波新聞─李至文／高雄
用於導航的光纖陀螺儀，尺寸與成本大進化！國立中山大學光電工程學系特聘教授洪勇智率研究團隊獨創「矽光子積體電路及光纖陀螺儀裝置」技術，整合多項光電元件於單一矽晶片中，體積較一顆綠豆還小，製造成本大幅降至五分之一，並取得研發專利，全面提升微型光纖陀螺儀應用潛力。洪勇智傑出的產學研究表現榮獲經濟部「國家發明獎」金牌肯定，為學術界唯一獲獎者，獲行政院院長卓榮泰頒獎表揚。
中山大學光電系教授洪勇智指出，導航技術在現代科技中扮演關鍵角色，廣泛應用於太空衛星、潛水艇、無人機、自駕車，甚至機器人等領域。導航系統的心臟元件慣性感測器，以光纖陀螺儀為核心技術，包含光源、光相位調變器、檢光器、光耦合器及光纖環等多個光電元件，皆採獨立封裝後以光纖連接，組裝複雜且體積龐大。洪勇智觀察，歐美長年把持全球光纖陀螺儀的主要專利，因此不易突破技術門檻，開發成本高，不利於微型與商業應用。
洪勇智自2015年起陸續與國家太空中心、國科會、中科院及國防部等單位合作，經過多年的努力，終於突破技術瓶頸，取得「矽光子積體電路及光纖陀螺儀裝置」專利技術。研究團隊運用矽光子積體電路技術，將光纖陀螺儀系統多項光電元件整合在單一矽晶片中，成功將矽光子陀螺儀驅動晶片尺寸大幅縮減，甚至不及一顆綠豆大小（4×1.2mm），並簡化系統為「光源、矽光子陀螺晶片及光纖環」三件組，將傳統體積龐大的光纖陀螺儀系統，變身成微型光纖陀螺儀。由於矽晶片可利用CMOS晶圓廠製程實現，製造成本至少可降低至五分之一，並維持戰術級感測特性，開啟光纖陀螺儀全新應用領域，引起國際高度關注。2024年初，洪勇智即與澳洲無人機導航模組設計開發商Azimuth Avionics，簽署國際技術移轉非專屬授權合約。
提及此次獲獎，洪勇智笑談常被同事開玩笑說自己「領著老師的薪水，做業界的工作」，不僅工作時數長、壓力大，相關的教學研究服務也不能少。他認為，與產業共同努力是互惠的成長。他與台積電合作超過八年，建立矽光子技術平台與元件資料庫；與聯亞光電開發光柵製造與檢測技術，並應用於實際半導體DFB雷射量產；與中科院從矽光子光纖陀螺儀的雛型構想到系統應用；目前則與元澄半導體協助國內外晶片設計公司開發高速矽光子引擎。
「我們的晶片不是在實驗室裡自己土法煉鋼，而是送到晶圓廠代工，因此每年可能要花費數百萬元經費在做晶片上。」洪勇智坦言，開發過程中面臨許多挑戰，除付出時間與心力克服技術問題外，若無外部大型計畫經費挹注，研發將難以持續。他說，這一路上遇見太多貴人，讓中山光電積體光電元件實驗室中，努力做研究的師生成果被看見，未來也將繼續往前邁進、貢獻所長。
圖／國立中山大學光電工程學系特聘教授洪勇智（右）傑出的產學研究表現榮獲經濟部「國家發明獎」金牌肯定，獲行政院院長卓榮泰（左）頒獎表揚。（照片來源：經濟部產業技術司）
