低成本優勢，將可強化臺灣於碳化矽基板供應鏈之競爭力。在高效能運算（HPC）、人工智慧（AI）以及第五代行動通訊（5G）等應用迅速崛起的驅動下，晶片對於高速訊號傳輸與高效率散熱的需求日益嚴苛，進而推動先進封裝技術持續演進，面板級扇出型封裝（Fan-Out Panel Level Packaging, FOPLP）因具備高密度、低成本與大面積製程優勢，成為下一代主流封裝技術之一，其中結合玻璃通孔（Through Glass Via, TGV）基板，則為FOPLP 在訊號完整性、熱穩定性與微型化方面帶來突破性進展，「先進封裝邁向玻璃通孔時代：FOPLP 結合TGV 的產業契機」將探討FOPLP 結合Bessel 光束TGV 技術的整合挑戰、製程優勢與市場潛力。

飛秒雷射以其極短的脈衝寬度與超高峰值功率，已成為精密加工與表面改質工程的重要工具，與傳統奈秒或皮秒等級的雷射相比，飛秒雷射在加工時能夠將能量於飛秒級的時間尺度內瞬間累積於材料表層，雷射脈衝影響時間較熱量擴散時間短，使材料熱量來不及傳遞出去，進而降低了熔融區域與熱影響區的產生，因此，飛秒雷射被認為特別適合應用於高精度、高穩定性以及對熱敏感度要求高的材料之表面改質或微細結構製作，「飛秒雷射應用於金屬心血管支架表面工程研究」研究以飛秒雷射於316L 不鏽鋼與鎳鈦合金（Nitinol）形成雷射誘發周期性表面結構（Laser-Induced Periodic Surface Structures, LIPSS），探討在雷射波長1030 nm 下能量密度對周期之影響並比對血管支架需求，結果顯示LIPSS 周期結構與血管中層表面紋理相符，可望促進內皮細胞貼附、抑制平滑肌增生，具支架表面工程潛力。

鋼構產業是支撐國內建設發展的重要基礎，其製程長期以來仰賴傳統人工銲接，然而面對節能減碳政策壓力、人力成本上升及銲工人才短缺等問題，傳統製造模式已難以支撐未來產業需求，目前傳統電弧銲仍依賴大量人工，鋼構產業需導入自動化、智慧化與高能效的先進製程技術，發展高度智慧化、低能耗、具高穩定性的雷射銲接技術，成為鋼構產業升級轉型的重要方向，「鋼構雷銲發展趨勢」分享工研院建構的厚鋼構雷射銲接核心技術，涵蓋H 型鋼構與箱型柱鋼構之雷射深熔與填料銲接工法，並整合智慧銲道追蹤、低氧氣氛控制與粒子動力學數位模擬平台，技術已通過第三方檢測與疲勞試驗，並完成221 件H 型鋼構量產驗證，展現高度成熟度與產業導入可行性，相較傳統潛弧銲，雷銲工法可減少約90% 填料、降低70% 能耗與碳排，並提升穩定性與降低變形，使鋼構製造邁向高效率、低碳化與智慧化。

全球人工智慧與電動車市場持續高速成長（CAGR 分別達35.9% 與13.12%），帶動高導電與高導熱材料需求大幅增加，凸顯銅材加工的重要性，傳統近紅外線雷射受限於銅的低吸收率與高反射性，易造成飛濺、孔洞與熔池不穩定，而藍光雷射因對銅吸收率高，能降低反射損耗、穩定熔融區，提升銲接品質，國際大廠如Nuburu 與Laserline 推出高功率藍光雷射，透過光束整形與模組化設計，解決銅加工中光束品質、熱管理與一致性挑戰，「藍光雷射銅製程產業應用新趨勢」針對潛在的應用範圍，如電動車驅動電機之銅扁線定子、GIS（Gas Insulated Switchgear）厚銅殼體、 DBC（Direct Bonded Copper）引腳銲接、均溫板封口及銅結構件的3D 列印等作分享介紹。

高效能運算及資料中心需求的散熱技術，已成為系統可靠性與效能表現的關鍵，傳統鰭片式或微流道熱交換器雖已廣泛應用，但在結構設計自由度、散熱效率與重量控制上仍存在限制，難以滿足新世代高功率密度晶片與模組之需求，發展具備高比表面積、可調控孔隙率與高結構連通性的創新散熱元件，成為當前工程技術的重要課題，三重週期最小曲面（Triply Periodic Minimal Surface, TPMS）因具有高比表面積（High Surface-to-Volume Ratio）、連通性佳與可調控孔隙率，近年被視為新興熱交換器結構之選項，「TPMS 結構與熱交換器之積層製造應用」介紹TPMS 之數學特徵與熱管理上的優勢，也透過數值模擬分析 不同TPMS 幾何形貌之流場分布與壓損，以作為評估系統規格與設計之依據，並利用雷射粉床熔 融（Laser Powder Bed Fusion, LPBF）製作TPMS 原 型及探討大面積列印之製程挑戰與缺陷控制，顯 示結合TPMS 結構之熱交換器具備良好散熱能力及可行性，展現積層製造於高效能熱交換應用之潛力。

智慧製造技術在雷射積層製造領域的應用日益關鍵，透過整合路徑優化分析、掃描策略最佳化與加工狀態即時監控等智慧系統，可精準控制雷射能量輸出與熔融行為，實現高品質、高精度的立體製造，此技術已廣泛應用於航太、醫療與汽車等高階產業，滿足複雜結構與功能性零件的製造需求，而雷射積層製造具備低碳排放與高材料利用率的製程優勢，結合數位化設計與客製化生產能力，成為推動製造業邁向永續發展與智慧轉型的關鍵技術，「八雷射掃描路徑智能化積層製造技術」探討積層製造在快速製造技術開發趨勢與做法，並針對其智能化分析方法進行系統性說明，涵蓋製程優化、掃描策略與智慧監控等關鍵技術，以提供高效、精準且可持續的製造解決方案。 現代化的輕軌號誌系統乃是基於網路通訊的計算機控制系統，號誌系統間要能互聯互通，通訊系統間的互通性是基本要求，由於號誌系統有許多涉及整體系統運行與環境的安全性功能，與安全性相關的通訊介面需嚴謹定義、實作與驗證，目前，鐵道系統間的安全相關通訊功能必須符合 IEC 62280:2014（EN 50159:2010）的要求，需針對六種威脅「重複、刪除、插入、亂序、損壞與延遲」 進行檢測並提供充分的防禦，「基於OPC UA 之輕軌安全通訊協定設計與效能分析」提出一種基 於 OPC UA（Open Platform Communications Unified Architecture）的輕軌安全通訊協定設計，並針對其安全性與效能進行分析。

隨著智慧聯網的蓬勃發展，傳統產業與工業環境對遠程且非侵入式數位儀表的數據擷取需求日盛，但大多面臨邊緣裝置運算能力受限與無線 傳輸距離不足的挑戰，「輕量化邊緣 AI 與長距離無線部署之系統驗證」研究設計並實證一套整合 輕量化邊緣 AI 與長距離無線傳輸的系統框架，此方法於伺服器端訓練 MobileNetV2 模型，並透過量化感知訓練（QAT）壓縮為 FP16 格式，使模型體積減少 49.77%，運行效能提升 33.84%，優化後的模型藉由 IEEE 802.11ah 無線技術，成功部署至超過 600 公尺外的邊緣裝置執行推論任務，亦以模組化實驗驗證此整合系統的技術可行性，為遠程非侵入式數據擷取提供一套兼具成本效益與高度潛力的解決方案。

說2025 年有何黑天鵝，川普的關稅當之無愧，加上餘波盪漾的以巴衝突，遲不結束的烏俄戰爭，以及中國經濟衰退，讓大家過得備感艱辛的一年，臺灣可謂除半導體、電子產業外，大都也是淒慘，但雷射業者似乎都還可以，印證雷射是好技術，很值得大家積極投入，無論雷射減法、積層製造、數位轉型、無線通訊等領袖觀點、產業脈動、技術探討，皆希望可供讀者參酌，以助業者提升市場觀點、技術門檻及趨勢布局，爭取市場優勢，貢獻經濟產值，也鼓勵大家趁此歐盟經濟疲弱之際，多多國際合作，布局歐盟或爭取技術合作或引進，最能獲得高成本效益的機會！

DOI:10.30256/JIM.202602_(515).0002