工業技術研究院今（6/22）日發表43週年院慶頒發的傑出研究獎及產業化貢獻獎金牌等四項成果，工研院院長劉仲明表示，談到產業升級轉型，就希望軟硬能夠結合，這次獲獎的技術也呼應了這樣的趨勢與方向；回顧過去台灣產業發展的軌跡，多是由技術研發開始，再往市場去思考，但現在台灣產業的能力已經到了一個程度，需從市場端回來，進行軟硬整合、跨領域就變得很重要。
工研院43週年院慶頒發的傑出研究獎，分別是「無線行動3D掃描器」、「化學SEI改質長續航力電動車鋰電池」、「新世代溶液中奈米微粒監控系統」；至於產業化貢獻獎則是「從無到有建立台灣Cloud OS新產業」。這四項成果分別在智慧生活、半導體前瞻製程監測、高效率儲能電池及雲端產業服務上帶來突破性創新，展現智能系統整合的技術實力，為產業界提供需要的完整解決方案，進而帶動產業升級轉型。
「先進的技術就扮演驅動的角色，非常重要。」劉仲明院長認為，以世界上很成功的公司為例，像是Google當時就是因為抓住趨勢，善用新興技術與獨特商業模式而崛起，等它壯大到一定規模時，還是要建立技術門檻，建立自己的技術能力；再看台積電，成立前20年，因為有好的商業模式加上某個程度的技術能力，得以成長茁壯，但台積電現在成為世界頂尖的公司，還是靠深化技術，從20奈米到7奈米，跨越相當大的技術門檻。值此創新經濟時代，「深化技術，將創新能量導入，產生足夠門檻，創造更高的附加價值，才是軟硬結合、台灣轉型升級之道。」
工研院今天發表的工研菁英金牌獎成果包括產業化貢獻獎金牌的「從無到有建立台灣Cloud OS新產業」，工研院成功發展出國內首套大型雲端系統軟體技術，具備「伺服器、儲存、網路、監控、管理」等項目的虛擬化功能，可支援整合龐大資料中心虛擬化管理的雲端基礎架構服務，近五年來已技轉10家國內廠商，發展出各式雲端作業系統產品及解決方案。
另外，傑出研究獎金牌獎包括「無線行動3D掃描器」，這是工研院3D掃描技術上的精進，可算是全球首款專為Android智慧行動裝置設計的彩色3D掃描器；能夠提升電池循環壽命的「化學SEI改質長續航力電動車鋰電池」就像為電極材料穿上彈性保護衣，保護其不受電解液攻擊而產生損傷，提升電池的循環壽命；讓半導體業者掌握溼式製程更有效率的「新世代溶液中奈米微粒監控系統」，可隨時監控製程中所使用的化學溶液品質是否符合標準與需求，一旦發現溶液微粒不符需求，溶液品質低於標準，可馬上暫停、更換，以維持產品良率。
工研院傑出研究獎金牌技術
●無線行動3D掃描器
「無線行動3D掃描器」是工研院3D掃描技術上的精進，自主研發小型3D掃描器的關鍵技術，包括使用亂點比對計算深度、設計特殊繞射光學元件進行定位校正及運用智慧手持裝置平行處理能力進行即時彩色3D模型重建等，並取得相關國內外專利，是全球首款專為Android智慧行動裝置設計的彩色3D掃描器。
「無線行動3D掃描器」特地為搭配智慧手持裝置而設計，整合了紅外光深度感測與彩色影像感測在單一取像模組上，能夠減少體積及重量，機身約與一台5吋手機相當，外型輕巧，可以單手持握、攜帶方便，尤其內建充電式鋰電池，不需外接電源，增添其可攜性。透過無線傳輸技術，使用者只需在手機、平板或筆電上安裝應用程式，就可以無線連接3D掃描器進行掃描，掃描過程中在螢幕上可立刻觀看正在重建的全彩3D模型，並隨時依需求調整掃描角度及位置，讓3D掃描的圖像更完美，並自動存檔。此外，「無線行動3D掃描器」可應用於個人化3D模型製作與列印、VR/AR模型開發等，可望帶動3D相關產業的創新與加值服務，潛在商機龐大。
●化學SEI改質長續航力電動車鋰電池
你有電池使用一段時間後，卻無法充電或充電量減少的經驗嗎？這是鋰離子電池在充放電時，因有機溶劑攻擊電極材料產生電化學反應而形成固體電解質界面膜（SEI）的後遺症，由於會消耗電極材料自身的鋰離子並使其界面阻抗增加且產生結構微裂縫的現象，隨著充放電次數越多，累積的症狀就會越嚴重，所以電池即有充放電量不足的困擾。工研院開發的化學SEI改質長續航力電動車鋰電池，是以化學法直接在電極材料表面披覆穩定優異之奈米級SEI膜來保護電極材料，有效大幅減低其在充放電過程中受有機溶劑的攻擊與破壞程度。
鎳鈷鋁三元系（NCA）材料是目前電動車動力電池常用具高能量密度的正極材料，但卻有安全性較低、循環穩定性與高温放電容量損失較大等問題。工研院以化學SEI改質技術，可在各類鋰離子電池用之正負極材料表面均勻披覆一層結構穩定優質且接著力強的創新型化學SEI膜，就像為電極材料穿上彈性保護衣，保護其不受電解液攻擊而產生損傷；此層化學SEI膜能有效保護NCA材料避免產生微裂縫現象，且使其在充放電循環過程中，抑制材料表面SEI膜的增長，能減低累積阻抗，進而提升電池的循環壽命。未來可設計使用能量密度更高的電極活物材料組合，使電池芯更容易輕薄化，將電池的體積能量密度推到1000Wh/l以上，電池循環壽命(常溫-80% DOD)亦可提升超過3000次；以Tesla電動車為例，行駛里程數將可提高至550公里，電池的使用壽命亦能超過10年。
●新世代溶液中奈米微粒監控系統
工研院開發的「新世代溶液中奈米微粒監控系統」，提供24小時線上連續監測半導體前瞻製程化學溶液中粒子的大小與濃度，如研磨液、製程用化學試劑及超純水等。現今一般半導體產業採用光學原理量測化學溶液的方式，其監測極限為40奈米，不但無法監測新世代前瞻製程窄縮所需控制的微粒缺陷（10 奈米）外，光學量測過程中也常受到溶液中微奈米氣泡的影響，誤導監控結果。以氣膠粒子技術為基礎之「新世代溶液中奈米微粒監控系統」，監測範圍可到達5到1000奈米，亦可去除溶液中微奈米氣泡的干擾，可協助半導體產業監控20奈米以下的前瞻製程，因此受到先進半導體業者的肯定，並於2014年開始在台積電進行原型機測試。
為能精準量測化學溶液中5到1000奈米粒子之粒徑大小與分布情形，「新世代溶液中奈米微粒監控系統」突破現有儀器40奈米的量測限制，將待測的溶液氣霧化後再進行量測，氣霧化後的奈米微粒不再受原溶液中氣泡影響，突破現有儀器之量測物理限制。此系統不僅提供粒子尺寸、分布及濃度，亦提供化學溶液添加物之特性，更精準的掌握化學溶液的狀態，以確保製程良率。
「新世代溶液中奈米微粒監控系統」對半導體產業的重要性不言而喻。以國內半導體製造大廠為例，若可減少因40奈米以下微粒污染或製程瑕疵之晶圓缺陷，晶圓製造良率提升，每提高0.1%良率，可增加淨利約600萬美金。而以奈米微粒量測技術為基礎的「新世代溶液中奈米微粒監控系統」，應用廣泛。除應用於半導體產業外，亦可推展至其他奈米量測監控相關的光電製造或生物製藥等產業。
工研院產業化貢獻獎金牌
●從無到有建立台灣Cloud OS新產業
工研院近五年來，從無到有建立台灣雲端系統軟體新產業，引領台灣資訊硬體產業轉型為雲端系統軟體服務的新市場。其中的核心技術—「ITRI Cloud OS」是目前世界上最完整的雲端資料中心作業系統，具備「伺服器、儲存、網路、監控、管理」等項目的虛擬化功能，可支援整合龐大資料中心虛擬化管理的雲端基礎架構服務，目前已技轉10家國內廠商，促成投資累積金額高達新台幣82億元以上，並協助本土廠商結合硬體實力研發雲端系統、以高性能價格比策略切入市場，成功輸出到日本及東南亞市場。
工研院並以「ITRI Cloud OS」衍生成立「雙子星雲端運算公司」，發展企業應用領域之私有雲及實體主機租賃服務等先進技術；另成立「鐵雲科技」，結合視訊監控雲端運算、大數據視訊採礦及人工智慧技術，提供整體雲端解決方案，未來三年內預期每年將有50%以上成長率的業務增長。
(圖／工研院43週年工研菁英金牌獎得獎團隊合影：左起工研院材化所所長彭裕民、材化所研究主任吳弘俊、資通所所長闕志克、院長劉仲明、電光系統所經理汪德美、量測中心博士何信佳、電光系統所所長吳志毅、量測中心主任林增耀。)