全球汽車產業面對淨零碳排的政策，各國紛紛加速燃油汽車轉型電動化。台灣為實現2050運輸載具電動化之目標，正積極推動電動車產業開發關鍵零組件之政策。而未來電動車正朝向高智慧和高效能的發展，散熱與熱管理技術成為其發展的一大挑戰。為此，經濟部智慧財產局於2024年12月發表了《電動車產業開發關鍵零組件之專利趨勢分析：【以電池、馬達散熱及車輛熱管理系統為例】》報告（下稱《報告》），旨在對相關專利趨勢進行詳細分析，為產業決策提供方向性建議。

全球推動淨零碳排放的目標，讓電動車產業成為技術革新與市場增長的重要焦點。在此背景下，電池、馬達散熱以及熱管理系統作為電動車性能的核心零組件，其專利技術的發展日益受到關注。過去，電動車產業主要專注於提升馬達效率和電池續航力，如今已逐漸聚焦於散熱技術與熱管理系統的整合，以延長電池壽命、提高車輛效率並降低碳排放成本。未來電動車正朝向高智慧和高效能的發展，散熱與熱管理技術成為其發展的一大挑戰。

專利檢索與分析方法

智慧局之《報告》檢索區間為2014年1月1日至2023年12月31日之公開/公告專利案 (下稱公開案)，檢索地區為美國 (US)、中國大陸 (CN)、歐洲專利局 (EPO)、日本 (JP)、韓國 (Kr) 及世界智慧財產組織 (WIPO)；使用 Derwent Innovation 專利資料庫及全球專利檢索系統 (GPSS)，篩選了2014年至 2023年間的相關公開案，涵蓋範圍包括電池、馬達與熱管理系統三大技術主題。檢索策略基於國際專利分類 (IPC) 分類號（如 H01M、H02K、B60H、B60L、B60K 中）及相關關鍵詞進行，經過多輪人工篩選後，依專利家族共納入14,474案進行分析。分析內容涵蓋全球專利趨勢、技術生命週期、主要申請人布局及專利技術細節。

全球專利趨勢分析

《報告》將專利家族14,474 案與專利權人，繪製成2014~2023 年的公開趨勢圖 (圖1)。從專利公開趨勢看，過去十年間電動車關鍵零組件相關專利數量呈穩定增長，並於 2021 至 2023 年間達到高峰。2021年專利年增率為 25%、2022及2023年更分別達到 75%及54%的增長率 (累計專利案數分別為2559及3932案)。《報告》推測電動車在因應未來高效能與低碳轉型趨勢下，散熱及熱管理技術開發又重新被企業重視，顯示隨著市場需求增長與政策驅動，散熱與熱管理技術正受到各國企業高度關注。

《報告》透過歷年專利家族的數量與專利權人數量繪製了技術生命週期表 (圖2)。 據技術生命週期分析顯示，電動車散熱及熱管理技術仍處於成長期。專利權人數量自2014年的約200人增至2023年的1,200人，專利家族數量也大幅增長，反映出技術創新與市場競爭的加劇。在國家及地區分布方面，專利公開集中於中國（占40%）、美國（占16%）和歐洲（占9%），亞洲地區（包括中國、日本和南韓）占比達62%。其中，中國的專利公開增長最快，得益於其新能源政策與產業支持。

從技術分類來看，H01M（電池組／結構) 的專利占比最高，達35%，其次為H02K（馬達／電機）和B60L（電動車系統），分別占19%和18%。這表明電池散熱技術是該領域的主要研發方向，馬達與整車系統的熱管理技術則緊隨其後。

前20大申請人趨勢分析

前20大申請人統計分析如圖4所示，依照申請人國籍統計及產業類型分析，日本申請人占25% (5/20)，其中有3家汽車製造商及2家汽車零組件廠商；中國大陸申請人占25% (5/20)，5 家全為汽車製造商；南韓申請人占20% (4/20)，其中汽車製造商2家、汽車零組件1家及電池製造1家；歐洲(法、德)申請人占20% (4/20)；其中汽車製造商1家與汽車零組件商3 家；美國申請人占10% (2/20)，其中汽車製造商2家。《報告》彙整統計發現，電動車電池、馬達散熱及熱管理系統專利前二十大申請人企業服務來源主要為汽車製造商 (13家)，其次是汽車零組件商 (6家)，最後是電池製造商 (1家)。

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地緣政治下中美科技戰愈演愈烈，為報復美國對中國計畫性實施高科技產業出口限制，中國對「鎵」、「鍺」等關鍵礦物實施出口管制作為反制，衝擊半導體、顯示器面板、光電材料、太陽能電池等諸多產業原物料市場。本文將針對鎵、鍺等關鍵礦物資源的加工精煉及創新應用進行檢索與分析。

本文使用WIPS Global和PatSnap兩套受全球認可的專利資料庫，針對鎵、鍺等關鍵礦物之加工精煉及創新應用相關技術，從2004年1月1日到2024年5月30日二十年間在IP5五大專利局進行檢索。[1]

鎵之專利分析

(一)鎵之主要區域分佈

圖1以日輪圖方式展示鎵相專利申請中各個地區所占的比例。中國的申請人主要的專利申請地區限於中國國內，申請國外的數量相對較少；美國在鎵相關技術上積極進行研發並高度參與，美國的申請人在其他地區的專利佈局相當積極。日本和歐洲專利局在專利申請量上也不少，反映了日本和歐洲專利局所對應的國家在推進鎵應用上的承諾。韓國和台灣對鎵專利的貢獻雖然小於上述地區，但仍然顯著，展示了他們在全球與鎵相關的專利佈局中也有一定的角色。

(二)鎵之專利申請趨勢分析

從圖2可見，全球自2008年以來，與鎵相關的專利數量迅速增加，這與中國專利申請量的大幅增加密切相關。全球對於鎵的關注日益增加，特別是在2010年代，但到2020年代後則略顯衰退。

美國的鎵專利申請在2010~2015之間達到高峰，但之後則開始緩步下降。另外，日本基本上也和美國一樣顯示出類似的趨勢。歐洲專利局和韓國則在2010年代的申請數量基本持平，這可能顯示出歐洲專利局所涵蓋的國家和韓國在與鎵相關技術的穩定且持續的研究。台灣在2010年初期申請數量甚至超過歐洲專利局和韓國，但2013年後則開始呈現比較大幅度的衰退，這可能反映了台灣在2010年初期正是LED產業蓬勃發展的時期。

(三)鎵之主要IPC專利分類

請參照表1，透過上述專利分析檢視與鎵相關IP專利分類號及專利數量。H01L21從2018年的176件增加到2024年的260件，顯示出穩定增長的趨勢。H01L29從2018年的101件增加到2024年的157件，呈現逐年增加的趨勢。C30B29從2018年的97件增加到2024年的129件，反映了逐年的增長。H01L31類別涵蓋對輻射敏感的半導體裝置，包括適用於將此類能量轉換為電能或通過此類輻射控制電能的裝置，是最顯著的IPC類別，表明鎵扮演著對太陽能技術和相關半導體裝置的重要性。H01L21類別的專利涉及專門適用於製造或處理半導體或固態裝置的方法或設備，此類別的高專利申請數量強調了製造或處理半導體或固態裝置的製造過程在與鎵相關的技術創新中占了一定的地位。B01J23類別涵蓋含有金屬或金屬氧化物或氫氧化物的催化劑，表示鎵作為催化材料的用途得到了良好的體現，反映了與鎵相關的創新在化學過程也有一定的重要性。B01J29類別專利，表示鎵在包含分子篩的催化劑領域及先進材料中的應用有一定的專利數量，展示了鎵在用途上的多樣性。H01L29類別涉及專門用於整流、放大、振盪或切換的半導體裝置，反映了鎵在開發先進半導體元件中的關鍵作用。C30B29類別聚焦於單晶或具有一定結構的均勻多晶材料，表明其在高品質半導體基板中的使用。H01L33類別包括專門適用於光發射的半導體裝置，顯示鎵在光電應用如LED中有顯著的作用。H01M4類別包含電極，顯示鎵在電池技術和能源儲存應用中的相關性。H01M10為二次電池及其製造和相關技術類別，顯示鎵在電池行業中具有提升電池性能的重要特性。

IPC分析顯示了鎵的應用範圍廣泛，從傳統半導體到有機電子和催化的創新用途，顯示未來應用的潛力。與半導體和太陽能相關的高專利數量再次確認了鎵在這些行業中的關鍵作用，而在能源儲存和有機材料中的新興產業存在一定的專利數量也突出了與鎵相關技術的新發展方向。

IPC分類號	IPC分類說明	專利數量
H01L31	將輻射能轉換為電能或控制電能的半導體器件及其製造方法	6058
H01L21	專門適用於製造或處理半導體或固體器件或其部件的方法或設備	3824
H01L29	用於整流、放大、振盪或切換的具有勢壘的半導體器件及其零部件	1659
B01J23	包含金屬或金屬氧化物或氫氧化物的催化劑	1658
H01M4	電極	1484
B01J29	包含分子篩的催化劑	1471
H01M10	二次電池及其製造	1281
H01L33	於光發射的具有電位勢壘的半導體器件及其製造方法	1252
C30B29	以材料或形狀為特徵的單晶或具有一定結構的均勻多晶材料	1229
B01J37	製備或活化催化劑之一般方法	1010

表1. 與鎵相關的IPC專利分類號及專利數量；北美智權報/芮嘉瑋製表

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隨著生成式人工智慧（GENERATIVE AI, GEN AI）應用場景的持續擴大，對高速、高頻寬、低延遲記憶體的需求也愈加迫切。無論是模型訓練還是推理，生成式 AI 都需即時處理海量數據，因此記憶體性能已成為支撐這些應用的關鍵基石。針對不同的記憶體技術於生成式 AI的應用，全球市調研究公司COUNTERPOINT RESEARCH指出，高頻寬記憶體（HIGH BANDWIDTH MEMORY，HBM）為目前市場上最受關注的解決方案之一，各大記憶體大廠也都正在積極布局。

生成式AI模型（如大型語言模型LLM、大型視覺模型LVM等）對記憶體的需求涵蓋訓練與推理兩大應用場景。訓練過程中需要高頻寬記憶體以處理龐大數據，而推理過程則需要低延遲記憶體以支撐即時決策。Counterpoint Research指出， DRAM是目前AI系統中最廣泛應用的記憶體類型，在成本與性能之間能達到平衡。然而，隨著AI模型日益複雜，不少廠商都會採用先進封裝技術 （如3D-IC和CoWoS）來提升速度和頻寬，並加強記憶體與處理器的整合，以滿足生成式 AI 的高效能需求。

事實上，傳統DRAM在頻寬與延遲方面有所限制，因此逐漸難以應對生成式 AI 的需求；另一方面，高頻寬記憶體（HBM）透過矽穿孔技術（Through-Silicon Via， TSV）堆疊DRAM的設計，能大幅提升運算效率。然而，雖然HBM憑藉其層疊設計提供遠高於傳統 DRAM的頻寬，但高成本仍是一項挑戰。Counterpoint Research表示，未來透過縮小DRAM製程節點並增加層疊數量，HBM的容量將進一步提升，以滿足生成式AI和深度學習對高效能計算的需求。

生成式AI帶動需求，HBM競爭激烈

隨著生成式AI和高效能運算（HPC）需求的爆發性增長，記憶體技術正迅速成為突破瓶頸的關鍵領域。HBM作為目前市場上最受關注的解決方案之一，全球科技巨頭紛紛展示技術實力和創新能力。從產品性能提升到供應鏈整合，HBM市場的競爭格局正在迅速演變，各大記憶體廠商正積極布局以迎接未來的挑戰與機遇。Counterpoint Research整理分析如下：

● 三星的挑戰與策略調整：作為全球記憶體產業的領導者之一，三星在HBM領域的發展卻面臨困境。其挑戰主要源於對先進封裝技術的保守態度以及產品設計過於強調成本，而忽略功耗與熱量管理這些高效能運算應用的核心需求。儘管如此，三星已計畫於2025年第1季推出修訂版的HBM3e技術，並著重於基礎介面晶片（base die）邏輯電路的優化，以改善其產品在功耗與散熱方面的性能。三星的策略調整將成為2025年HBM市場競爭的重要觀察點。

● SK海力士的技術與市場領先地位：SK海力士以其技術創新和靈活的企業文化在HBM市場中處於領先地位。為滿足NVIDIA等客戶對功耗和散熱的高標準要求，SK海力士採用多層次技術改進，包括記憶體單元設計優化、堆疊階段的後端管理，以及在基礎介面晶片中新增邏輯電路（IVC）。這些創新使其產品具備更高的穩定性與效能，進一步鞏固了其市場領導地位。

● 美光的積極追趕：美光選擇了一條直接跳躍式的技術發展路線，計畫於2025年推出HBM3e技術。美光採用了來自SK驗證的成熟設備與製程，並透過在基礎介面晶片中加入邏輯電路，優化內部電壓以滿足客戶需求。美光的策略展現在競爭中進一步縮小與主要對手差距的決心。

● 中國廠商的崛起與挑戰：在HBM市場中，中國廠商的崛起也不容忽視。中國計畫於2025年實現HBM3的本地化生產，涵蓋GPU製造、HBM DRAM單元、基礎介面晶片與OSAT。然而，隨著美國加強對先進設備的出口管制，中國的HBM產業鏈發展可能面臨技術與供應鏈上的挑戰，特別是在2026年後，能否持續提升產品競爭力將成為關鍵。

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為落實賴政府施政目標，推動台灣成為「人工智慧之島」，國家科學及技術委員會（國科會）提出了「大南方新矽谷」推動方案，於台南沙崙智慧綠能科學城興建「AI創新應用大樓」，並於2025年1月3日舉行「大南方新矽谷」推動方案暨「AI創新應用大樓」招商啟動典禮。本方案將以台南沙崙為核心，於嘉義、台南、高雄、屏東規劃建置科學園區與科技產業園區，串聯半導體S廊帶，構建以AI為核心的產業生態系，實現「AI產業化、產業AI化」，推動全產業數位轉型應用，全面提升台灣在全球科技產業的競爭力。

三項任務　四大策略

國科會指出，「大南方新矽谷」推動方案 (下稱《推動方案》)主要有三項任務，涵蓋技術研發、系統整合與應用文化培育。首先，台灣需具備AI科技自主研發能力，提升產業研發量能，並從設計到整合可自主發展及訂定規格；其次，台灣需建立涵蓋晶片設計與製造的完整產業鏈，促進技術轉移與系統整合；最終目標是推動人工智慧普及與應用，以及培養產業使用AI技術的文化，透過工具使用能力的廣泛提升，加速數位轉型，協助各類產業實現智慧創新轉型並提升競爭力。

同時，《推動方案》擬定四大策略，朝前述三項任務邁進：第一是「擴算力」，要建置高效能AI運算資源與安全的數位基礎設施；第二是「鏈場域」，要整合沙崙智慧綠能科學城及周邊產業聚落，促進應用場域的創新發展；第三是「引人才」，聚焦培育AI軟硬體系統整合專業人才；第四是「展應用」，推動智慧醫療、資安、淨零綠能及智慧交通等AI應用場景落地，提升產業應用深度與廣度。

產官學研緊密配合　攜手共同推動

《推動方案》將致力推動學研單位與產業協會合作，強化AI在中小企業的應用，透過需求導向的系統設計與場域實驗，聚焦「需求分析能力」和「自主AI系統設計能力」，透過建立整合機制，串聯需求面、產業面和人才面，將數位轉型與AI技術應用於各產業，以提升產業競爭力。

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