AI機器人發展的隱形枷鎖：稀土依賴與地緣風險

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芮嘉瑋╱財團法人中技社 科技暨工程研究中心主任

近年來，人工智慧（AI）與機器人技術快速發展，人形機器人、無人機與智能裝置成為未來科技產業的重點。然而，這些創新科技背後所依賴的關鍵資源——稀土元素（Rare Earth Elements, REEs），正逐漸成為全球供應鏈與戰略安全的「瓶頸」，影響著整個產業的發展格局。

中國商務部2025/4/4公告，即日起對於釤、釓、鋱、鏑、鑥、鈧、釔等7類中重稀土相關物項實施出口管制。這將影響美國在軍事產品開發、生產等部分，使美國感受對等關稅政策帶來的反噬效應。這7類稀土在軍事（如飛彈、戰鬥機磁鐵、雷達）、高科技電子（半導體、LED、硬碟）、新能源（電動車馬達、燃料電池）及醫療領域具高度戰略價值。該出口管制是中國在中美經貿與科技競爭中重要的籌碼之一，結果影響全球供應鏈安全。短期內導致美國部分產業面臨原料斷鏈與生產延遲，尤其是軍工和電動車產業受創嚴重。美國被迫加速尋找替代供應鏈，包括擴展國內稀土開採、提煉能力及與其他國家的合作。

稀土元素與AI機器人的密切關係

AI機器人產業對稀土的依賴度非常高。人形機器人所需的關鍵零組件，如伺服馬達中的釹鐵硼永磁磁鐵，大量依賴稀土元素釹、鐠、鏑、鋱等，提升馬達的耐熱性和性能穩定性。稀土永磁材料(釹鐵硼磁鐵)對人形機器人市場之需求量是其他關鍵金屬(礦物)的數十倍(圖1)。以特斯拉Optimus人形機器人為例，一台機器人需要約2至3.4公斤的釹鐵硼磁鐵，若按照特斯拉2025年計畫量產5000台，就需約17噸釹磁鐵；2026年產能擴大至5萬台則意味需求急劇增加十倍以上，隨著量產擴大，需求將大幅增加。中國限制釹磁鐵出口，直接影響特斯拉Optimus機器人產能目標，迫使企業不得不積極與中國政府協商出口授權，以確保持續供應，顯示製造AI人形機器人高度依賴稀土材料。

具體而言，AI機器人在馬達/致動器、位置/運動感測器、鏡頭/光學元件、顯示器等關鍵零組件上與稀土元素有密切關係。馬達/致動器用以關節驅動、精密運動控制，特別需要釹（Nd）、鐠（Pr）、鏑（Dy）、鋱（Tb）等稀土元素，由於釹鐵硼(NdFeB)永磁體為馬達核心材料，一台機器人約需40個關節馬達，就需要3.4公斤釹鐵硼永磁體。中國出口管制直接衝擊鏑(Dy)、鋱(Tb)供應；鏑(Dy)提升耐熱性，鋱(Tb)優化高扭矩密度設計。位置/運動感測器用以關節角度、力矩檢測，特別需要釓(Gd)、鉺(Er)、釹(Nd)等稀土元素，釓(Gd)用於磁阻位移感測器之高精度位移檢測，鉺(Er)用於光纖陀螺儀增強穩定性，釹(Nd)用於磁編碼器的永磁體(如霍爾效應感測器)。鏡頭/光學元件用以視覺成像、深度感知，特別需要鑭（La）、釔(Y)、釹(Nd)等稀土元素，鑭(La)或釔(Y)提升鏡頭折射率，釹(Nd)則優化紅外濾光。此外，顯示器之螢光粉應用實現高色域，特別需要銪（Eu）、鋱（Tb）、釔（Y）等稀土元素，高色域顯示需銪(Eu)紅光與鋱(Tb)綠光螢光粉，釔（Y）作為基材增強發光效率。

耐熱與抗退磁機制對稀土高度依賴

機器人必須依賴高效能馬達(如伺服馬達、步進馬達、直驅馬達)，通常需要釹鐵硼磁體（NdFeB），馬達與驅動零件必須耐高溫。由於居里溫度與矯頑力的關係，NdFeB 的磁性能隨溫度上升而下降；Dy/Tb 具較高磁晶各向異性，摻雜後能提高矯頑力（Hc），在高溫仍維持磁矩，提高耐熱門檻；一般釹磁鐵在超過 80–100°C 就會快速失去磁性；摻入鏑 Dy、鋱 Tb 之後，可把工作溫度上限提高到 180–220°C 以上，提升磁體在高溫下的穩定性與抗退磁能力。

機器人的高效能伺服馬達必須耐熱與抗退磁，依賴鏑(Dy)、鋱(Tb)等重稀土。高階人形機器人或工業機器人需要小體積卻高扭矩的馬達，重稀土可讓磁材保持高磁能積，縮小體積並提升效率。稀土供應的不穩定直接威脅AI機器人等新興產業的發展，對各國推動AI機器人產業發展造成不小挑戰。由於稀土永磁體的特殊性能難以替代，若出現斷供或價格急劇上升，會導致機器人關節驅動馬達效能降低，甚至製造延緩與成本提高。此外，稀土永磁材料中鏑的缺乏會使磁鐵耐熱性降低30%，降低機器人在高溫或高負載環境下的可靠性，限制技術性能的進一步突破。然而，重稀土（Dy/Tb）高度集中於少數來源，受地緣政治影響屬高風險品類。

全球稀土供應現狀與地緣政治挑戰

全球稀土資源集中度極高，根據美國地質調查局(USGS)資料，2024年全球稀土儲量、產量(開採量)排名都是中國第一(儲量近五成、產量近七成)。中國2024年開採量27萬噸(占比69.2%)排名第一，美國4萬5000噸(占比11.5%)排名第二。中國不僅擁有豐富的稀土礦藏，更在稀土分離和提煉技術上處於壟斷地位，掌握超過90%的稀土加工精煉能力，就算美國有稀土礦藏且具開採能力，但加工能力十分有限，仍需送往中國進行高純度加工。這使得全球稀土關鍵不在礦產而在加工，中國幾乎全球壟斷。

中國稀土儲藏、開採，外加冶煉分離具有壟斷地位，成為牽制美國對中關稅政策的重要王牌。隨著中美等國在高科技領域的競爭升溫，稀土成為國際戰略資源的重要籌碼。

AI機器人產業的稀土依賴與戰略挑戰

AI機器人不同於一般消費性電子產品，其核心零件高度依賴稀土，尤其是釹、鐠、鏑、鋱等。這些稀土元素不僅決定機器人的運動精度與耐用性，更影響其能否在工業、醫療、國防等高要求環境中穩定運作。AI機器人的「智能表現」與「物理性能」實際上都建立在稀土材料的支撐之上。

在中國實施稀土出口管制後，AI機器人的生產面臨直接挑戰。例如，一台人形機器人需要數十個高效能伺服馬達，而這些馬達所需的釹鐵硼磁體若缺乏鏑、鋱強化，將導致性能下降、散熱不佳，甚至無法滿足高強度工況需求。這意味著，AI 機器人量產計畫可能因稀土供應不穩而受阻。

AI機器人產業已不僅是商業領域的未來，更與軍工、產業自動化及國家安全深度掛鉤。人形機器人與軍用無人機若缺乏稀土支撐，將削弱國防與產業競爭力。稀土因此成為科技霸權競爭的核心戰略資源，AI機器人則是最敏感、最直接受影響的下游產業之一。

因應策略：為AI機器人打造韌性基礎

為確保AI機器人產業持續發展，各國應優先將其列為「稀土應用關鍵領域」，為AI機器人打造韌性基礎。有效的因應策略至少包括：

1. 技術突破：開發無稀土替代材料或稀土減量等低稀土消耗的馬達與感測器設計。儘管鐵氧體磁鐵等材料能降低使用稀土量，但其性能遠不及釹鐵硼，無法滿足目前AI機器人對高性能、高扭矩的需求，對研發具有競爭力且成本低廉的新型材料是未來趨勢。
2. 循環再利用：電子廢棄物中蘊含大量可回收的稀土金屬，是潛在的「城市礦山」資源，開發有效回收技術將成為產業與環保雙贏的關鍵。將廢舊機器人與馬達中的稀土回收再用，形成閉環供應。回收舊電子產品提取稀土，成為短期解決方案，能緩解開採壓力與環境問題。
3. 跨國合作去中化：與澳洲、越南、歐盟等稀土供應國深化合作，形成多邊稀土聯盟，透過長期契約、共同投資與技術共享，並在國際供應鏈中建立「AI機器人專屬」稀土保障戰略合作機制，降低對單一國家的依賴。例如特斯拉已啟動替代供應鏈談判，與澳洲Lynas、美國MP Materials合作開發非中國稀土精煉產能，傾向供應鏈去中化，緩解地緣風險。

展望

AI機器人正進入大規模應用時代，稀土的供應將深刻影響工業型、服務型以及人型機器人等不同型態機器人的發展，稀土已成為推動這一產業的「隱形燃料」。供應穩定與否，將決定企業能否順利量產，國家能否保持競爭優勢。若稀土斷供，將不僅造成產能延宕與成本飆升，更可能拖慢整體智慧機器產業化的進程。未來，能在稀土供應保障、跨國合作與新材料突破三方面取得先機的國家，將在AI機器人產業中掌握全球話語權。

責任編輯：吳碧娥

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作者： 芮嘉瑋 現任： 中技社科技暨工程研究中心主任 學歷： 清華大學 奈米工程與微系統研究所 博士 中原大學 財經法律研究所 碩士 台灣科技大學 材料科學與工程研究所 碩士 經歷： 工研院技術移轉與法律中心執行長室 工研院電子與光電研究所專利副主委 光電產業智權經理 專長： 長期從事產業研究、專利智財與投資評估等工作，專注於能源、產業、環境、經濟等議題。擅長創新技術策略分析、科技預測及評估、專利分析與布局、產業分析、智慧財產權管理與經營策略、專利的商業化與貨幣化。熟捻產業技術發展趨勢，並常在各媒體平台發表文章、應邀演講，成功引領技術前瞻與產業關鍵議題。

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