สรุปสาระจากเสวนา ยกระดับนิเวศของการพัฒนาเซนเซอร์ไทยอัจฉริยะ : The Next Era of Thai Intelligent Sensors งาน NECTEC-ACE 2024
จุดเริ่มต้นพัฒนาเซนเซอร์ของเนคเทค กับ ‘ความสำเร็จ … ที่ยังไปไม่สุด
ดร.ชัย วุฒิวิวัฒน์ชัย ผู้อำนวยการเนคเทค สวทช. ชวนมองย้อนกลับไปเมื่อ 20 ปีที่แล้วที่เนคเทค สวทช.ได้เริ่มต้นวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีเซนเซอร์จนได้พบกับ ‘ความสำเร็จ … ที่ยังไปไม่สุด’ โดย ดร.ชัย ขยายความว่า เมื่อปีพ.ศ. 2538 เนคเทค สวทช. จัดตั้งศูนย์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ หรือ TMEC ขึ้นเพื่อเป็นศูนย์การผลิตเซนเซอร์ (Fabrication) ของประเทศ และเริ่มต้นพัฒนา CMOS ซึ่งเป็นชิ้นส่วนสำคัญของไมโครคอนโทรลเลอร์ นำไปพัฒนาเป็น Pressure Sensor, MEMS ต่อยอดสู่การสร้าง Speaker, Microphone และ Gyroscope ส่งขายในตลาดต่างประเทศได้สำเร็จ แต่ความสำเร็จดังกล่าวกับไม่เกิดขึ้นในประเทศไทยซึ่งไม่มีตลาดรองรับที่เพียงพอ ประกอบกับความท้าทายของการพัฒนาเซนเซอร์ในระดับที่ส่งมอบสู่ตลาดและสังคมได้อย่างเต็มที่นั้นจำต้องใช้เงินทุนมหาศาล ความต่อเนื่องในการพัฒนา และระบบนิเวศที่เชื่อมโยงกันทั้งห่วงโซ่อุปทาน (Subply Chain) ทำให้การสร้างสมาร์ตอิเล็กทรอนิกส์ในระดับประเทศยังไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในขณะนั้น อย่างไรก็ตาม TMEC ยังคงมุ่งมั่นวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีและพัฒนาบุคลากรที่มีความเชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ของประเทศจนถึงปัจจุบัน
เส้นทางการวิจัยและพัฒนาเซนเซอร์ของเนคเทค สวทช. ดำเนินต่อไปโดยเรียนรู้จากความสำเร็จและฝ่าฟันข้อจำกัดในอดีตสู่การพัฒนา Onspec NECTEC SERs Chip ที่ใช้ในการตรวจวัดสารเคมีหรือโมเลกุลในตัวอย่างที่มีปริมาณน้อย ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารเคมีที่ยากต่อการตรวจวัด เช่น สารพิษหรือสารในสิ่งแวดล้อม ชิปนี้ใช้เทคโนโลยี SERs (Surface-Enhanced Raman Scattering) ที่สามารถเพิ่มความสามารถในการตรวจวัดได้หลายเท่าด้วยการเพิ่มการสะท้อนของแสงบนพื้นผิวของชิป ทำให้สามารถตรวจสอบสารในระดับความเข้มข้นต่ำได้ง่ายขึ้น
Onspec NECTEC SERs Chip ยังคงต้องเผชิญความท้าทายทั้งในด้านต้นทุนการผลิตที่สูงสำหรับการใช้งานกับภาคการเกษตรในด้านเก็บข้อมูลสารปนเปื้อนผักไฮโดรโปนิกส์หรือพืชมูลค่าสูง และข้อจำกัดของตลาดเฉพาะกลุ่มสำหรับการใช้งานในด้านความมั่นคงของประเทศสำหรับตรวจวัดร่องรอยสารก่อระเบิด หรือ ยาเสพติด อย่างไรก็ตามนักวิจัยเนคเทค สวทช. ยังคงแสวงหาโอกาสในการนำผลงานวิจัยสู่การใช้งานจริง โดยล่าสุดนำ Onspec NECTEC SERs Chip ไปใช้ในด้านการแพทย์ เช่น การตรวจวัณโรคแฝงซึ่งเป็นปัญหาเร่งด่วนของประเทศ และไข้เลือดออก ได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีมาตรฐาน ได้รับการยอมรับจากหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง ปัจจุบันกำลังอยู่ในขั้นตอนการทดสอบทางคลินิก และหวังเป็นเครื่องมือสำคัญด้านสาธารณสุขของประเทศ
“จาก 2 กรณีศึกษาการพัฒนาเทคโนโลยีเซนเซอร์ของเนคเทค สวทช. ทั้งในมิติของ TMEC และ Onspec NECTEC SERs Chip เห็นได้ชัดว่าระบบนิเวศ (Ecosystem) การพัฒนาเซนเซอร์อัจฉริยะในประเทศยังต้องการส่วนเติมเต็ม เพื่อให้ประเทศไทยก้าวเข้าสู่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์อย่างยั่งยืน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การคิดโจทย์การวิจัยและพัฒนาเพื่อตอบสนองต่อความต้องการในตลาดซึ่งต้องมีการวางแผน และกำหนดนโยบายสนับสนุนอย่างต่อเนื่องทั้งจากภาครัฐ ภาคเอกชน” ดร.ชัย กล่าว“
โอกาสของเนคเทค สวทช. และบทบาทการเชื่อมโยงระบบนิเวศเซนเซอร์อัจฉริยะ
แม้ระบบนิเวศของเทคโนโลยีเซนเซอร์ในประเทศไทยจะยังไม่สมบูรณ์ เนคเทค สวทช. ยังคงดำเนินบทบาทวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีเซนเซอร์อัจฉริยะอย่างต่อเนื่องในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา ครอบคลุมตั้งแต่การจัดตั้ง TMEC ซึ่งทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางการพัฒนา IC Design และ การผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องกับเซนเซอร์และเทคโนโลยีขั้นสูง รวมถึงการพัฒนาไมโครอิเล็กทรอนิกส์เซนเซอร์ , MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) และ โฟโตนิกส์ (Photonic Sensor) เป็นต้น และได้นำผลงานวิจัยเหล่านี้ไปใช้งานจริงในหลากหลายแอปพลิเคชัน เช่น เซนเซอร์สำหรับการวัดความดันโลหิต เซนเซอร์สำหรับการตรวจคุณภาพน้ำ การติดตามสุขภาพของเขื่อน และการใช้งานในภาคการเกษตร และอุตสาหกรรมการผลิต
“แม้ว่าการผลิตชิปในประเทศภายใต้บทบาทของ TMEC อาจไม่เป็นไปในลักษณะที่ประเทศผลิตเองทั้งหมด แต่ความเข้าใจในห่วงโซ่อุปทาน (Value Chain) ของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และการส่วนที่เกี่ยวข้อง เช่น การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB Design), บรรจุภัณฑ์ (Packaging) ไปจนถึงการทดสอบ (Testing) เป็นต้น จะช่วยให้ประเทศไทยสามารถรักษาเสถียรภาพในตลาดและเพิ่มศักยภาพในการแข่งขันได้ นอกจากนั้น TMEC และ เนคเทค สวทช. ยังมุ่งพัฒนา Proof of Concept ที่ช่วยให้การนำเทคโนโลยีเซนเซอร์ไปประยุกต์ใช้งานจริงในภาคอุตสาหกรรมให้เกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างความยั่งยืนในระยะยาว และพัฒนากำลังคนที่เชี่ยวชาญในด้านไมโครอิเล็กทรอนิกส์ไปพร้อมกัน” ดร.ชัย อธิบาย
อนาคตเนคเทค สวทช. มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเซนเซอร์ 3 ประเภทที่จะมีบทบาทสำคัญ
- Quantum & Terahertz Sensor ซึ่งเป็นเซนเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงมากในการตรวจจับสัญญาณ เช่น สัญญาณสมอง หรือการวัดแรงโน้มถ่วงในระดับที่ละเอียดมาก สำหรับเซนเซอร์ที่ใช้คลื่นเทราเฮิร์ตซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษในการทะลุผ่านเนื้อเยื่อโดยไม่ทำลาย ซึ่งมีศักยภาพสูงในการใช้ตรวจจับหรือทำการเอกซเรย์ในรูปแบบที่ไม่เป็นอันตราย
- Low-Power Sensor ซึ่งสามารถทำงานด้วยตัวเองโดยไม่ต้องใช้พลังงานจากภายนอก และมีศักยภาพในการนำไปใช้ในพื้นที่ห่างไกลได้
- AI Sensor คือ การ embeded AI เข้าไปในเซนเซอร์มีการประมวลผลแบบอัจฉริยะในตัวเซนเซอร์
ตัวอย่างผลงานเด่นด้านเซนเซอร์ของเนคเทค สวทช.
ตัวอย่างผลงานเด่นด้านเซนเซอร์ของเนคเทค สวทช. ที่มีความพร้อมในการเข้าสู่ตลาด เป็นประโยชน์ต่อภาคธุรกิจ ยังสร้างโอกาสในการขยายตลาดสู่ระดับสากล ได้แก่
แพลตฟอร์มวินิจฉัยโรคด้วยเครื่องตรวจวัดรามานแบบพกพา: ใช้ชิป SERS และ AI บน Cloud เพื่อวิเคราะห์โรค เช่น วัณโรค ไข้เลือดออก และมะเร็ง ทราบผลใน 30 นาที ตรวจได้ on-site พร้อมจัดการข้อมูลออนไลน์
GASSET: แพลตฟอร์มแก๊สเซนเซอร์ชนิดสารกึ่งตัวนำสำหรับการวัดกลิ่นใช้ในเกษตร การแพทย์ อุตสาหกรรม และสิ่งแวดล้อม
‘DuoEye’ เครื่องอ่านสารเคมีปนเปื้อนในน้ำแบบพกพา และชุดตรวจคุณภาพน้ำ ‘ChemSense’ ใช้ตรวจคุณภาพน้ำแบบพกพา ใช้เทคโนโลยีเชิงแสง ราคาถูก สามารถเก็บและส่งข้อมูลออนไลน์
TeraAnt: อุปกรณ์รับและส่งสัญญาณเทระเฮิรตซ์เสาอากาศแบบตัวนำเชิงแสง เพื่อวิเคราะห์คุณสมบัติวัสดุในอุตสาหกรรมอาหารและยา ผลิตง่าย รองรับการขยายผลในระดับอุตสาหกรรม
TeraBoost: แผ่นเพิ่มสัญญาณ 5G/6G เพิ่มกำลังสัญญาณสูงสุด 15 dB (32 เท่า) ใช้ในบริเวณอับสัญญาณ และสามารถรองรับ 6G ได้ในอนาคต
“จากประสบการณ์การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีเซนเซอร์ของเนคเทค สวทช. จะเห็นว่าระบบนิเวศนี้ขาดตอนหลายส่วน งาน NECTEC-ACE 2024 ในธีม เปิดโลกเทคโนโลยียุคใหม่ ด้วยเซนเซอร์ไทยอัจฉริยะ: The Next Era of Thai Intelligent Sensors จึงเป็นโอกาสอันดีที่ทุกภาคส่วนในระบบนิเวศจะได้มาพบกัน ได้แลกเปลี่ยน และมองเห็นจุดที่ขาดและโอกาสในการเติมเต็มระบบนิเวศในบทบาทของตน รวมถึงร่วมกันปักหมุดว่าในประเด็นเรื่องเทคโนโลยีเซนเซอร์อัจฉริยะประเทศไทยควรจะยืนอยู่จุดไหนจึงจะคุ้มค่าและเกิดประโยชน์ต่อประเทศมากที่สุด” ดร.ชัย กล่าวทิ้งท้าย