一、前言 當我們談論「科技戰」時，腦中往往想到的是半導體晶片，因為它是數位世界的「大腦」，沒有它就不會有人工智慧。但很少人知道，沒有磁體（magnetic materials），既不能供電，也無法與外界通信，甚至無法驅動馬達旋轉，所謂大腦就只是一個「瓶中之腦」而無法起任何作用。
稀土除了在半導體元件中必要的微量添加物外，在現代科技世界裡，更重要的是磁鐵是能量與訊號的換能器（Energy Transducer），它不只是零件，而是能源、通訊、國防的隱形命脈。磁鐵幾乎無處不在，它在你手機的喇叭裡，在電動車的馬達裡，在風力發電的渦輪裡，甚至在戰機的導航系統與通信雷達中。稀土磁鐵影響所有會動的物件，也牽動國際關稅談判。
看到稀土覺得是稀有材料，但其實地球上到處都有稀土元素，而且含量不少。主要問題是分佈太分散，而且提煉工藝複雜，分離過程污染又大。而且有了稀土礦與提煉工廠，離磁鐵成品還差很遠。特別是釹鐵硼（NdFeB）永磁，從稀土氧化物到磁鐵，要經過冶煉、合金化、粉末冶金、精密成型、表面處理等多道高難度工序，每一步都有技術門檻。這段由稀土變成產品的轉換過程，恰恰如同半導體產業的「從矽礦到晶圓再到晶片」的過程。矽砂在隨處可見，但高純度矽晶圓只有少數企業能製造，而稀土到磁鐵的產業鏈也難以複製。磁鐵跟晶圓代工一樣，是整套深度加工與產業鏈的結晶。
很多人知道中國稀土產在包頭，江西與南方幾省，但是很少人知道「中國磁都」在哪? 浙江橫店在1978從陝西引進磁生產線後，便成為「中國磁都」。橫店集團磁鐵賺錢後投入鉅資打造的橫店影視城後，反而更以「東方好萊塢」的名號為人所知。
2007年時，我擔任臺灣磁性技術協會理事長，曾經帶著臺灣磁體廠商前往橫店交流，當地的磁鐵公司很多，整個浙江至少幾百家。我在橫店介紹先進技術「自旋電子學」的發展，第二天一早，有位老先生約我兩人共進早餐，希望投資將MRAM做出來。由於那時MRAM尚在初期研發階段，離生產有段距離，因此我告訴他，還需要長時間投資。但可以知道橫店變成今天提供全世界磁鐵的原因，也是由於對經營者對新科技產業的強烈企圖心。
二、磁鐵的百年跨越 現代的電動機、發電機、通信設備都離開不了磁鐵。磁能積(𝐵𝐻)max代表磁體在單位體積內儲存的磁能，是磁體的指針，磁能積值越高，越能小型化與高效率。
過去百年中磁能積的變化大致分為四個世代，然而上一次的突破是在我念博士班的80年代前後，短短30年內，快速推進了三個世代，當時大家都以為很快會出現的五代甚至第六代磁鐵，但是約五十年過去了，並未看到更新世代的磁鐵。過去四代磁鐵的發展與特性表可見表一。磁能積從鋼鐵起步，跨越到稀土，是人類在材料科學上的最大飛躍之一，但在釹鐵硼之後，似乎碰到天花板，已停滯了40多年。
表一：過去百年的磁鐵發展史。（張慶瑞提供）
物理極限接近：NdFeB 已接近理論磁矩上限，很難再提升。 材料稀缺性：更高性能的磁體通常需要更多重稀土（Dy、Tb）來提高矯頑力，而更多元素的引入造成材料穩定的複雜度上升。 制程瓶頸：高磁能積磁體需要精細晶粒控制（~3微米），但奈米結構加工與批量製備成本居高不下。現在雖然有更多的研究嘗試新型高熵合金、雙相複合磁體、甚至「無稀土磁體」，但離工業化還很遠。 「無稀土磁體」的方向，例如基於 Fe-N、MnBi 等非稀土材料，但尚不成熟。 降低釹依賴，採用更低成本的 Ce、La 基的磁體。 利用軟硬雙向的複合奈米磁體，希望結合軟磁的高殘磁與硬磁的矯頑力，進而形成更大的磁能積，理論上可超越 NdFeB 的磁能積。
三、為何需要磁鐵才能「推動」地球？ 所有的換能器都離不開磁鐵: 馬達、發電機、變壓器、通信濾波器這些裝置，本質上都是換能器，在電能、機械能、電磁波訊號之間做轉換。磁鐵提供穩定的磁場源，能夠將各種能量（如電能與機械能等）互相轉換。現代馬達、電機、通信設備全是以磁體為基礎設計，要取代磁鐵，幾乎是不可能的任務。如圖一，一部汽車或是一個手機內的磁鐵數目可能遠遠超過一般人的想像。
目前有幾種方式嘗試取代磁鐵的王位，但在工業上很難實現，主要是效率與消耗能量無法與磁鐵競爭。
（2）靜電馬達： 用靜電場（高壓）產生驅動力。但是扭力低，難以放大功率，僅適合微機電系統（MEMS）。
（3）超導體替代： 超導線圈能產生超強磁場，理論上可替代稀土磁體。但需極低溫，高成本且維護複雜，僅在MRI、粒子加速器等少數特殊應用可行。
（4）全新機制： 壓電、光學或量子效應作為能量轉換媒介，但目前功率輸出與效率都遠低於磁體，還在實驗階段。
四、稀土是王中之王 由表一就知道磁能積的快速增加就是因為引入稀土，因為
（1）稀土4f電子的超大磁矩： 稀土元素的4f局域化強，自旋與軌道角動量迭加，使得磁矩非常大，可以有效提升飽和磁化強度（Ms），是3d元素（如Fe、Co、Ni）難以比擬的。
（2）巨大的磁晶各向異性（Magnetocrystalline Anisotropy）： 磁矩與晶格結構耦合，有極高的各向異性場，磁化方向非常穩定。使得釹鐵硼、釤鈷磁體擁有極高的矯頑力（Hc）。
（3）4f–3d 耦合： 稀土（4f）與過渡金屬（3d）電子耦合作用，使磁性材料同時具備強磁矩與高矯頑力，提高磁能積。
目前可以說沒有稀土，就無法同時擁有「強磁矩」與「高矯頑力」兩個特性，而這正是高效能磁鐵的核心需求。稀土是自然的恩賜，也是至今為止，「無稀土磁體」都無法出現的主因。
五、全球稀土資源分佈 有了稀土之後，要從稀土礦做出釹鐵硼磁鐵，必須掌握幾如表二的高門檻的制程。目前美國幾乎沒有完整技術，日本有技術但產能有限，歐洲則主要靠回收，任何地方現在啟動要建立完整的磁鐵上中下游供應鏈，估計沒有長時間準備期，都很難提供出良率好的產品，這與高階制程的晶體是同樣的硬道理。
表二：高磁能積磁鐵的關鍵制程表。（張慶瑞提供）
即使掌握所有關鍵技術，建設量產線也不是短時間可以完成。冶煉、粉碎、燒結全套產線建設與調試需要約2–3年；品質控制與量產穩定又是2–3年。要達到一線廠的品質等級，恐怕至少需要10年以上。目前車用、航太的高性能磁體，主要是由中科三環、寧波韻升，與日本的TDK、日立金屬等提供。
1992年鄧小平，在南巡中這麼說「中東有石油，中國有稀土」，中國佔有最大且品類最齊全的礦藏，尤其在重稀土（Dy、Tb）上幾乎是唯一供應大國。中國掌握目前的稀土磁鐵控制權，主要因為
資源優勢：內蒙古白雲鄂博是世界最大稀土礦，江西離子型礦提供關鍵的重稀土（Dy、Tb），而這兩種在提升釹鐵硼磁體的高溫矯頑力中不可或缺。 ： 稀土開採後需要複雜的化學分離、純化，過程污染大、技術要求高。中國掌握了80–90%的全球稀土分離冶煉能力，即便美國 Mountain Pass 礦現在重啟，開採的礦石依然要送到中國加工。完整產業鏈：中國是唯一擁有從稀土開採到高性能磁體，再到馬達、風機製品完整供應鏈的國家。美國、日本雖有技術，但多集中在下游應用設計，冶煉與中游產能仍依賴中國。所以有稀土礦不等有產產業鏈，這就像到處都有矽，但要做出品質良好的晶圓後，再製造電晶體，就不是誰都可以提供的。 成本與環保規制：西方因環保法規嚴格，開採與冶煉成本高昂。中國在1990－2000年代以低成本擠壓競爭對手，使其他國家逐漸退出市場。目前全球約80－90%的稀土冶煉和85－90%的高性能磁體來自中國。
六、西方的磁鐵「供應鏈」? 美國自建磁鐵「供應鏈」從實際操作來說是極困難，耗時長，代價大，而且短期絕對無法完成。根據美日澳產業資料，非中國稀土磁體成本比中國貴2－4倍。目前當全球85－90%以上的磁鐵來自中國，而替代供應鏈早就斷層甚久，美國多年前雖意識到風險，但至今仍然一籌莫展。中國現在擁有全球最大儲量、最完整的冶煉體系、最全的產業鏈，特別是在重稀土上，幾乎沒有替代來源。這也是為什麼中國在稀土及磁鐵方面，只要對全世界提出「你還沒準備好」，就讓大家回到談判桌了，而「稀土換晶片」也必將變成未來高科技交易的常規。
高性能磁鐵其實是工藝複雜的深加工產品，但中國長期按照重量計價，當「原材料」而非「關鍵零元件」銷售。這背後的思維可能是用低價擴大市場滲透率，讓全球新能源、電子、軍工必須依賴中國供應。現在開電動車、用5G手機、看MRI醫療成像時，背後都是「中國製造」隱形的磁鐵在運轉。
很多人有個困惑，為什麼中國磁鐵不能像台積電晶片一樣，按市場需求價值定價？因為兩者的商業與產業策略定位完全不同。台積電晶片製造是高技術與專利保護，而客戶又高度集中，晶片具有不可替代性，所以可以按市場需求與功能來定價。磁鐵則是保護專利已經過期，必須以低價換市場佔有率。這種壟斷產業鏈來換取利潤的模式，與晶片的賺高利潤的做法明顯不同。
中國也不斷在思考參考晶片模式，將磁鐵從「賣材料」轉向到「賣市場價值」的商業策略，重新進行評估高階磁體的「新價值」。如果這種轉向確定，國際產業會面臨價格與供應的雙重壓力，甚至會改變新能源、軍工、EV的全球佈局。
七、結語：小小磁鐵，轉動世界 地球也就像一個大磁鐵，牽引著小指南針轉動。半導體的晶片是微觀世界的量子現象的產物，磁鐵是宏觀世界中我們唯一能直接感受到的量子現象，兩個都是量子現象，共同打造出現代的所有電機與電子元件。在現代科技產業鏈中，晶片代表「智慧」，磁鐵代表「力量」。晶片是檯面上高科技競爭主軸，磁鐵則是轉動世界的動力來源，兩者缺一不可。晶片的價值意義在技術上永遠要領先，但稀土磁鐵則教會我們，也不要忘了掌握行動必需品。
以後再看見小小磁鐵，一定不可瞧不起它，時時要想到，是它轉動地球，也是能源、通信、國防與經濟的「動力」來源。有詩為證曰 ： 「晶片桶中腦，鐵磁前導行，至今才頓悟，稀土王之王。」
