將陶瓷導入裝甲 中科院軍民通用技術如何藏兵於民？

隨著全社會韌性日益受到重視，中科院開始扮演技術研發樞紐、「產業平戰轉換橋梁」的關鍵角色，例如與民間合作研發的抗彈陶瓷複合裝甲材料，既能滿足國防需求，維持國產量能，民間廠商也將其應用在手機殼、背包等生活場景搶市；另外，中科院研發的碳化矽晶圓技術，則是增進國防雷達偵測、通訊品質，並幫助台廠切入次世代通訊、AI、綠能等供應鏈。

發展軍民通用科技 藏兵於民

近年全球地緣政治面臨劇烈變化，各國紛紛強調提升社會韌性，賴清德總統已提出全社會防衛韌性，多面向強化國防、民生、災防、民主四大韌性，打造更強而有力的民主社會，維護區域的和平穩定。

面對這樣的時代脈動，中科院角色也有所轉變，除了早期單純研發軍用科技，現在也強調以國防科技研發能量為基礎，以產業需求為導向，發展前瞻軍民通用科技，創造產業價值，進而達到「藏兵於民」的效果。中科院軍通中心科技推展組長蔡孟昌說：『(原音)他會做這樣的技術，平時他應用在很多的民生應用，當戰時需要的時候、平戰互轉的時候，他會有能力提供軍需的一些產品。就像波音公司或者是其他的軍工產業，其實他們多半都要有民生產業的支持，平時就是可以持續不斷支持，在戰時的時候或者研發一些軍用的設備的時候，他又可以提供我們這樣的一個資源(Source)。所以這個就是很有效的藏兵於民的一個規劃。』

抗彈陶瓷複合裝甲 研發過程每次失敗就損失百萬

中科院研發的抗彈陶瓷複合裝甲材料就是一項成功案例。過去裝甲車使用均值的厚鋼板，但隨著防護力要求持續提升，實務上不太可能將鋼板無限度加厚，因此中科院將眼光放到複合式材料，要讓裝甲既有良好防護力，又能維持一定的薄度。

中科院2017年起透過經濟部科專計劃，與民間廠商攜手陸續投入氧化鋁、碳化矽、碳化硼等陶瓷技術開發，數年下來已有所成，例如氧化鋁陶瓷系列可減重40%、厚度減少25%，防護力持續強化，1公分厚度的陶瓷裝甲，最高可抵抗7.62公釐的鋼芯材質狙擊彈，符合美國國家司法研究院(NIJ)第四級防彈標準。中科院材料暨光電研究所冶金組長蔡毅龍說：『(原音)如果一般在人員來講，我們就是1公分以內就可以擋到手槍彈、步槍彈或狙擊槍。如果在車用裝甲，那當然就不一樣的等級了，因為它的火力威脅是手持式武器的數十倍或百倍以上，對應的陶瓷單片厚度就要更加提高，在陶瓷產製製程更需要克服技術。』

談到技術開發過程，蔡孟昌坦言難度高，開發成本也高。他並透露，共同合作的民間衛浴大廠和成(HCG)原先對自身陶瓷基礎頗具信心，但在研發過程中仍遭遇許多挑戰，尤其是配方以及燒製環境包括溫度的建立，每燒一窯失敗的損失是以新台幣100萬元起跳，前前後後失敗次數加上引進國外設備，廠商投入成本超過數千萬元。

技術仍有推廣挑戰 太堅固也讓廠商傷腦筋

隨著技術研發完畢，廠商也從中獲得關鍵開發技術、產能，除了穩定供應國防需求外，還將此技術應用在民間生活場景，除了運鈔車、高級私人轎車防彈、保險箱等應用外，還有手機殼、蛙鞋、書包等產品，甚至有牙醫詢問能否應用在假牙材料當中。

不過，由於這類複合式材料的高硬度特性，廠商在考慮導入時也會擔心產品太堅固，只有一次性需求，難以維持穩定的汰舊換新潮。蔡孟昌則認為有2種解方，廠商可以搭上ESG浪潮，提供產品租賃服務，或者是將規格下放，在符合商業需求前提下降低硬度，又可降低成本，增加廠商導入意願。

碳化矽晶圓助台廠供應鏈抓緊AI、綠能、電動車商機

另一成功案例則是中科院開發的碳化矽晶圓技術。中科院2011年參與經濟部科專計劃發展碳化矽技術，一路從2吋、4吋導電型碳化矽進入到6吋半絕緣碳化矽晶體開發，並在2020年技轉民間廠商，2024年將相關專利組合授權格棋化合物半導體公司，促使廠商增進碳化矽長晶技術能量。

中科院材料暨光電研究所高溫組研究員葛春明說明，相較一般矽晶圓，碳化矽晶圓具良好的絕緣性、散熱性，可耐高電壓、在高溫環境使用，應用在軍用領域可讓雷達收發模組發出更強的微波，拉長偵測距離、提升解析度，還能抗微波干擾；民間商用場景則從AI伺服器、電動車、綠能儲能到次世代通訊的電子元件都會用到。他說：『(原音)電動車它很多的電力轉換，需要高電壓、高電流的逆變器；太陽能、風能儲電的逆變器；或者是很多通訊、高強度的微波、高頻寬，它也需要這樣碳化矽晶圓的基板。接著還有AI伺服器它也是朝高電壓，有可能800伏特以上的高電源伺服器發展，所以它也需要碳化矽的電子元件在裡面。』

中科院材料暨光電研究所高溫組研究員葛春明指出，碳化矽晶圓可應用在AI伺服器、電動車、綠能儲能、次世代通訊的電子元件。(謝佳興 攝)

研發猶如每週開盲盒 從失敗中累積經驗

碳化矽的開發過程同樣充滿不確定性。葛春明指出，碳化矽長晶技術要透過物理氣相沉積法，在高溫2,000℃以上環境，將碳化矽氣化、昇華，沉積在晶種上，過程中各項參數、原料搭配缺一不可。而在向國外廠商購買設備時，廠商只保證有昇華作用，如何長晶需要自己逐一測試，每個星期從禮拜一送爐升溫開始，需要約72小時才會長出一定厚度的晶碇，每週五開爐才會知道結果，猶如每週的「開盲盒」體驗，一點一滴從失敗中摸索出正確參數。

葛春明表示，中科院開發碳化矽晶圓技術已在6吋止步，技轉給廠商自行做技術更新，雖然日本、中國等廠商也在相同賽道競爭，但在全球非紅供應鏈浪潮持續下，台廠仍可望有一席之地。而現在中科院已投入下世代前瞻鑽石晶圓的開發，盼讓台灣在全球化合物半導體產業佔有領先地位。(編輯：許嘉芫)