材料領航開新局 化工穩基創永續
中美貿易戰為全球經濟投下震撼彈，日、韓之爭也為科技界帶來前所未有的飄搖。而消費性電子產業鏈、紡織產業鏈因貿易戰而從中國加速轉移至東南亞，不論對中國的衝擊或東南亞各國的經濟消長都帶來深遠的影響。關鍵原料/材料的掌控已成強國間競逐的籌碼。從中國的稀土管制到日本對韓國的氟化聚醯亞胺、光阻劑和高純度氟化氫等的管控，在在讓人見識到材料的重要！台灣身為全球零組件供應大國，年出口值達10兆新台幣，於國際多項產業與品牌產品的研製上，皆扮演關鍵供應者的角色。面對貿易衝突下瞬息萬變的競合，從各領域的材料技術發展著眼觀察，該如何由國家安全的立場因應此變局，盤點優劣勢、思索斷鏈缺口危機下相關的威脅挑戰或可能衍生的新契機，重新掌握技術方向定位繼之深耕布局，並協助推動整體上/中/下游產業鏈的共存共榮，是此刻亟需模擬演練並做好準備的重要課題！

美國川普總統的「美國優先」政策使他成功入主白宮，但也在全球掀起了一連串的貿易爭端。美國對中國設置了高關稅及貿易障礙，以迫使其改變美國所謂的「不公平貿易作法」，因而引起了美中貿易戰。此時，與其討論雙方爭端如何解決，倒不如將其視為是美國壓制中國威脅以及「美國製造」與「一帶一路」之分水嶺的開始。「全球貿易戰下台灣面板產業的機會與發展策略」一文分析，在中國的台灣顯示面板廠與相關材料零組件供應鏈業者選擇了回流，這將使得台灣的LCD面板產業可望再起，並有助於台灣下世代顯示技術與相關材料技術的發展。透明基板材料的成功開發促使可折疊OLED顯示器的實現，充分展露了材料對創新突破的影響。而材料的重要性，更在日韓貿易爭端下顯露無遺。材料的發展將是下世代顯示技術的核心與突破點。

政府提出「以創新驅動產業升級轉型，致力『5+2』產業創新，布局新興關鍵技術」作為施政重點，國內產業所需之創新高端關鍵材料易受國外管制或技術不易取得，亟需協助既有材料產業技術能量升級，補足產業新材料缺口，並推動整體上/中/下游產業鏈的永續經營。特用化學品即為此類創新高端關鍵材料。近日來的美中貿易戰，對全球特用化學產業產生巨大的影響，其中包含：光電化學品、塑膠添加劑、染顏料、接著劑、塗料、界面活性劑及清潔用品、香精和香料等。「美中貿易戰對特化產業的影響」透過全世界各領域中領導廠商之投資動向以及研發趨勢，來剖析台灣於此特化品產業中的因應之道。

美中貿易戰中，美國針對近3,000億美元的商品進行關稅增收，中國亦反制約1,100億美元之商品關稅提升，這裡面涵蓋手機、電腦、平板供應鏈等資通訊產品。眾所皆知，資通訊產品屬於低毛利產業，難以承受關稅之提高，進而引發整個產業鏈之移轉，並提高風險分擔之策略執行。「電子陶瓷產業在全球貿易衝突下之發展與因應」一文就整體貿易戰下分析，位居關鍵零組件大宗之電子陶瓷產業於產業變化下之發展與因應對策。台灣具有龐大之晶片生產技術能量與模組封裝能力，有機會透過異業整合，協助國內晶片業者在新材料上之供應，健全整體晶片、封裝、測試到系統應用之產業鏈結，加速相關新材料之開發與投入、模組驗證能力之提升、系統應用之快速化與便利性，完善建構自主化產業鏈生產能量。

美中貿易戰延燒至2019年，日韓貿易戰也是針對半導體用的關鍵原物料進行出口管制，這場膠著已久的貿易戰，關鍵就在5G與半導體。真正箭在弦上的是半導體產業，包括製程、設備、材料等技術，誰能掌握半導體，誰就能擁有最佳談判籌碼，未來各國朝向「供應鏈自主化」發展已成新趨勢。在未來5G與AIoT產業趨勢領導下，相關材料的需求將越來越大，是挑戰亦是機會。「台灣半導體構裝材料產業於全球貿易戰下之挑戰與機會」一文指出應該善用我國在半導體構裝產業的優勢，積極布局先進構裝製程之材料技術，如基板材料、封裝材料、熱介面材料等，提升材料技術水準、完整半導體構裝上/中/下游產業，朝真正落實供應鏈自主化的方向努力。

積體電路走過一甲子，半導體產業在台灣從1974年發展至今已45年，如今晶圓技術已接近摩爾定律的極限，唯獨半導體製程所需材料在國內還屬零星產業，多賴日本進口，主因是晶圓製造所需材料門檻過高，競爭對手又都是世界一流的供應商。根據2019 Q3 SEMI全球半導體晶圓製程材料市場報告，2018年矽晶圓材料占比34.5%最高，其次是電子氣體12.9%、光罩12.2%、光阻及相關配套材料12.1%，化學機械研磨與製程化學品項也分別為6.6%、6.5%。「貿易爭端與科技鉅變下看台灣半導體材料產業機會」一文將針對上述材料剖析其產業機會，更重要的是與下游客戶建立緊密的合作關係，才是成功最快的關鍵。

近年來的全球貿易戰爭，對世界經濟及產業發展具有重要影響，台灣金屬產業也面臨相當大的挑戰。長久以來，台灣業者持續受到中國大陸大規模生產銷售的低價競爭，在經營上充滿壓力。此刻中國大陸陷入貿易戰風暴的當下，其實也是台灣企業藉此重新定位經營策略與未來發展的契機，若能掌握好方向，進行技術與產品升級，朝向產品高值化發展，將取得未來持續成長的契機。「全球貿易戰下台灣高值金屬產業之發展契機」一文針對四項高價值金屬材料，包括金屬扣件、積層製造金屬粉體、稀土金屬材料及電子級特用金屬進行產業現況分析，並提出未來技術發展方向與布局建議，做為台灣相關業者的參考。

台灣碳纖複材總體產量為全球第四，產業以資本額1,000萬~5,000萬的中小企業居多，產品涵蓋面多達2、3千種，但集中在少數項目如運動器材、PCB、遊艇等。纖維複材產品前端設計著重創新高科技，而後端加工需要密集勞力，多數已移往大陸。而留在台灣的則以高值自行車、球拍、航空組件、遊艇為主。「纖維複合材料全球產業現況及台灣特色發展方向」介紹纖維複合材料全球產業現況，特別是土耳其、印度、中國、歐洲等幾個高潛力區域，同時說明低成本碳纖維、基於高溫環境樹脂、熱可塑樹脂等新複材技術於航空、汽車等領域的應用前景。也簡述國內複材產業現況與代表性產品，以及工研院材化所目前研發的碳纖乾式預浸帶、熱可塑纖維複材、碳纖維回收再利用等幾項技術。

以石化產品貿易來看，中國大陸僅次墨西哥及加拿大，為美國第三大化學品出口國，2018年約為120億美元的交易額，石化產業上、下游生產供應鏈都會因中美貿易在技術及區域的競爭而重新整合。石化產業正處於我兩大貿易國的貿易戰之間，化學品為許多民生產品之關鍵原料，對下游產業影響相當重大。區域競爭、新料源及新製程的興起都促成石化產業的重新整合。「中美貿易戰對石化產業之影響」一文提出，在此環境下維持競爭優勢的策略方向，包括高性能烯烴類衍生物、高值塑膠材料與加工技術、生質料源與材料及回收技術的創新。

全球貿易戰自美中開打、日韓繼之以來，迄今仍無停戰跡象，對於我國橡塑膠產業已造成深刻影響，台灣橡塑膠業者宜採取有效策略，以因應此一可能曠日持久且隨時可能惡化之事件。「全球貿易戰下台灣橡塑膠產業的現況與未來發展」闡述了全球貿易戰發生的原因、全球貿易戰下對於我國橡塑膠產業的影響及我國橡塑膠產業的發展策略，期望台灣橡塑膠業者能藉由重組價值鏈、節稅手段、導入工業4.0與發展高值化循環橡塑膠材料及其製品等可行策略，成功因應全球貿易戰所帶來的巨大衝擊。

美國與中國大陸貿易衝突持續一年多，雙方持續加碼提高關稅，對於全球經貿衝擊逐漸擴大。貿易戰影響紡織產業涵蓋935項紡織品，對全球產業供應鏈產生的影響亦莫此為甚。「從全球貿易戰看台灣紡織產業的影響與機會」一文提出，台灣紡織產業以出口為導向，台灣企業大部分早在中國大陸工資日益高漲下，將生產基地轉往東南亞等地區，外銷市場則積極轉向全球布局的策略，降低生產成本，以因應國際競爭。面對中國大陸與韓國等廠商大幅擴廠以及低價競爭，台灣紡織產業廠商也積極透過科技研發與創新設計能力開發差異化產品，逐漸開創出藍海策略之機能性紡織品。

台灣的陶瓷重鎮集中在鶯歌及苗栗，近年隨環境變遷，工廠大量外移，產業面臨縮減消失窘境。然而「傳統產業不會沒落，思維必須翻轉」，惟有技術與文化傳承結合，與時俱進創造地域優勢與市場區隔，才有可能利用「價值創新」與「創新合作」，引領傳統陶瓷產業走向下一世紀。「傳統陶瓷產業發展創新與契機」一文建議，應以生態系的模式思考，導入數據化AI技術，利用新的產銷平台與客戶導向生產模式，翻轉目前的傳統工藝與生產方式；並跨域鏈結設計、家電業，加值產業升級轉型，串接商品服務與通路，共構生活陶器數位平台，才有辦法提高附加價值，使產值大幅成長，保持市場競爭力。未來進一步可藉由深化地域認同、生活美學、文創價值等，以創意為核心布局研發、設計與行銷領域，提升陶瓷商品開發速度及新材質技術研發能力，再造陶瓷產品的新價值。

「新世代電池材料在電動車與儲能系統的發展機會」一文提到，因應全球暖化、節能減碳、降低空汙，全球都在尋找兼顧環保又能帶動經濟的新能源解決方案，鋰電池儲能系統（包括移動式與固定式）具有高能量密度、超長壽命、快速充電、高功率密度、安全與環保等特性，因此鋰電池儲能系統將是最佳的儲能系統之選擇。由於全球許多國家已經宣布全面禁售燃油汽車，電動車時代將來臨；另一方面，政府2025年再生能源達成目標20%，但大規模太陽光電與風力發電，其間歇性會對電網造成不穩定，需要儲能系統來穩定電力電壓與頻率。因此亟需發展新世代電池元件與材料在電動車及儲能系統應用，以來解決電動車行駛里程不足與再生能源間歇性對電網電力所造成的問題。

電動機車的戰國風雲
台灣108年機車總掛牌數902,303輛，其中電動機車掛牌數168,544輛，市占率18.6%。109年起經濟部補助民眾購買電動機車金額調降，各電動機車業者搶在108年底衝量，12月單月銷售達28,702輛，市占達27%。電動機車在108年市場情勢也起了大變化，包括：傳統燃油機車廠與電動車廠合作；重型電動機車在外型及智慧顯示上各具特色，市場有更多選項；電動車廠推出使用單顆電池組之輕型等級電動機車，產品線更完整；第一家使用標準快充插座的電動機車問世，廠商亦提供可在家使用的充電器，以解決快充站建置仍不普及的情況；換電站建置超過2,200站，提供消費者不同能源補充模式；而共享電動機車三強鼎立，提供消費者多元選擇。由於政府已改採油電併行政策，電動與燃油機車將趨向平等競爭局面；而隨著鋰電池技術持續提升，能源補充及其營運模式仍是電動機車產業成就關鍵，採用充電或換電、快充或慢充、單電池組或多電池組串並使用，電池管理技術須隨著精進，這些市場與技術議題在本期皆有探討。

台灣在電動汽車成車產業雖未能占有一席之地，但在電動機車產業卻發展蓬勃，此源自於政府長期支持推動以及台灣原本在機車產業的紮實基礎，加上新創公司投入，翻轉市場生態及消費者思維。傳統燃油車業者面對新的挑戰排山倒海而來，亟須調整腳步；而新創公司在迅速開拓市場、佈建能源補充環境時，也要面對補貼政策逐漸退去、永續運營所要解決的難題，雙方亦合亦分，猶如一場拉鋸戰。「從電動車的發展看台灣電動機車之未來」探討電動車的市場面與技術面，盤點台灣電動機車的利基與發展：在政策上，有政府大力支持並持續地投入各項資源；在產業發展上，各大車廠均已加緊腳步，相繼投入研究開發工作；在零件供應商體系上，品質(Q)、成本(C)及交期(D)的相關技術及管理已更提升和進步。政府更要發揮整合功能，引領各廠家建立互補分工的產業平台，創造具競爭力的電動機車產業生態鏈，使產品、技術及商業模式等具有國際競爭力。

一般油品產銷公司其營收多數來自於油品行銷，在車輛電動化浪潮下，油品需求將下降，對於車輛能源供應者的角度，應積極拓展其他相關業務。而油品於煉製過程中，可產出極多衍生產品如碳材等，可為製造具備高充放電流、高可靠與高壽命之電池關鍵材料。近幾年來車廠極力開發混合動力車來因應市場對於環保、性能及價格的需求，「電池管理系統與應用」一文提出BSG研發成果來對應電能管理與增加電能利用效率。BSG為輕度混合動力系統，可利用原發電機空間，在引擎不需進行大量的設計變更下，即可提供低成本的節能減碳方式。開發可行性高之BSG動力系統搭配使用軟碳材料所開發的鋰電池，可同時建立相關廠商未來具商業利基的應用平台，並滿足世界各國政府對於節能減碳的希望，創造雙贏。

受限於電池芯材料對於異常充放電電壓、電流的耐受能力與使用壽命的考量，鋰離子電池模組的應用必須以內建電池管理系統針對電池電芯的物理狀態進行監測，並藉由充放電開關的管制來保護電池，是鋰電池模組應用上受到普遍接受的必要設計。然而，雖然十多年來已經有許多成熟的電池管理晶片問世，使得電芯物理狀態之監測的設計簡化許多，但是在面對多樣化的高功率動力應用，充放電迴路的半導體開關控制設計仍有較高門檻，因而阻礙了電池模組產品在更大範圍的應用。「鋰電池模組電能管理的充放電迴路控制技術與未來應用」從電池模組在動力負載的應用情境分析，說明單電池模組與串接/並接電池模組的迴路開關控制方法，並提出引入磁性儲能元件與開關控制技術，以實現未來電池模組無縫接軌應用的可能模式。

主題專欄
機器學習與深度學習的快速發展，已經逐漸對材料領域產生重大影響與衝擊。對於材料技術的發展，人工智慧可扮演多重角色，如材料性質即時預測、創新材料設計等。材料與技術專欄台大團隊「以機器學習設計輕量高韌性仿生材料」一文簡介應用深度學習於研發與設計輕量高韌性仿生材料的成果，由鮑魚殼內的珍珠層複合結構作為發想，探討如何透過卷積類神經網路(CNNs)與微結構的重要特徵，訓練高準確度的預測模型。在仿生材料設計方面，一是探討如何透過監督式學習與基因演算法，更有效找尋設計空間中韌性較佳的微結構；另一則是以非監督式學習，透過訓練生成式對抗網路(GANs)，直接產生設計空間中可能具有研究價值的微結構。

由於術前評估困難，植牙後鬆脫率一直居高不下。「機器學習運用於牙釘效能預測」首先利用生物力學預測受術後骨骼癒合，大略評估牙釘效能；接著進一步結合AI人工智慧網絡加速此計算。先以U-net取代力學模擬部分，再搭配ANN、Focal Loss、Random Forest等取代生物細胞分類辨別。以少量的模擬資料結果訓練AI網絡，即得不錯的預測程度，且大幅縮短計算時間。此成果證實AI有潛力取代高複雜性之理論計算，並讓醫療客製化成為可能。

凡對以上內容有興趣的讀者，歡迎參閱2020年2月號《工業材料》雜誌或參見材料世界網，並歡迎長期訂閱或加入材料世界網會員，以獲得最快、最即時的資訊！