劉子瑜、邱國創 / 工研院材化所
在全球地緣政治變動與淨零碳排趨勢下，台灣半導體產業在上游關鍵材料與設備零組件面臨自主化挑戰。工研院材料與化工研究所先進陶瓷與無機半導體材料研究組針對5G、電動車與AI運算需求，致力於建立寬能隙化合物半導體（如SiC、AlN）與精密陶瓷的自主供應鏈所需之材料技術。團隊採取三大策略主軸：推動半導體材料與零組件國產化、發展低碳循環材料高值應用，並導入AI數位雙生技術加速研發。透過在沙崙建立驗證場域，整合高純度粉體合成、精密加工至晶體生長的一條龍技術，解決國內缺料困境。同時，團隊利用工業副產物開發低碳建材與碳礦化技術，協助產業達成循環經濟與永續發展目標，確保台灣在高科技產業鏈中的韌性。
【內文精選】
核心技術能力
4. 數位雙生與AI材料設計
專注應用數位工具於材料開發設計，整合包含材料資訊學(Materials Informatics; MI)、數值模擬、機器學習與數位雙生等領域。團隊從微觀的基礎材料物化特性、材料微觀結構到巨觀的計算流體力學，解析其材料行為，設計能運用在材料開發的材料描述符合數據清整分析能量、AI模型與資料庫平台，利用數據驅動研發模式加速材料開發進程。核心能力包括運用模擬計算整合材料設計、利用機器學習模型進行配方與製程參數優化，包含預測材料性能（如抗壓強度、熱導率等），反向推導最佳配方與製程參數等應用（圖七）。
圖七、碳化矽長晶數值模擬
亮點技術與實績應用案例
3. 低碳預拌混凝土緩凝技術
透過創新緩凝技術，將混凝土硬化時間延長3倍（大於3小時），打破傳統僅能用於工廠「預鑄」的限制，使其具備長距離運輸與現場澆注的能力，實現「預拌與預鑄兼用」（圖十四）。有效去化鋼鐵業產出的還原碴（每年約30萬噸），將其轉化為高價值的建材原料。此技術預計可協助去化還原碴達12萬噸。相較傳統製程，降低碳排超過50%。符合CNS1232標準，混凝土強度大於28 MPa，確保工程結構安全。成功串聯再生綠能、鋼鐵業、化學商、預拌廠及工程端，完成全台首例的低碳建材全產業鏈整合（從結構設計、材料、預拌到工程施工）。成功克服23公里的運輸挑戰，證明其預拌混凝土的穩定性。已應用於水力發電擋土牆設施（澆注量達120立方公尺），並涵蓋排水陰井、景觀階梯、護坡堤及陸域載具等多種應用場域。結合預建創新綠能、海光企業、德欣預拌混凝土、慶泰樹脂與振添水泥等廠商，共同推動建材低碳化與循環利用---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖十四、低碳預拌混凝土緩凝技術，可克服快速硬化，提升施工彈性
★本文節錄自《工業材料雜誌》469期，更多資料請見下方附檔。