光電與半導體同樣是以「光學技術」為基礎的產業，但命運天壤地別，臺灣「光電產業」2012後開始逐年衰退……

光電轉向生醫逆轉成長曲線，年產值553億攻佔臺灣生技總產值9.1％，年成長速度+11.0%，站進全球年均複合成長率9.08%、630億美元市場軌道。

臺灣生醫光電產業中，血壓計、血糖機、隱形眼鏡代工成為國際廠不可或缺夥伴，新創公司多款尖端光學檢測也首創國際。

臺灣生醫光電技術與人才已經具備逐鹿全球的潛力，不過，這道「光」如何突破文化、人才競爭，衝破「台積電天花板」？

專題企畫／撰文：彭梓涵
採訪整理：彭梓涵、李林璦、巫芝岳
視覺／美術設計：黃黛鵑
特別感謝：光電科技工業協進會
圖：vecteezy

半導體與光電產業，是臺灣政府2002年經濟政策推動「兩兆雙星」計畫中的「兩兆」，為支撐起臺灣科技相關產業的兩大支柱，希望提供臺灣經濟成長發展動力的兩個引擎心臟。

「兩兆」指的是預期產值分別超過兆元以上的「半導體」產業及光電領域的「影像顯示」產業，不過，當時「影像顯示」是以平面顯示(LCD)產業為發展重點。

「雙星」則指「數位內容」產業(包括軟體、電子遊戲、媒體、出版、音樂、動畫、網路服務等領域)及「生物技術」產業，至今星光仍黯淡。

同樣「光學技術」基礎產業  命運天讓地別

光電產業與半導體同樣是以「光學技術」為基礎的產業，今天看來，這些科技雖然佔據臺灣科技發展的主流，但命運走向天壤地別 ！

臺灣半導體產業成了臺灣的護國神山，特別是台積電於全球領先地位與重要性已不在話下。

然而，臺灣另一「兆」產業，包括LED (發光二極體)照明、太陽能光電(PV)、LCD (面板)等，現在卻成了產業發展血淋淋的負面案例。

事實上，臺灣光電產業在民國90年代也曾輝煌一時，LCD和DRAM(動態隨機存取記憶體)多項產品市占率一度是全球前三大，比半導體提早了約10年，為臺灣創下過許多美好榮景與就業機會。

不過，臺灣光電產業在2011年達到高峰2.36兆臺幣後，隔年(2012)遇上歐洲債券風暴，加上政府西進政策大轉彎，臺灣光電產業面臨產業更迭、紅色供應鏈崛起、市場版圖競爭變化下，不少業者因虧損過多宣告破產。

臺灣光電產值自此開始年年衰退、市場開始節節敗退！

DRAM、面板、LED以及太陽能面板後來被稱為「臺灣4大『慘』業」，多家公司的鉅額虧損以及留下的數千億銀行貸款，加上總和上兆臺幣的設備投資支出，產業對臺灣的資源損失及經濟拖累之深，時至今日，臺灣金融體系還在付出代價！

2002年左右的「面板五虎」(友達光電、奇美電子、廣輝電子* (被併入友達光電)、中華映管、瀚宇彩晶)，最後也僅存活為今天的「面板雙雄」(友達、群創)。儘管多家市調機構報告皆指出，全球光學解決方案需求增長(包括智慧消費性電子設備、醫療保健、汽車行業)將帶動整體市場規模。

據美國市場研究機構Meticulous Research 2021年報告，全球光電(Optoelectronic)產業，2020年市場規模為412億美元，預期到2027年，市場規模將以9.6%的年均複合成長率(CAGR)成長到779億美元。

但攤開臺灣光電科技工業協進會 (PIDA)公布近幾年臺灣光電產業產值，2020年產值為1.4兆臺幣，較2019年微幅衰退0.41%；2018年、2019年光電產業產值，也分別有8%、4%的衰退。

顯示出臺灣光電科技已經退出世界鎂光燈的要角。

生醫光電逆轉成長曲線 攻佔臺灣生技總產值9.1％ 

不過，衰退的臺灣「兆元」光電產業，卻正進行著一場寧靜的轉型升級革命……

這其中關鍵的分水嶺，正是光電轉向了生醫，近幾年存活下來的公司也積極透過轉投資、轉型或整併合作，尋找創新的應用。

例如：2010年3月，創下面板業界有史以來最大宗合併案，與奇美電子、統寶光電合併的群創集團(3481)；早在1989年就進入醫療產業進行策略佈局的明基友達集團(2409)等。

還有1988年成立，以雷射光科技起家的光群集團(2461)；藍光光碟龍頭錸德科技集團(2349) ; 1995年成立，以資訊及工業用顯示器為主要產品的鈺緯科技(4153)；連今日全球精密光學塑膠鏡頭領導廠商的大立光(3008) 也不例外。(參見後表、後文)

光電相關產業範圍其實廣泛，依據不同屬性，大致可分成九大類別/次產業，包括：LED面板、太陽能、影像感測、光儲存(Optical Storage)、光顯示器、光通訊(Optical Fiber Communication)、雷射應用、精密光學(Precision Optics)、生醫光電(BioPhotonic)。(參見圖一)

其中，生醫光電無論技術成熟度與市場發展潛力正處在中段，顯示，生醫光電已經是一門跨領域結合且快速成長的科學。

再看PIDA公布的2020年臺灣光電各產業年成長率，數據顯示，臺灣光電產業衰退最多的類別為太陽光電(-14.0%)、其次是LED與照明(-7.7%)、光儲存(-4.4%)、精密光學(-2.6%)，整體光電產業整體持續出現衰退現象。(見圖二)

然而，在雷射應用(+11.4%)、生醫光電(+11.0%)、光通訊(+6.6%)、影像感測器(+1.5%)、平面顯示器(+0.3%)，則呈現出正成長。

又根據PIDA 報告，2020年臺灣生醫光電產值從2019年的新臺幣498億元成長至553億元；而財團法人生物技術開發中心(DCB)統計，2020年臺灣生技產業的年總產值6,011億新臺幣，年均複合成長率7.4%。

臺灣生醫光電產值已經悄悄佔據全部臺灣生技產業產值的9.1%，且成長速度高於總體生技年成長率(+11.0%：+7.4%)。

歷經近十年產業衝擊洗禮的光電產業，已經轉身在生醫光電領域創造出實質可觀的產值經濟，相較之下，近幾年無論政府或電子業大佬們高分貝吶喊、並大量投入預算發展的AI醫療科技及精準醫療，頗顯得相形見絀。

全球生醫光電市場看上630億美元 亞太區成長最大

或許一般認為，這是受COVID-19疫情影響，檢測及醫療需求帶動生醫光電而成長。

但事實上，近年來國際間對於「光電」與「生醫」領域的結合，包括原有雷射醫療應用，以及新興的生醫光譜學、生醫光學影像、光學檢測與光學治療等發展，已經成為大勢所趨。

臺灣大學光電工程研究所教授、安盟生技科學長黃升龍就認為，光電產業的產值衰退與生醫光電的成長，代表的不只是產業的效益，最重要的，其實是「生醫光電與拯救人的生命有關」。

今年9月，有「諾貝爾獎風向標」之稱的拉斯克–德巴基臨床醫學研究獎(Lasker–DeBakey Clinical Medical Research Award)，就頒發給史丹佛大學生物工程和精神病學教授Karl Deisseroth、柏林洪堡大學Hertie神經科學教授Peter Hegemann、德國馬克斯．普朗克生物化學研究所Dieter Oesterhelt，三位開發光遺傳學結合神經科學的革命性技術研發者。

他們將果蠅眼睛中的感光分子視紫紅質(Rhodopsins)透過基因工程方式表現在神經細胞中。這一成就不但讓神經元對光產生敏感性、提供了一種遠端控制活性的方法，更建立現代光遺傳學領域研究的寶貴工具。 

今年5月，匹茲堡大學(University of Pittsburgh)則進行了全球首次以光遺傳學的基因療法研究，使一名視網膜色素病變(Retinitis Pigmentosa)的全盲患者恢復部分視力，透過搭配特殊護目鏡，在經過7個月訓練後，患者得以看到筆記本、釘書針盒、玻璃杯等物品，甚至能看到馬路上的斑馬線。

此外，現在醫療器材技術日新月異，生物學研究已從細胞層級轉移到如蛋白質、核酸的層級，先進國家開始重視個人預防與精準醫療，加上高齡化的趨勢創造了健康照護，如：居家照護及遠距醫療等服務的市場。

這些趨勢的科技都必須建構在精密化學、光電、ICT等技術上，且更重要的是需要電子和光電產業的跨領域結合，才能真正衍生出符合基礎與創新醫療儀器的需求，開發出高附加價值的醫療器材。

市調機構Mordor Intelligence也預估，全球「生醫光學」市場規模將從2020年417.6億美元，增長到2026年630億美元，年均複合成長率為9.08%，是全球醫療器材市場規模的10%。

Mordor Intelligence報告進一步指出，全球生醫光電市場，由於北美地區得益於美國政府發展該產業的舉措，與奈米技術帶動的生醫光電市場，成為主導生醫光電發展主要地區。

北美市場參與者也都成為今日生醫光電的品牌領導者，包括：賽默飛世爾(ThermoFisher Scientific)、BD、濱松光子(Hamamatsu Photonics KK)、奧林巴斯(Olympus Corporation)和卡爾蔡司集團(Carl Zeiss AG)等，皆是在光電領域發展已久，並最早嗅到與生物醫學應用結合的公司。

不過，Mordor Intelligence報告也指出，北美市場就算是領導生醫光電發展的主要地區，但目前市場成長率最高的是「亞太地區」。

而若從全球生醫光電年均複合成長率9.08%的成長趨勢看，臺灣生醫光電產業已經站進全球630億美元市場的成長軌道！

光學治療近年有許多突破性的進展，今年9月，拉斯克-德巴基臨床醫學研究獎(Lasker–DeBakey Clinical Medical Research Award)，就頒發給史丹佛大學生物工程和精神病學教授Karl Deisseroth、柏林洪堡大學Hertie神經科學教授Peter Hegemann、德國馬克斯·普朗克生物化學研究所Dieter Oesterhelt，三位開發光遺傳學結合神經科學的革命性技術研發者。(圖/ Lasker Foundation)

擺脫代工老路 生醫光電需打破「台積電天花板」 

然而，生醫光電這道可能帶來產業旭日東升的曙光，在光電學者與廠商眼中，卻依然是光芒黯淡、亮度極需增強。

臺灣大學光電工程研究所教授、安盟生技科學長黃升龍表示，臺灣雖然朝向生醫光電發展的大方向，不過他擔憂，「過去以來，臺灣產業發展都是看國外、聽國外來告訴其重要性，又要看別人證明有市場後，臺灣才會投入做大量、成本低的生產工作，但這是一條老路。」

目前從產業廠商分佈來看，臺灣生醫光電也仍處在M型化的發展階段，最大宗多是固守量/價市場的血壓計、血糖機代工製造。少部分由長久耕耘醫療器材研發與生產的廠商、或光電轉投入的新創公司及團隊，但產品多數還在研發與認證階段。

黃升龍也直言，臺灣鼓勵創新也有10年了，但生醫光電投入創新者仍少。

「其實全臺有將近160所大專院校，約40所都設有光電相關系所，臺灣在光電發展上，技術與人才培育已久，其實具有逐鹿全球的潛力，但頂尖人才最終都被半導體業、台積電吸引去了。」

他感嘆，「國家產業傾斜半導體業，台積電雖然是臺灣經濟成長動能，但對整體產業發展來說，人才競爭恐怕已經是個大問題，沒有妥善的解決，長遠而言，對臺灣的經濟發展會很不利！」

如何突破目前生醫光電產業現狀？光電協進會執行長羅懷家則建議，除了可朝向具有市場利基的應用型潛力產品開發外，也可透過廠商間的整併、研發及行銷策略合作來強化競爭力。

奎克生技、體學生技創辦人李鍾熙也指出方向，他表示，「生醫光電為跨領域產業，跨領域本身就是複雜、有難度，以目前的趨勢而言，『應用的創新』會是生醫光電比較有機會永續發展的方向。」

他指出，「在檢測與診斷、治療、保健領域上，還有許多未滿足的需求，臺灣廠商向來在微小化、整合上具優勢，未來可利用這些優勢，開發關鍵點上的創新。」

不過，李鍾熙也同時指出，生醫、半導體經營觀念其實大不同。生醫產業屬於「科學事業(Business of Science)」，為高風險、時間長的產業，一旦科學突破，其影響是巨大的。

而半導體、資通訊產業屬於「工程事業(Business of Engineering)」，半導體、資通訊產業的產品比較接近生產製造，因此，只要在製造、製程技術上優化，提升品質、量化產品就能保有競爭力。

李鍾熙認為，兩個領域因屬性，在資本市場的資金配置、研發經費分配上，應制定不同策略。

臺灣生醫光電發展至現在，產業轉身術正努力擺脫代工一途。但後疫情時代，各國對於5G、醫療及自動化逐漸重視下，臺灣卻只有高舉著ICT、AI與生醫結合的旗幟，忽略了貢獻已經逼近臺灣生技總產十分之一、在醫療器材科技發展中極具重要性的光電技術。

未來，臺灣生醫光電是否能以「關鍵點上的創新」，打破「台積電天花板」，走回臺灣光電產業過去的榮景，相信大家都很期待！

光電協進會於1993年7月成立，20餘年來見證光電產業的成長，光電協進會追蹤各分項產業，詳實記錄與報導產業現況，提出中肯的產業發展建議，為臺灣廠商尋找最佳機會與出路。右為執行長羅懷家，左為總監林穎毅。(攝影/李林璦)

黃升龍表示，全臺有將近160所大專院校，約40所都設有光電相關系所，臺灣在光電發展上，技術與人才培育已久，其實具有逐鹿全球的潛力，但頂尖人才最終都被半導體業、台積電吸引去了。(攝影/李林璦)

認識生醫光電的發展與應用

生醫光電並不是一個全新的領域，生醫光電是因應解決生命科學與醫學上的問題所發展，是一門整合光電、資訊、精密機械、物理與化學的新領域，涉及電磁輻射與生物材料之間的相互作用。

「生醫光電」一詞可能是近幾十年創造出來的新名詞，實際上生物與光學的結合，最早可追溯到16世紀，一位荷蘭眼鏡製造商Zacharias Janssen，利用光學透鏡產生影像放大效應的顯微鏡的發明。

雖然 Janseen 的發明很有創意，但該儀器還是經過了50 年才廣泛地為科學家所使用。其中最著名的研究則是1661 年，義大利解剖學家Marcello Malphigi 利用顯微鏡觀察到青蛙肺臟的毛細血管，成為首位看到動物毛細血管的人，他也因為顯微鏡技術，成為顯微解剖學、組織學的創始人。

然而相較於當今的顯微鏡來說，當時的顯像和倍率都極為粗糙，但隨著放大倍率、解析度與光波長的限制一一被物理學家發現、解決，顯微鏡在歷經300~400年發展後，最新的突破則是「超高解析螢光顯微鏡」的誕生，其越過了科學上設想的限制。

2014年諾貝爾化學獎，也因此頒給Eric Betzig、William Moerner、Stefan Hell三位科學家，獎勵他們發展「超高解析螢光顯微鏡」。光學顯微鏡的視野，從此也進入「奈米級」的尺度中。

光電技術打破「空間、時間、相容限制」 為生醫提供非接觸應用

由於光電技術的獨特性，它為感測、監測、診斷和治療疾病提供了一種非接觸、有效、快速且無痛的方式，在應用於生命科學、微生物學 (病毒和細菌分析)、藥物分析、醫學和臨床診療等方面具有多個突出的優勢。

首先是「空間尺度的多樣性」：生物體被光探測或操控的尺寸範圍，可從生物分子大小的奈米(nm)等級，到生物組織大小的毫米(mm)等級。

例如，2014年諾獎得主開發的超高分辨率螢光顯微鏡，就可對細胞內蛋白質和核糖核酸(RNA)進行成像，由於空間尺度的改變，研究人員也得以輕易的研究腦內神經細胞之間如何形成突觸，進一步追蹤與巴金森氏症或阿茲海默症相關的蛋白質聚集等。

第二優勢則是「時間尺度的多樣性」：生物體被光探測或操控的時間範圍，可從飛秒(10-15秒)到天(註：進行縮時攝影的連續觀察時間)，涵蓋了約 20 多個數量級的範圍。

例如，利用雷射光進行的激發－偵測(Pump-Probe)技術，可在極短時間內測量感光細胞蛋白質中電子躍遷的飛秒化學(Femtochemistry)研究，這種光的特性可以幫助研究員，了解分子中化學鍵斷裂與形成的化學反應過程。

第三個優勢為「功能的多樣性與高相容性」。由於光可透過多種如：光散射、光吸收、發光、不發光的方式與生物體相互作用，因此也衍生許多獨特的生物醫學應用 (見表一)。

例如：近年很夯的光遺傳學(Optogenetic)，其在神經科學研究上，就出現很大的躍進；2017年由麻省理工學院(MIT)和法國巴黎第五大學研究團隊，結合改造的新型光敏蛋白soCoChR與雙光子電腦生成全息技術(Computer-Generated Holography,  CGH)，實現了對大腦中「單個」神經元的光敏操作，相關研究發表在《Nature Neuroscience》期刊上。(參考自臺灣儀器科技研究中心—科儀新知224期)

>>本文刊登於《環球生技月刊》Vol. 89