感測尖兵──茂發電子李棟樑

文‧李光真　圖‧薛繼光

2002 5月

你聽過「電子鼻」、「電子舌」嗎？想像過電影裡的「智慧管家」為你打理燈光、偵測瓦斯和防盜嗎？名列二十一世紀重點科技之一的「感測器」，將帶領人類走入科幻世界。台灣也有幾家科技公司，在其中扮演了一定的角色，茂發電子就是其中的佼佼者。

雖然不是股票族或一般人欣羨熟知的電子新貴，然而茂發電子以兼具感測器上、中、下游垂直整合的獨特策略，穩穩立足市場，並連續七年獲得經濟部「台灣精品標誌」的殊榮。茂發父子檔勇敢創業的成功故事，也更見科技與人性的緊密結合。

清明前夕，早來的暑氣已將南台灣層層籠罩，位於台南新市鄉的南科頂著豔陽，全速趕工，因為全區近七十家廠商早已為了工程進度延遲而焦灼不已，只等著這個月廠房交付後，就可以開工試車了。

沿著南科大道前行，就在台積電、聯電、奇美等十二吋晶圓巨頭附近，一些通過層層篩選的小而美公司也已悄悄進駐，其中茂發企業頂著「厚生」、「電通」兩個高科技名稱，一口氣申請了八個單位、一千多坪廠房，準備在此大展宏圖。

勇闖科技叢林

成立於民國七十九年的茂發，在業界一直以舊名「鑫璨電子」聞名，是全國第一家同時獲得 ISO9001 與 EN46001 雙項國際品保認證合格的專業測試與醫療儀器製造商。

回顧起當年創業的過程，有著正港台南人溫文樸實風格的茂發董事長李宗正語帶靦靦。李宗正本來是個水電行老闆，長年做著買賣衛浴廚廁的小生意。民國七十年代末期，台灣金錢遊戲正熾，股票房地產炒得比天高，隱約體認到台灣經濟即將大轉型的李宗正，在朋友引介下，將水電行交給弟弟，自己在五十三的「高齡」時，一頭栽進了完全陌生的儀表製造業，從生產簡易的水表、電表開始摸索。

不久，台大醫學院復健系畢業、在紐約留學的長子李棟樑回國，父子檔做伙打拚，開啟了鑫璨的新頁。

「本來以為這一輩子就是唸書、教書，沒想到一九八八年出國後，發現高速發展的電腦及網路科技，正以驚人的速度全面席捲知識體系，」李棟樑表示，以前蒐集資料要抄卡片、診斷要靠觸摸，新科技發展之後，一夕之間，教科書上的知識已顯得落伍可笑。今天學得的知識，不出五年可能都將被推翻、淘汰，寒窗苦讀究竟所為何來？李棟樑於是放棄了博士夢，決心回國，投入科技發展的行列。

精密測量為科技之本

父子倆都不是科技人，然而李棟樑深信，只要找到對的人、發展對的產品，一點一滴累積自有技術，科技的門檻也未必遙不可及。

鑫璨承襲水表、電表，一步步轉型提升。最早的資訊產品是「示波器」，可以測量電壓、電阻、頻率、二極體等，算是一種精密的數位電表，而且可以儲存、處理讀取到的資訊，並轉換成一目了然的波形圖。

為了研發新型示波器，鑫璨花了五年時間，獨立設計開發專有的類比式數位 IC，並在一九九五年推出全球第一台輕薄的掌上型示波器，獲得經濟部的「創新研究獎」。之後又再接再厲，在去年推出數位式示波電表，突破了舊產品不能測量電流的遺憾。

「精密的測量，是一切高科技的基礎，」李棟樑解釋，鑫璨在測量儀器上頗有心得，因此決定再往上升級，這一步便跨進了感測器的領域。

「我們原先的目標，是希望利用量測原理來研發醫療儀器，」李棟樑指出，像是今年才剛推出的「霍特式心電圖機」（可以連續四十八小時記錄心跳、並將資料傳往電腦中以供分析的可攜式心電圖），就是茂發多年努力後的可貴成果。

新時代尖兵──感測科技

也就是為了尋求量測技術的突破，李棟樑在民國八十六年時找上工研院的量測中心，結果不僅「挖」來了研究員杜政繁，還發現在單純的測量之外，更有個變幻莫測的「感」的領域可供探究。兩者結合後的「感測」科技，應用層面極廣，有發展成為新一波尖端產品的實力。

李棟樑解釋，比起電阻、心跳等慣常以線性呈現、目標單純的量測標的，「感測」的奧妙就在企圖感知千變萬化的物理或化學變化量，然後轉化成為電壓、電阻等電的訊號，以方便量測、分析及傳輸。

舉一個例子，最近歐美甚為熱門、內含多個感測元件的「電子鼻」，功能之一是可以選擇頂級玫瑰提煉香水；還有「電子舌」，可以辨嗅出食物中是否暗藏沙門氏桿菌。別以為這是雕蟲小技，試想，要在各種氣味混雜、濃度飄忽不定的情況中獨「嗅」一味，需要多麼精密複雜的辨識及篩選功力！

比起感測技術的先進大國──美德英等國，茂發的中階感測器沒那麼複雜有趣，但應用面卻更廣泛。

感測器元件的技術平台包羅甚廣，茂發的專攻領域，是以「電化學式」及「半導體式」為主，全力開發全系列的感測元件，包括戶內偵測系統，例如空氣清淨機裡的空污感測器；以及警示系統，像是偵測工業製程中的易爆炸或危險物質的濃度等，對於居家及工業安全衛生、醫學、環保等領域都極為重要。

而鑫璨則在感測器研發有成後，以「茂發厚生科技」為名成立新公司，申請進入南科，並且連老牌的「鑫璨」也一併更名為「茂發電子」，以示統一識別、除舊佈新。

感測天地，妙用無窮

目前擔任茂發厚生科技公司研發處協理的杜政繁解釋感測器的用途。每年冬天，總會傳出多件一氧化碳或瓦斯中毒事件，以一氧化碳來說，如果濃度超過一千PPM，就容易造成急性中毒，而茂發今年甫獲台灣精品標誌的「半導體式一氧化碳感測器」，靈敏度早已達到一PPM。只要家中裝設一台偵測器，洗澡中毒、獨居老夫婦燒開水導致瓦斯爆炸等的意外，是不應該發生的！

因為感測科技妙用無窮，國科會早在十多年前就列為重點科技，工研院也投入研發。無奈那時一般投資者的興趣都在股市和房地產，接著電子熱潮颳起，又吸走了大部分資金，導致不大不小、沒有暴利可圖的感測器乏人問津。當年像鑫璨一樣加入「感測器元件開發科技專案計畫」的廠商雖多，最後堅持到底的，卻只有鑫璨一家。

李棟樑感嘆，去年大陸「十五計畫」（第十個五年經濟發展計畫）底定，將「感測器」訂為火炬計畫中的重要項目，並將成立專業園區進行研發生產，相較之下，台灣感測器產業顯得單薄許多。而大陸基礎研究不錯，只是產品的應用設計較差，「台灣應該還有兩、三年的領先優勢，」李棟樑頗有被時間追著跑的壓力。

整合多元技術

感測領域投入廠商少、進入門檻高，一大原因在於它的「跨領域」特性。正如 IC 製造業是結合了材料、電路設計、構裝和薄膜塗佈等各不相同的技術範疇，感測也是一樣，除了元件本身構造複雜外，還依著感測標的不同，需要不同的專業技術。

感測器的核心就是感測材料，包括金、白金等敏感貴金屬。在技術上則有三大難關，第一是靈敏度，這和感測材料的配方有關。李棟樑不諱言，材料配方是公司的最高機密，全公司上下知道的人不超過三位；為了防止配方外洩，連申請專利的權利都必須放棄。

技術上更難突破的，則是感測的穩定度，也就是將偵測到的目標氣體濃度，轉換為可以處理的電力訊號，同時避免雜訊干擾。譬如空氣中有酒精時（例如煮燒酒雞放了料理酒），對一氧化碳濃度就會產生加乘作用，而出現雜訊或假訊號，如果不能排除這類干擾，就會造成一場虛驚。

第三是反應的速度，這和感測元件的電路構造及封裝技術都有關，若能縮短測試後的等待時間，產品的附加價值自然大幅提高。

此外，就像良率是晶圓廠的利潤所繫，感測材料既是金、白金等貴重金屬，當然更禁不起無謂的耗損，而茂發的良率達到八成以上，製程的know-how也是茂發的致勝秘訣之一，因此除了設備維修廠商外，茂發的製造部門一律謝絕參觀。

李棟樑強調，從去年開始，貴金屬加工的敏感材料已經可以在國內取得，加上IC設計和晶圓代工本就是台灣的專長，因此不會發生原物料及關鍵零組件被外商「卡」死的窘況，而國內晶圓進入奈米（10的負九次方）的革命性領域後，茂發的感測器也隨之朝「微型」發展，希望能更輕更小、更節省能源。

家庭能源管理系統

茂發的第三塊版圖──最新的「電通」技術，則可以使感測器的應用面擴大。「量測、感測，如果只是發展單機，由測量者量好再記錄，未免太不符合網路時代、高速連線的需求，」李棟樑指出。為此，茂發決定再往「資訊傳輸」的下游進軍，研發系統整合性產品，將量測（感測）與傳輸融為一體，「就好像溫度計感測到老人家發燒後，遠在一百公里外上班的兒女的手機就會嗶嗶作響，發出警示，」李棟樑舉例。

為了研發感測與電通的跨領域技術，茂發又在工研院量測中心「挖」到另一位高手陳塗盛掌舵，在兩年前就推出「家庭自動化控制器」，可以遠端調控家中的燈光、電動窗簾等；而剛剛開發完成的「家庭能源管理系統」，則是更進一步的嘗試。

在輕巧如 PDA 的「家庭能源管理系統」螢幕上，消費者可以清楚看到家中每分每秒的用電狀況。依據日本的經驗，消費者若從「只關心帳單」轉成「自覺性使用能源」，可以有效節約能源達百分之二十以上，對於減少溫室效應等環保需求助益極大。

此外，茂發的能源管理系統還有「自動讀表」、「智慧型電表」等多項功能，消費者可以設定每月的用電額度，如果超過預算，系統就會發出警示；或是提醒你將烘衣機等耗電量大的電器，改設在夜間電費費率較低的時段使用。消費者還可以在個別電器上加裝智慧型模組，以便更精確地掌握每樣電器的耗電情況。

一條電線，無往不利

「今年底前我們將和美國同步，推出全球第一台家用電能管理系統，」李棟樑信心滿滿地表示，預計明年內，水、瓦斯，甚至太陽能儀表板等數據都可以「抓」進來，做到全方位的能源管理。再加上原有的毒性氣體、照明度感測等，可以依使用者的需要濃縮於一個小螢幕上，目前已有智慧型大樓業者前來洽詢。

有趣的是，一般資訊傳輸，往往倚賴電話線、無線寬頻、cable、乙太網路等，而茂發電通投入的，卻是更新型的電力線網路通訊技術（PLC），也就是利用現有的電線作為能源與資訊的雙重傳輸管道，不必再加裝任何額外線路。

李棟樑笑說，不管量測儀器如何進步，線路維修人員每次看到橫七豎八、盤根錯節的各式纜線都會抓狂，纜線已經成為二十世紀最愚蠢醜陋的發明之一。而發展PLC的好處，就是希望纜線單純化，既然家家戶戶都已配備深埋在牆壁裡的電力線，為什麼不能利用它來負載、傳輸更多的東西？同時電源可以即插即用，也不會有大量電磁波在空中游離的輻射傷害，是相當理想的傳輸工具。

歐洲電業自由化後，許多大型電力公司力圖轉型，希望成為資訊載具的系統供應者，因此PLC技術正在快速進展中。李棟樑認為，只要能夠克服電線沿途連接了太多老舊電器，以及不符合安規的馬達噪音（雜訊干擾）問題，PLC技術應該大有可為。

步步為營，靜待起飛

在靜待南科落成交廠前，茂發位於十分鐘車程外的永康工業區老廠依舊全速運轉，一刻不得閒。

目前茂發的生產基地都在台灣，但在上海設立了一個二十多人的研發中心，未來希望把大陸當成可以建立自有品牌的 home market。

李棟樑不諱言，目前茂發的自有品牌比例約百分之二十，其餘都是代工(ODM)。而放眼大陸，在感測器領域並沒有什麼了不起的競爭者，民眾的品牌意識也還沒有建立，正是茂發全力衝刺自有品牌的好地方。李棟樑說，如今大陸加入WTO，各項經貿法制和國際接軌、台商有了保障後，就是萬事具備，只欠「三通」了。

新廠即將落成，偏偏碰上不景氣，李棟樑無奈地表示，去年十一月美國Comdex 電腦展，參加者不到以往的三分之一，只有「不怕死」的台灣廠商依舊熱情參與。今年三月德國漢諾威CeBIT電腦展，參觀人數也掉了百分之二十，景氣回升仍有波折，茂發步步為營，不敢大意。

景氣低迷，幸而茂發多年耕耘，成果已陸續成熟。今年電子本業可以翻兩番，從去年的五千萬營業額提升到一億元，預計七月在南科投產、專門生產感測器的厚生科技，可在年底前達成四千萬營收。從水電行起家，一步步走向高科技，茂發的圓夢之旅，正是台灣生命力勃發的最好例證。

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水電商父親帶著台大醫學院高材生兒子，李宗正與李棟樑這對父子檔，從科技門外漢入手，如今已在新興產業上闖出一片天。

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能源控管是本世紀最重要的議題之一。茂發這台小小的「能源管理系統」，可以有效監控電力使用狀況，未來納入水及瓦斯後，功能將更形完備。

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