美中貿易戰與科技競賽越演越烈，原本僅是兩大強權的角力，逐漸蔓延到全球經貿陣營，以及工業生產等供應鏈體系的資源重分配，甚至擴及到更上游的礦產原物料的供給危機，促使臺灣相關產業面臨供應鏈中斷的威脅與衝擊。

臺灣除了可能成為大國競爭的籌碼之外，也因為臺灣在許多原物料供應（特別是半導體）九成以上源自日本，雖然在斷鏈發生時不致於有立即的危機，但卻有引發海嘯第二波的風險。面對這些危機，臺灣各界必須提早規劃與因應。

供應鏈的另一風險：關鍵材料受制於人

儘管其製程中使用的絕大部分材料屬於中下游的功能性材料，但這些功能材料的上游原材料卻主要來自中國大陸。

盤點這一年來的資訊，歸納中國大陸公告的具壟斷能力並具高度中斷風險之料源有：

• 2023年7月3日，公告實施鎵（24個稅號）、鍺（14個稅號）之相關金屬與化合物材料出口管制，宣布從8月1日起開始生效，同年9月後雖恢復出口，但是從實際出口數據顯示，中國大陸仍然對美國、荷蘭封鎖這兩項金屬類產品。
• 同年10月20日，中國再公告對人造（3個稅號）和天然石墨（6個稅號）實施出口管制，並於12月1日起生效。
• 自10月31日起，更將稀土類礦砂、混合物、分離化合物、磁鐵等（73個稅號）納入《實行出口報告的能源資源產品目錄》，實施出口許可證管理。

美國利用科技戰，對中國半導體領域進行商業封鎖；反之，中國則掌握礦物原料，藉由實施出口限制作為報復。臺灣的半導體製程所使用的每種上游材料，皆來自日本進口，並且的日本供應商市占比，前三大加總的集中率都超過50%，甚至有的材料更達100%。倘若日本廠商受到中國對原物料的輸出管制，造成半導體相關材料的上游源物料缺乏，則馬上影響臺灣半導體產線的製程進度，進而衝擊臺灣晶圓廠的生產與交貨期程。

圖4.氮化鋁(AIN)具有優異的導熱性、高電絕緣性和與矽相似的熱膨脹性，可做為高導熱性基板材料

除半導體產業外，通訊產業之中，製造高頻通訊射頻元件的化合物半導體砷化鎵（GaAs）晶圓主要來自日本、德國與美國（前三大供應國）。當中國管制鎵金屬出口，將直接衝擊砷化鎵（GaAs）基材的供應，提高產業斷鏈的風險。

另外，數位化、綠能化是先進國家進行社會轉型的兩個重要方向，被稱為數位綠能雙軸轉型（Digital Green Twin Transition）。數位轉型的基礎仰賴半導體晶片，可看作是人的大腦；機器手臂、機器人工作所需的馬達，可看作是人的肌肉與骨骼；而綠能則是驅動大腦和肌肉骨骼的能源來源。換言之，雙軸轉型元素可視為面對少子化、人力減少時，整個社會最重要的基礎建設。因此，半導體和關鍵礦物是支撐數位、綠能建設的關鍵資源。

培植關鍵資源在地化生產能力，並降低對日本等先進國家的材料依賴，是提升臺灣晶圓代工與綠能產業韌性的重要去風險化措施。在關鍵礦物方面，稀土類釹金屬所製作的釹鐵硼永磁材料，廣泛應用於風力發電、新能源車與高效率馬達電機等，為全球淨零與能源產業發展聚焦重點。掌握關鍵原物料是發展該產業的必要基礎，無論從原生礦提取或廢棄回收，相關之原料分析與評價、入料分離與分選、氧化物富集與萃取、金屬化與合金化、配方化與驗證、易循環新設計等技術，皆為建立本土供應鏈自主能力亟需完備之缺口。

工研院展開技術創新，打造在地化關鍵原料

依據工研院「2035技術策略與藍圖」目標：針對能資源（例如：油、氣、水）儲存、運輸維護、運營，以及與產業、民生、醫療相關之重要原物料、零組件供應，建立風險預警、快速反應與備援，以及加速復原之解決方案與技術。

在韌性領域中規劃的內容有：半導體晶片製造本土化，增加半導體關鍵材料與設備等在地化技術。其中前段製程用材料包括：蝕刻、電鍍液、特殊金屬原子層沉積（Atomic Layer Deposition, ALD）技術前驅物、化學機械研磨（Chemical Mechanical Polishing, CMP）材料，以及KrF（深紫外光，波長為248nm）光阻材料、ArF光阻（波長為193nm）材料與極紫外光微影（Extreme Ultraviolet Lithography,  EUV，波長為13.5nm）光阻材料，其目標在未來半導體前段製程的材料自主率達20%。後段構裝材料包括：高速運算半導體高導熱高絕緣封裝材料、散熱材料，預計未來後段構裝製程用材料，自主率目標可達50%。

由於風電與電動車自2020年後，因淨零碳排而致使需求大增，中長期需求並看漲，所以須建立稀土等稀有金屬取代技術（符合脫碳能源）。在建立稀土關鍵礦物與材料方面，分別有短、中、長程目標如下：

• 短期須先建立稀土永磁廢棄料源關鍵組成分析與評價技術，以及含稀土料源稀土綠色提取與氧化物轉化技術。
• 中期則建立氧化物轉化金屬技術（低能耗熔鹽電解還原技術），以及建立製程與設備整合方案。
• 長期而言，完成關鍵耗材（萃取劑熔煉坩堝電解電極）100%完全國產化技術，以及磁性同效且稀土減量配方化技術。

未來目標是：從汰役稀土永磁磁石的稀土元素，回收提取率可達95%，原生稀土礦級料源稀土元素提取率可達90%，提取出之稀土氧化物與稀土金屬純度可達99.9%。在淨零永續趨勢下，規劃低碳排礦物循環技術，例如：尋找異地礦源開採、建立提煉稀土永磁、並加強循環再利用技術，將是重中之重。

工研院在韌性科技方案投入的項目之一，是半導體晶片製造本土化，增加半導體關鍵材料與設備等在地化技術。其中半導體主要技術還有：寬能隙半導體晶體、高散熱半導體基板、超寬能隙（≧5ev）高導熱半導體晶體、矽基半導體製程用蝕刻、電鍍液、特殊金屬ALD前驅物、CMP材料，高速運算半導體之高導熱高絕緣封裝材料、散熱材與2nm節點高感度分子光阻材料。

在風力、太陽能發電與電動車應用方面，有以下技術：低碳循環礦物技術、稀土永磁廢棄料源關鍵組成分析與評價技術、含稀土料源稀土綠色提取與氧化物轉化技術，以及製程與設備整合方案建立。目標是從材料技術方面的創新研發，提升國產自製率。

在韌性科技方案應用案例及具體效益方面，以工研院目前積極開發之矽的ALD前驅物為例，目前正在與宇川科技進行技術合作，並規劃在晶圓廠進行Betasite驗證。半導體製程中所用的EUV光阻與新應材合作開發，並規劃在晶圓廠進行Betasite驗證。另外，工研院正在開發的稀土氧化分離純化、稀土金屬還原與合金化製程等技術，目前已從實驗室規模放大，並進行相關系統整合，初期以期能循序建立並驗證，從公斤級到噸級的提煉生產設施，作為後續結合臺灣在地產業，並導入異地礦源的放量提煉生產準備。

結語

臺灣是個島嶼型的國度，除缺乏礦產與原物料等天然資源外，還經常面臨颱風、地震等天然災害所造成的損失問題。雖然臺灣半導體產業稱霸全球，但上游生產所需關鍵材料卻有九成仰賴日本或其他先進國家進口，當全球地緣政治興起，臺灣雖未首當其衝，卻也成為大國競爭的籌碼。由此觀之，提升在地化的供應鏈韌性應運而生，為解決上述問題，工研院從材料技術方面的創新研發著手，提升半導體、綠能和電動車用國產材料的自製率，並具體落實應用在韌性科技方案。