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AI、電動車可靠度漫長驗證難題怎麼解?智慧即時監控突破三大挑戰

宜特科技_96
・2025/07/30 ・4001字 ・閱讀時間約 8 分鐘

可靠度測試往往需要漫長的時間驗證,您是否只能依賴外部實驗室提供的數據,靜待結果?在測試過程中,如何能隨時掌握產品的測試數據,縮短決策時間,提升開發效率呢? 

本文轉載自宜特小學堂〈AI、電動車可靠度漫長驗證難題怎麼解?智慧即時監控突破三大挑戰〉,如果您對半導體產業新知有興趣,歡迎按下右邊的追蹤,就不會錯過宜特科技的最新文章!

圖 / 宜特科技

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當前電子產業發展迅速,特別是在 AI、電動車、高電壓產品等領域,不管在規範和測試設備上,傳統可靠度測試已難以應對快速變遷的技術需求。

規範與挑戰:

隨著市場對創新產品的需求日益增加,企業面臨更短的開發時程壓力。新產品開發週期加速,意味著從設計、試產到量產的時間被大幅壓縮,進而對可靠度驗證提出更高的效率與彈性要求。特別是在許多新興技術尚未建立完整可靠度測試規範的情況下,驗證團隊需自行設計模組與支援機制,以滿足不同情境下的監控與測試需求。

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此外,隨著晶片設計日趨高度整合及客製化,製程及材料可靠度也需要調整測試手法以縮短驗證時程,如何在眾多規格下快速調整參數以因應工程師所提出的驗證手法及對應實驗條件,是現今可靠度驗證產業的一大挑戰。

測試需求:

電壓、電流供電及量測規格的多樣化,需具備不同解析度或是自動化儀控的整合;此外,測試中額外衍生的功能需求,例如脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation, 簡稱 PWM)、動態回饋偵測(Dynamic Feedback Detection, DFD)、電源擴充(Power Expansion, PE)等,甚至到軟體的調整因應特殊需求,在可靠度驗證上也日益普遍。若單靠添購標準機台或傳統硬體架構的設備,難以滿足這些需求,如何擴充標準機台功能及快速開發出具彈性化的測試手法,將影響產品的測試完整性以及上市時程。

本文將探討如何透過接案配套管理模式,統一管控測式資訊,並藉此平台,減少工程師與實驗室之間來回溝通的時間,亦降低訊息傳遞的誤差,透過可連線的軟、韌、硬體整合模塊,即時處理線上量測資訊,確保測試準確性與時效性。透過最新智慧即時全球驗證中心,結合智慧監控、即時反饋、全球連線功能,協助工程師打造出高效、準確且可遠端監控的測試系統,提升產品可靠度的驗證品質,並降低第一線的人力需求。

因應AI與電動車發展,半導體業在可靠度測試上面臨三大挑戰

AI 與電動車產品的可靠度測試痛點

高速運算 AI 晶片需要長時間穩定運作,但溫度變化、電壓波動、散熱問題等因素都會影響到效能。而電動車電源管理要求高,在高電壓與快速充放電環境下,如何確保電池模組與控制系統的可靠性是關鍵挑戰。

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高度整合型及特規晶片及製程材料驗證的挑戰

當多個系統模塊整合於單一晶片封裝時,往往會帶來以下的挑戰:功耗變大(熱逸散不佳),啟動程序複雜化、晶片驅動監控一對一進行、特定功能區需要額外監控或做程式驅動、特定腳位需做高解析度量測、或需搭配特定儀器整合進行驗證。這些挑戰都必須搭配設備機台、儀控設施,快速提供工程師可行性評估以及驗證手法。如何在有限時間內提供可行的解決驗證方案,並與工程師達成測試手法的共識,需要有一定程度的設計資源與資料庫。在前期驗證的系統開發上,必須根據測試條件以及測試過程中產生的異常,快速反應並適時介入來調整實驗參數。

現有測試設備及傳統做法的局限

現有測試設備可分成一體式與分離式架構。一體式設備將所有加速條件(如溫度、電壓、監控等)整合在一個標準系統上,並具備一定的規格跟制式化設定,甚至連電路板或治具也有一定的規格限制。而分離式架構則是,透過外部組裝,根據專案需求組合供電系統、爐體、驅動電路與監控儀器,並通過開發軟、韌和硬體進行整合。前者在規格上有較多限制且涉及成本考量,後者則須長時間開發,且時程不易掌控,必須投入大量設計資源評估,規格驗收的不確定性亦高。

此外,可靠度產線多依賴人力去做巡檢紀錄,機台檔案紀錄的傳送也仰賴工程人員寄送跟分析,傳統作法缺乏時效性且耗損人力資源,也無法在測試過程中迅速應對異常。

智慧即時全球可靠度驗證中心解決方案應運而生

為了因應上述挑戰,宜特結合業界資源,於今年第二季推出智慧即時全球可靠度驗證中心(Global Smart Reliability Center)。運用豐富的設計資料庫及模組化設計,將各類測試需求、儀器、操作介面及控制器功能模組化,並開發線上資料庫及接案系統,根據客戶驗證規格流程可行性來進行快速評估,並提供相應的提供解決方案。此外,亦搭配資安架構,開放帳號密碼以提供連線監控,透過即時處理及圖表顯示,並結合生命模型預估,確保實驗參數的正確性及監控異常,可於異常發生的第一時間,通知測試工程師及客戶採取應對措施。

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宜特智慧即時全球可靠度驗證中心已完成測試項目展示實驗室(Demo Room),為元件提供完整的可靠度驗證環境,並適用於晶圓代工、ASIC 設計公司、電動車、高電壓產品等關鍵領域。

圖一:宜特智慧即時全球可靠度驗證中心的解決方案。 圖 / 宜特科技

透過智慧監控、即時反應、全球連線,透過以下方式提升產品可靠度測試效率:

(一) 智慧監控獨立通道(Independent Channel Smart In-situ Monitoring)

實時監測樣品的各項數據,透過數據即時回傳,減少傳統測試方式的延遲問題。並可獨立監測每個測試樣品的電壓、電流、溫度變化,確保測試精準度。

圖二: 實時監測樣品的各項數據並可即時回傳。 圖 / 桓銘科技

(二) 即時反應(Real-time Response)

若測試過程中發生異常(如溫度過高、電流異常),系統會自動停機,防止樣品進一步劣化,確保分析的準確性。

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圖三:即時反應畫面。 圖 / 桓銘科技

(三) 全球連線(Global Connection)

工程師可透過遠端連線即時查看測試進度,提供更便捷的全球測試管理。

圖四:客戶可透過遠端連線即時查看測試進度。 圖 / 桓銘科技

(四) 工程資料分析(Data Analysis)

透過 EDA 分析工具輔助產品在測試中各項參數隨時間變化的關係,清楚掌握產品量產前的工程數據。

圖五:透過 EDA 分析工具,掌握產品量產前的工程數據。 圖 / 易方科技

案例分享

案例一:多通道電源系統的設置與軟體控制機制的增強

工程師們面臨的問題是,由於案件需要處理大量電源組數並紀錄實驗過程中的電源數據,實驗架設過程繁瑣、費時且易出錯。為了解決這些問題,可根據規格需求建置了多通道電源系統,並增強軟體的多樣控制機制、建立符合規格的機台,簡化繁複的架設流程。最終,在架設效率提升了70%的情形下,可獲得更具參考價值的實驗數據,成功打造了一個高效且架設零失誤的實驗室。也可預留機台配置,應對後續各種客製化需求。

圖六:通過設置多通道電源系統及強化軟體控制,解決繁瑣架設問題,並確保數據準確性。圖 / 宜特科技

案例二:機櫃式的客製設備與自動化數據紀錄

由於先進應用的產品類型繁多,需要準備多種不同儀器規格來應對,且實驗設備過於繁瑣,準備過程複雜。為了解決這些問題,藉由將應用模組和相關儀器組裝成機櫃式標準設備,可減少了每次架設過程中的出錯率。還能根據不同市場需求進行靈活調整,避免重新購買新設備。且所有實驗數據皆可自動化紀錄,並提供電源時序、保護、延遲及警告等多項功能,進一步提升了操作效率與準確性。

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圖七:將應用模組和儀器整合成客製化機櫃設備,自動化紀錄數據,可靈活調整設備,降低成本。 圖 / 宜特科技

結語:

在 AI、高速運算(HPC)和電動車等先進應用快速發展的背景下,現行的半導體可靠度測試標準尚未完善,業界迫切需要靈活且高效的測試方案,以確保產品穩定性與市場競爭力。為回應此趨勢,透過智慧監控、即時反應、全球連線,打造出的智慧即時全球可靠度驗證中心,可為元件可靠度測試提供完整的驗證環境,適用於晶圓代工、ASIC 設計公司、電動車、高電壓產品等關鍵領域。有助提升測試資料的透明度與反應速度,降低測試時間與潛在風險,持續推動半導體可靠度驗證技術的發展。

本文出自 www.istgroup.com

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宜特科技_96
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我們了解你想要的不只是服務,而是一個更好的自己:) iST宜特自1994年起,以專業獨家技術,為電子產業的上中下游客戶, 提供故障分析、可靠度實驗、材料分析和訊號測試之第三方公正實驗室

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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