國立成功大學聘僱研究員兼智慧製造研究中心執行長鄭芳田，被譽稱「臺灣半導體自動化教父」，是智慧製造與工業自動化領域的開創者，他深耕產學合作30年，合作夥伴遍及全台，累積技術移轉簽約金額高達2.7億、實收金破億。他研發「全自動虛擬量測(Automatic Virtual Metrology, AVM)」技術，曾於2011、2012、2018及2024年四度榮獲經濟部「國家發明創作獎」及2024年經濟部「國家產業創新獎」個人類－產學貢獻獎，這些殊榮不僅彰顯他在技術發明上的卓越成就，更是對他長期投入產業轉型升級的高度肯定。

【中科院奠基自動化】

鄭芳田教授是成大電機系65級第一名畢業，為了爭取公費留學，北漂到桃園龍潭的中山科學研究院擔任約聘僱人員，他在中科院近19年歲月中，先後赴美深造完成碩士、博士學位，並將所學專業積極投入國防研發，協助國防部研發驅逐艦上的射控系統。當年，驅逐艦上配備飛彈、魚雷、火炮等多種武器，它們必須透過搜索雷達、追蹤雷達、敵我識別儀、…等等各式感測器，來進行系統整合與精密控制。他長期致力於整合各式武器與感測器，打造高效射控系統，為他日後「轉行」智慧製造自動化領域奠定札實根基。

爾後，父母日漸年邁，鄭芳田決定返鄉一心想在成大尋求教職，「苦啊！」談起民國84年初到成大覓職的辛酸，是一言難盡的苦悶。他先找了自己老本行成大電機系又找了成大工科系都遭婉拒，最後輾轉落腳民國83年甫成立的成大製造工程研究所。「一間教授室和一間連一張桌子、椅子都沒有的30坪空間，這是要怎麼做啊？」

民國85年前後，政府推行半導體工業積極發展製造自動化，相關大型產學計畫成了各方精英爭取的資源，台大有機械系大老呂秀雄、范光照、黃漢邦，台科大則有李祖添等，都是國內自動化領域的佼佼者，各自找來的合作廠商是國內兩家晶圓大廠(台積電和聯電)，而鄭芳田則是鎖定下游製程找了封測大廠(日月光)一起合作。

【產學計畫起頭難】

「講實話，我在中科院混得還不錯！」鄭芳田心想他在中科院提計畫，雖然不到呼風喚雨的程度，但是基本上要提什麼計畫，大家都買他的帳。於是，他轉至成大任職後，也著手開始投入大型產學計畫申請。當時申請流程是要先提構想書簡報，現場向評審委員報告，通過後才能進入第二階段正式提案。他在半年內提了三次構想書簡報都被否決，「半年被打槍三次，真的覺得自己好可憐！」

關鍵轉機是自動化學門承辦人許文秀經理慧眼識英雄，看到鄭芳田報告的用心與潛力，勸他改從一般整合型計畫著手，才讓他的產學之路出現一絲曙光。民國86年，他成功申請到一般整合型計畫，雖然三年期計畫只有預核一年，但是他卯足全力打拚，先找上矽品轉投資的南茂，親自下場讓機台自動化(Equipment Automation)連線技術實際應用到生產線上的機台。基於上述成果，鄭芳田在民國89年(來到成大的第5年)，迎來人生重要轉捩點⸺拿下第一個大型產學計畫，合作夥伴正是矽品。

談起矽品，鄭芳田特別感激從矽品轉調南茂協助建廠的林姓協理，他在南茂任職期間就對機台自動化系統深感興趣，期滿歸建還把機台自動化系統帶回矽品。

「產學合作要走得長遠，東西一定要走出實驗室」，當年為了驗證機台自動化連線技術可以真實應用在製程場域，他幾乎是親力親為，常趁著夜晚、周末甚至是工廠休假時間自個兒開車載著團隊南征北討，到實際生產場域進行連線測試，確保系統能在工廠實際上線運作。

【工業4.0及其挑戰】

在全球化競爭日益激烈的時代，製造業為了提升生產效率與產品良率，紛紛投入資通訊、雲端、大數據與虛實整合系統等新興技術。以德國提出的「工業4.0」(Industry 4.0) 為例，其核心目標為打造智慧工廠(Smart Factory)，進而強化製造業的國際競爭力，維持產業領先地位。

然而，多數國家所提出的工業4.0策略幾乎都聚焦於「提高生產率(Productivity)」，卻鮮少觸及「產品良率(Quality)」的實質提升。換句話說，「接近零缺陷(Zero Defects)」始終是願景，尚未能真正落實。其關鍵在於缺乏一套具備經濟實惠特性的線上即時全檢即虛擬量測的技術。

鄭芳田在觀察到這個產業痛點後，從2005年開始，投入「全自動虛擬量測(Automatic Virtual Metrology, AVM)」的研發，試圖以創新的方法為智慧製造帶來新的可能。

【全自動虛擬量測(AVM)的研發及創新】

傳統的虛擬量測技術存在不少限制，例如：(1) 無法兼顧立即性與準確性；(2) 無法提供此預測值之信心指標，使用者不敢貿然採用；(3) 每個反應室都必須個別建模，耗費龐大的人力資源與成本；及 (4) 缺乏即時自動篩選異常資料的能力，易導致虛擬量測模型失準且難以擴展應用…等。

面對這些挑戰，鄭芳田帶領團隊研發出「全自動虛擬量測 (AVM)」技術，成功突破瓶頸。AVM可 (1) 透過雙階段架構，兼顧即時性與準確性；(2) 同時產生信心指標(Reliance Index, RI)與相似度指標(Global Similarity Index, GSI)，提升量測預測值的可靠度；(3) 模型自動移植(Automatic Fanning Out)與自動換模(Automatic Model Refreshing)功能，大幅縮短導入時間，並維持模型精度；且 (4) 針對製程與量測資料，提供具自動評估與篩選能力之資料品質評估指標。因這些創新成功解決了傳統虛擬量測的困境，使AVM能成功應用於實際製造場域的智慧品質管理。

鄭芳田長年深耕AVM的學術研究與產業應用，成果豐碩，影響深遠。他所研發的AVM技術不僅發表於國際期刊，更獲得多國專利，逐步構成一個非常完整的專利地圖，難以被他人輕易超越。成功技術移轉並全面導入高科技(半導體、面板、太陽能、碳纖)和傳統(航太、汽機車、橡塑膠、模具、N次貼、造紙)等產業應用。

【AVM相關之獎項及榮譽】

憑藉這些研發成果，他在過去二十年間，四度榮獲經濟部「國家發明創作獎」。

2011年，鄭芳田團隊以「雙階段虛擬量測方法」專利榮獲銀牌，首次提出兼顧即時性與準確性的概念。此外，此方法亦提供信心度指標及相似度指標，進行失效原因追溯與生產機台資料分析，令使用者能安心採用。

而「全自動化型虛擬量測伺服器與系統」專利更於隔年(2012年)勇奪金牌。該系統將傳統離線抽檢轉化為線上全檢；使其能在無法進行實際量測的情況下，利用生產機台參數推估產品品質，實現即時預測和全檢效果。此外，該系統可即時監控機台效能及改善生產製程。

繼將AVM技術成功應用於半導體和平面顯示器等高科技產業後，鄭芳田更進一步將AVM技術推廣至工具機、汽機車與航太等所有使用工具機的產業，2018年榮獲銀牌的專利「工具機加工品質預測方法」，即彰顯了AVM技術具備可應用於各式不同製造環境的能力。

「使用卷積神經網路的虛擬量測方法及其電腦程式產品」則研發基於卷積神經網路(Convolutional Neural Networks, CNN)的虛擬量測方法，進一步提高預測精確度。該發明針對AVM伺服器提出深度學習方法，CNN可隨數據量增加而提升準確性，並自動提取關鍵特徵，省去繁瑣的特徵選取過程，進一步提升AVM的效能。此專利於2024年第四度榮獲銀牌獎。

全自動虛擬量測(AVM)技術已成功技術移轉並廣泛應用於各式產業，顯著提升我國製造業的生產效能與競爭力，成果卓著。鄭芳田以「AVM之精進與延伸應用」之成就榮獲科技部2016年度傑出技術移轉貢獻獎，展現其研究成果在產業應用與推動智慧製造發展上之關鍵價值。

此外，鄭芳田在AVM技術的學術研究與產業應用成果上居世界領先地位，不僅有效提升我國高科技與傳統製造產業之製程效能，更深獲業界高度肯定。為表彰其對國家產業發展之卓越貢獻，行政院於2011年頒發行政院傑出科技貢獻獎予以肯定，彰顯其學研成果成功轉化為實質的產業競爭力。

在國際上，鄭芳田以AVM系統的創新與商品化成果，榮獲IEEE Inaba Technical Award for Innovation Leading to Production (創新引導生產科技獎, 2013)，成為該獎設立以來首位以Automation相關研究獲獎的學者，開創自動化領域先河。

因長期深耕虛擬量測與智慧製造，將學術創新與產業應用緊密結合，促進我國製造業智慧化轉型與競爭力提升，鄭芳田於2025年獲頒第九屆「經濟部國家產業創新獎」產學貢獻之個人獎，表彰其在智慧製造與產業發展上的傑出成就。

【校方專業輔導】

除了走出實驗室外，鄭芳田產學之路走得順遂也得歸功成大校方，校內專責產學、專利、技轉與新創的單位產學創新總中心，從他開始申請計畫時，就全力輔導支持，提點他做產學計畫不能只有專注於發表論文，還要著重專利申請與技術移轉，尤其是在專利的部分得要多加著墨。一開始，懵懂的他依循建議努力撰寫專利，無論是台灣或美國等的各國專利都逐一拿下，雖然當時「被迫」成分居多，但也因為專利保護完整，後來這些成果順利陸續成功技轉給矽品，成為矽品全廠自動化連線的基礎，時至今日矽品仍在使用。他笑說，「想走產學不知道怎麼弄，就一定要找產創同仁協助。」

▲鄭芳田教授研發「全自動虛擬量測」技術對產業貢獻厥偉，多次獲得國家級獎項肯定。

▲鄭芳田教授民國64年就讀成大時，與夫人陳美美(成大會計系)於工學院大道合影。