〈專文〉獨創「壓電感測器」讓機器人「有感覺」，宇霆科技完成千萬元Pre-A輪募資

當台積電的自動化手臂在無塵室中高速移動，夾取著價值數10萬美元的晶圓時，你是如何確保它不會因為微幅震動，而毀掉這片珍貴的矽片？甚至，在馬達發出第一聲異常哀號前的數週，就能精準預判設備即將故障？

這是一個攸關台灣精密製造業命脈，卻長年被忽視的感知問題。「過去，台灣雖是精密機械與半導體強國，但在設備關鍵的『感知層』，也就是高階壓電感測器，有超過90%需仰賴進口，尤其是國際大廠。」宇霆科技總經理李承穎指出。
宇霆科技試圖透過自主研發的壓電材料技術與感測器開發技術，填補這塊本土供應鏈的空白。近期，這家從成大材料系實驗室孵化、2023年才正式成立的新創，宣布完成1,000萬元新台幣的Pre-A輪募資。
但事實上，這項技術其實已經在實驗室打磨多年，直到這兩年因應AI浪潮的爆發，才得以切入國內機器人龍頭的供應鏈。
頻寬與精度的戰爭：34kHz超高頻，幫機器人打造「預知未來」的能力
在感測器的江湖裡，要想突圍，得先看懂傳統技術的極限。目前市面主流的電容式感測器，雖然在手機或Apple Watch等消費電子上應用廣泛，但在李承穎眼中，這類感測器就像是近視眼。
他生動地比喻，電容式感測器的頻寬通常卡在5kHz到10kHz，只能看到眼前的訊號，超過10kHz後的訊號細節則是一片模糊；再加上電容式需持續供電，需要較高功耗，且在半導體設備或精密機械等高功率環境下，基於物理特性易受干擾，導致關鍵的微弱訊號被淹沒。

相較之下，宇霆科技的核心競爭力，在於透過獨家專利的陶瓷製程與微型化設計，開發出頻寬高達34kHz的壓電感測器。
為什麼高頻化這麼重要？
這不僅是數據的提升，更是預測未來的關鍵鑰匙。
「諸多研究論文指出，軸承或滑軌滑塊在發生嚴重故障前，通常會先在高頻區出現明顯特徵，約落在 20kHz 至 40kHz 或更高的頻段，」宇霆科技投資人、碩英股份有限公司執行長陳冠文解釋。雖然具體頻段仍會因材質與結構而有所差異，但他強調：「相對地，感測器必須要能偵測到這段頻率，否則我們就無從掌握它什麼時候會壞掉。」

宇霆科技的透過獨家專利的陶瓷製程與微型化設計，開發出頻寬高達34kHz的壓電感測器。  宇霆科技

所以，預測未來設備狀況的關鍵，其實就在於感測器是否具備足夠的頻寬與靈敏度。但問題也正出在這裡：頻寬與靈敏度越高，感測器就越容易受到環境雜訊干擾。面對這樣的物理限制，宇霆科技是如何突破？又是怎麼在靈敏度與穩定性之間，找到最佳平衡點的？
「今天如果我們用在精密機械，或者是半導體這些設備上，其實它們的能量都蠻大的。那傳統電容式本身抗雜訊能力比較差，這時，我那些微小的訊號就被雜訊淹沒了，頻寬也會受到限制。」李承穎說，相較之下，團隊採用的壓電技術具有獨特的物理優勢。
「壓電材料的特性是在受到壓力時會自行產生電能，也就是『自發電』，因此感測核心不需要外部供電就能運作。由於這是將動能轉換為電能的物理現象，對環境雜訊的干擾相對具有較高抗性。」李承穎進一步分析，「此外，壓電參數的單位是以皮米為量測尺度，才能實現這樣高精度的應用。」
此外，為了進一步確保數據純淨，宇霆科技在電路設計上也下足功夫。「類比訊號很容易被干擾，但數位訊號是0跟1，抗干擾程度大幅提升。所以『如何有效運用訊號』是關鍵。」透過獨家的模組設計，團隊將訊號在源頭即進行數位化，猶如為機器人裝上了抗噪耳機，確保傳回AI大腦的數據是真實且清晰的。
除了頻寬優勢，宇霆科技更進一步利用高解析度，重新定義了機器人的感知能力。
不同於市面上常見採用壓阻技術的機器人皮膚僅能做接觸偵測，宇霆科技的感測器是將高精度多軸微型直接嵌入機器人的關節或靈巧手內部，偵測極其微小的應力變化。
「我們將微型感測器埋入機器人的關節與靈巧手中，讓機器人知道現在抓的東西有多重，進而防止昂貴的機械手臂因施力過當而翻覆或損壞。」李承穎如此區隔市場，「我們讓機器人知道現在抓的東西多重？角度對不對？更重要地是讓機器知道什麼是痛。」
這種精密的力回饋控制，唯有在材料性能先撐起來、且雜訊被有效抑制的前提下才能實現。除了單一感測，團隊也正積極將壓電技術與紅外線、毫米波、光達整合，打造多模態感測方案，全面強化精度與覆蓋率。
這種精密的力回饋控制，在實際應用中已展現出顯著效益。
在半導體搬運車的案例中，宇霆的感測器能即時偵測路面微幅震動並反饋系統進行動力抵銷，解決了過去為了怕震壞晶圓而不敢開快的痛點，讓搬運車大幅提速。而在精密加工的智慧刀把上，透過感測器偵測切削時的訊號，系統已超越老練的師傅，能即時判斷各種材質軟硬、角度並適時調整進刀速度。「原本切削一塊料要耗時30秒，但跟系統連動後（自動加速），它只花了20秒，這對產能來說是巨大的提升。」
目前，宇霆科技採取的是標準品與客製化嵌入並行的雙軌策略，試圖在封閉的工業供應鏈中撕開缺口。產品線涵蓋了專攻高階運算的旗艦款，以及滿足大多數工廠常規應用的主力款。成立2年以來，團隊的終端用戶名單已涵蓋國內與美商半導體廠、精密機械製造商以及智慧部件製造商，合作客戶約5-10家。
數十年磨一劍：從美軍核潛艇技術到台灣精密工業的自主突圍
宇霆科技的技術底蘊，必須回溯到30年前。當時，李承穎的指導教授朱聖緣從美國賓州州立大學取得博士學位歸國，逐漸將壓電技術深耕台灣。但事實上，高壓電技術是有受到管控的。
「由於美軍有很多核子潛艇，需要聲納去偵測海底極其微弱的訊號；包含NASA的太空船要飛出去，也需要精密的感測器來監控發射軌道。一旦你能掌握這些細微的震動與位移，你就擁有了國防上的絕對優勢。」李承穎解釋。無論如何，朱聖緣學成歸過後，仍在實驗室內如同日本職人般鑽研了30餘年。
不過即便技術領先，市場端卻並不普及。當時，壓電材料主要應用於高度管制的國防科技，鮮少流向民間。「這就是為什麼過去數十年，台灣找不到人做壓電感測器的原因。這門技術不僅冷門，而且進入門檻極高。」李承穎回憶。
這段漫長的學術累積，如同埋下的種子，直到近年工業4.0與AI浪潮來襲，才終於找到了爆發的破口。過去堪用的電容式感測器，隨著數據成為新石油，感測器若只停留在傳統技術，將無法滿足AI模型對高品質數據的需求，「以前做壓電材料只能寫寫論文，但在AI時代，如果底層收到的訊號是雜訊，上層的演算法再強也沒用。」
於是，帶著豐富壓電經驗的核心研發人員，這群研發團隊，決定從經濟部的價創計畫中獨立，將這項技術帶入工業現場。但從實驗室走向市場，最難的一關不是技術研發，而是建立品牌信任度。「客戶的第一反應往往是：你是新公司，會不會做完一個案子就倒了？」對於非剛需客戶而言，面對這家來自台灣的感測器新創，往往需要長時間的測試，這段空窗期是新創公司最難熬的死亡幽谷。

左為宇霆科技本輪投資人碩英說執行長陳冠文，右為宇霆科技總經理李承穎。  蔡仁譯攝

面對大廠的質疑，團隊的解法是直攻剛需。「我們的策略是鎖定那些『沒有我的Sensor，系統就無法運作』的客戶。」李承穎指出，不同於標準品可以被替代，團隊的高階壓電感測器成為了高階機器人與精密設備商的最後一根救命稻草，「當你把東西交給客戶，數據跑出來的那一刻，信任感就建立起來了。」
千萬銀彈助攻，攜手大廠嵌入供應鏈
如今，宇霆科技在成立僅兩年內便已與國內機器人龍頭啟動深度合作，更在今年10月底完成1,000萬元的Pre-A輪募資，宣告正式進入商業量產階段。
本輪資金由台灣智慧資產管理、碩英股份有限公司、晨石投資等策略投資人共同參與，並由Infinio Capital管理合夥人、同時也是成大鳳凰平台導師翁榮志大力協助促成。
「宇霆科技是難得兼具研究深度與商業實用性的新創團隊，尤其在半導體製程、無人機和機器人等應用上。」翁榮志強調，此次投資的主要價值不只在資金，更在於讓宇霆得以快速嵌入現有產業鏈，與頂尖製造商與系統整合商協同成長。
隨著千萬資金到位，宇霆科技的戰略佈局全面加速，除了已與國內知名機器人製造大廠啟動技術合作，針對機械手臂精密感測模組、協作型機器人的健康監控與安全防護系統進行聯合開發，更預計2025年下半年就能實現商務落地。
目前，團隊正積極招募硬體研發、演算法整合與業務開發人才，準備從AIoT裝置、車用感測一路拓展至醫材偵測模組，將這顆台灣製造的感測器，植入全球智慧製造的神經網絡中。
團隊資料
公司名稱：宇霆科技（Piezo Ultratech）
成立年份：2023年 官方網站