人形機器人量產的關鍵瓶頸，可能是一種幾乎只產在中國的材料

很長一段時間以來，人形機器人產業的討論幾乎完全被“大腦”占據。VLA（視覺-語言-動作）模型的訓練數據夠不夠、世界模型什么時候收斂、端到端架構能不能撐住真實環境的泛化。摩根士丹利在 1 月的一份報告里甚至認為下一輪行業降溫會由“實體 AI 模型開發的難度凸顯”觸發。

這些判斷可能都對，但它們隱含一個假設：一旦模型跑通，機器人就能造出來。

可實際情況并不一定如此。因為如果我們從物理層面重新拆解一臺人形機器人，會發現決定其產能上限的因素不止算法和算力，還包括每個關節里塞著的一塊小磁鐵。這塊小磁鐵就是釹鐵硼（NdFeB）永磁鐵，它是另一個被嚴重低估的變量。這塊材料未來 3 到 5 年的供應曲線，或許會比許多人預期的更直接地約束人形機器人能造多少臺。

圖丨釹鐵硼（NdFeB）永磁鐵（來源：Stanford Magnets）

釹鐵硼并不是什么新東西。這是一種在 1980 年代被發明出來的稀土永磁材料，主要由釹、鐵、硼三種元素構成，磁能積是當下所有商業化磁性材料里最高的，因此也被業內稱為“磁王”。

過去 40 年它一直默默工作在我們身邊，比如硬盤里的讀寫頭、電梯曳引機、風力發電機的直驅電機、新能源車的驅動電機等產品的背后，都有它的身影。它早就是工業體系里一種成熟的標準件，價格透明，供應穩定，沒什么戲劇性。直到人形機器人開始走向量產。

量產爬坡時，短板會從軟的地方移到硬的地方

一個產業從概念驗證走到規模交付，瓶頸會沿著“軟—硬”的方向遷移。早期瓶頸在 demo 能不能跑通，中期在工程化和可靠性，進入量產爬坡后，瓶頸迅速切到上游物料和制造良率上。新能源車 2019 年前后經歷過一次這樣的切換：鋰、鎳、石墨從大宗商品變成定價權在上游的稀缺資源，車企 BOM 結構被徹底重塑。

人形機器人今年走到同一個拐點。

據野村證券，特斯拉 Optimus Gen3 已在一季度完成設計凍結，8 月開始爬坡，全年目標 6 至 8 萬臺；Figure AI 北美產線年產能 1.2 萬臺；智元機器人 2025 年底累計交付 5,000 臺，2026年目標數萬臺；中國六家頭部企業合計 2026 年出貨能達到 11 至 20 萬臺量級。2026 年將是單品牌從“百臺級跑通工藝”過渡到“萬臺級穩住良率”的一年，也是產能邊界第一次被上游物料推著走的一年。

在這個節奏里，軟件和硬件的進展是兩條不同形狀的曲線。大腦這一側的進展密度很高，論文每周發、benchmark 每月刷，端到端架構、世界模型、數據工程都有持續的新進展。

身體這一側的進展節奏要慢得多，關節怎么出貨、磁鐵怎么供應、減速器怎么降本，每個季度才更新一次，每次都是百分比級的小幅推進。兩條曲線對產業上限都有約束，討論的注意力天然會落在更新頻率更高的那一條上，但節奏更慢的那條，很可能才是真正決定瓶頸的地方。

拆開一臺人形機器人，你會看到幾十個獨立的運動單元，每一個都由一臺電機驅動，每一臺電機都有一塊稀土磁鐵。以特斯拉 Optimus Gen2 的構型為例，16 個旋轉執行器、14 個線性執行器、2 只各 6 個空心杯電機的靈巧手，合計約 42 個電機。按每臺機器人 3.5 至4 公斤高性能釹鐵硼計算，一臺機器人要吃掉相當于一輛新能源車兩倍的高性能磁材。

圖丨特斯拉 Optimus Gen2 構型（來源：Morgan Stanley）

這個數字本身還不算驚人，驚人的是它潛在的出貨規模。

一臺人形機器人說到底是幾十個電機的集合

把這件事倒推一遍。人形機器人需要做什么？在人類環境里完成抓取、行走、搬運、協作。這些動作都是力的輸出和姿態的控制。

力的輸出和姿態的控制靠什么實現？靠分布在全身幾十個關節的執行器。一個執行器在當下主流架構里由五個東西組成：無刷電機、減速器或行星滾柱絲杠、編碼器、軸承、外殼，其中決定執行器性能上限的是電機。電機的扭矩密度不夠，減速器再好也帶不動負載；扭矩密度夠了，減速器只是把轉速換成扭矩。

電機的扭矩密度取決于磁場強度，而磁場強度由磁鐵的能量密度（最大磁能積，通常以 MGOe或 kJ/m3計）決定，關節性能的天花板，最后落在這塊材料上。

人形機器人對磁鐵有三個硬要求，疊加之后選擇空間被壓到極窄。第一是高能量密度，否則關節會過大過重，連自己的肢體都抬不動；第二是高矯頑力，電機在高速旋轉下產生熱，磁鐵溫度可能到 120 度以上，低矯頑力的磁鐵會在高溫下退磁；第三是一致性和良率，量產爬坡需要每一臺電機的性能偏差在窄范圍內。

目前能同時滿足這三個要求的商業化材料只有一種，就是釹鐵硼。鐵氧體能量密度低一個數量級，釤鈷能量密度接近但價格和脆性都撐不住量產，非稀土電機（感應電機、開關磁阻電機）在同等功率下要大 4 倍，裝不進人形機器人的膝關節。

釹鐵硼是物理意義上的唯一解

釹鐵硼的能量密度約 400 kJ/m3，是目前商業化磁性材料里的天花板。過去 40 年，最大磁能積從 1980 年代的 30 MGOe 提升到近年的 55 MGOe 左右，平均每十年改進幅度不到 30%。這跟算法或者芯片的迭代完全不是一個節奏，后兩者每 18 個月到 2 年翻倍，前者幾十年才翻倍一次。

磁鐵性能服從的是晶體結構、磁疇排列和固相反應動力學，不是摩爾定律。你可以用更昂貴的設備、更純凈的原料、更精細的工藝把產品做得更好，但無法把物理常數往上推。

對工程師來說，這種約束會以一種具體方式體現出來。Firgelli 給過一個測算，人形機器人執行器在極端情況下的“成本-運輸比”（CoT）約束意味著：每在腳踝位置增加 200 克重量，膝關節、髖關節、腰部、電池都需要相應升級以補償重心變化，系統級懲罰能放大到 1.3 公斤。磁鐵用料要是減少 10%，電機的扭矩密度就不夠，電機就要做大做重，更重的電機觸發上面的鏈式放大，最終整機重量失控。

反過來，也沒法用“加大一點點磁鐵”來換冗余。磁鐵太多會讓電機鐵芯飽和，浪費的磁通全部變成熱，電池掉得更快，散熱更難做。釹鐵硼的用量上下限都被夾得很緊。

所以在人形機器人這個具體場景里，磁鐵既是材料，也是結構約束。它決定了整機能做多輕、能出多大力、能連續工作多久。設計師可以把其他部件換掉重做，唯獨磁鐵那一塊幾乎沒有選擇余地。

這給供應端提出了一個苛刻的條件：產能要跟得上，性能要穩得住，成本不能隨需求暴漲失控。過去 30 年的稀土產業，很少能夠同時做到這三件事。

需求不是“增長”，而是“階躍”

Adamas Intelligence 做過一次壓力測試：如果人形機器人在未來 15 到 20 年走到大規模部署（假設全球年出貨量到上億臺量級），各種上游原材料需要擴產多少倍才能跟上。

結果大致是這樣：銅需要擴產 3 倍，鎳4 倍，鈷 6 倍，石墨 13 倍，鋰 14 倍。以上這些數字在市場里已經引起了反復討論，也帶動了過去幾年全球大宗商品周期的一個新敘事。

釹鐵硼這一項，需要擴產 186 倍。

圖丨制造100億臺人形機器人所需的金屬（來源：Adamas Inside）

這個數字其實并不算夸張，背后的推導邏輯很簡單：每臺機器人 3.5 到 4 公斤高性能釹鐵硼，2024 年全球高性能釹鐵硼產量大約 10 萬噸。要支持每年上億臺的產出，磁材需求會到 40 萬噸量級。按 2024 年產量基數算，擴張倍數在幾十倍到一百倍之間；如果把車、風電、工業電機的常規需求疊加進去，擴張倍數就進入了三位數。

人形機器人這一個品類造成的沖擊之所以遠超當年的電動車，有兩個原因。

第一，單位含量高。一臺電動車用約 2 公斤高性能釹鐵硼，一臺風電直驅機組幾百公斤但數量上限明顯，一臺人形機器人 4 公斤但理論出貨量沒有物理上限。汽車有 70 億人口的基本盤，人形機器人長期看如果走進工廠、倉儲、服務、家庭，總量是前者的幾倍。

第二，部署曲線不同。汽車替換燃油車的過程是有節奏的線性增長，受限于充電樁、補貼周期、消費習慣。人形機器人替換的是勞動力，一旦單機成本降到某個臨界值（摩根士丹利測算約 1.5 到 2 萬美元），TCO（總擁有成本）會在幾年內壓過人工，觸發一次階躍式部署。

階躍式需求遇到線性擴張的供給，會發生什么？過去三次稀土價格沖擊已經給出了答案。

2010 年到 2011 年中日稀土爭端期間，氧化鐠釹從 38 美元/公斤漲到 190 美元/公斤，31 個月漲了 5 倍；2021 年到 2022 年疫情時期，同一個指標從 45 美元漲到 170 美元，16 個月漲 375%；2025 年下半年，歐洲現貨氧化鏑從 700 美元/公斤漲到 1,100 美元/公斤，氧化鋱從 2,000 美元漲到4,000 美元，不到一年近乎翻倍。

三次沖擊里，非中國端的產量響應幾乎為零。價格信號正常工作需要兩個條件：一是存在未開發的產能，二是產能可以在價格周期內進入市場。而稀土產業無法同時滿足這兩個條件：有礦，但沒有加工鏈，建加工鏈的時間窗口遠長于價格周期。標準的 TAM 模型（潛在市場總量）默認供給彈性，假設量起來了單價會降。這個假設在稀土上歷史不支持，未來也難成立。

瓶頸不在礦里，也不在磁鐵廠里

關于稀土最常見的一個敘事是“中國占全球 90%”，但這個數字掩蓋了產業鏈內部的不均衡。

稀土從礦到磁鐵要過四道工序：采礦、分離、精煉（氧化物還原成金屬）、磁鐵制造。中國在每一道的份額不同，產業集中度的成因也不同。

采礦是最接近可復制的一環。中國約占全球稀土精礦產量的 69%，澳大利亞 Lynas、美國 MP Materials、緬甸都有規模化輸出。全球稀土儲量分布相對分散，只要愿意開礦，非中國端還能再挖出幾個 Mt Weld 或者 Mountain Pass。

磁鐵制造的集中度也不算特別高。粉末冶金、燒結、磁場定向壓制這些工序設備和工藝的商業化程度高，資本開支可控。MP Materials 在 Fort Worth 的磁材廠設計產能約 1,000 噸/年，Vacuumschmelze在南卡羅來納有類似規模。這些產能合起來無法滿足 2030 年特斯拉一家的需求，但技術路徑不是問題。

產業最主要的集中度在中間兩層：分離和精煉。這兩道工序決定了全球稀土加工的節奏，也是過去 20 年行業格局相對穩定的原因。

分離的任務是把化學性質極其接近的十幾種稀土元素分開。主流工藝是溶劑萃取，一批浸出液依次流過幾百到一千多個串聯的化學反應槽（mixer-settler），每一個槽的配比讓產物更接近目標元素的純度。一條成熟的分離線要運行幾天到幾周才能穩定輸出 99.5% 以上純度的氧化物。

每一種稀土礦的成分結構都不同，適用于包頭礦的參數搬到 Mountain Pass 不一定能直接跑通，工藝參數本身就是一種積累性資產。中國在分離環節的 90% 份額，來自幾十年持續運行積累下來的參數庫和工程師群體。

精煉這一步是把氧化物還原成金屬或合金。鐠釹金屬通常用鈣熱還原或熔鹽電解，鏑鐵、鋱鐵合金在真空感應爐里融化配比。這一步看起來像傳統冶金，但在高附加值稀土上，工藝良率和產品一致性的差距能拉開一倍。中國的精煉份額同樣約 90%，非中國端只有越南、英國、愛沙尼亞各自有一些小規模產能，加起來依然是個位數。

這種“兩頭分散、中間集中”的格局過去 20 年基本沒有變化，背后是幾個因素在同時起作用。

一是資本成本。一條年產能幾千噸氧化物的分離精煉線，資本開支通常在 5 到 10 億美元；考慮產品價格的周期性，項目的 IRR（內部回報率）對 WACC（加權平均資本成本）極度敏感。中國的稀土項目融資成本大約在 2% 到 3%，西方項目在 10% 到 15%。在同樣產品價格下，西方項目可能根本算不過賬。

二是良率爬坡。稀土分離廠投產后的首 3 年首次通過率通常在 70% 到 80%，需要反復試車調參才能穩定在 90% 以上。這個過程是資金消耗密集的，在經歷一次價格下跌周期后，還沒爬坡完成的項目往往會被迫停產。

三是人才密度。全球能穩定運行分離精煉產線的工藝工程師估計不到幾千人，絕大多數在中國和日本。培養一個能獨立調參的稀土冶煉工程師需要 10 年以上。

第四是環保成本。稀土礦普遍伴生釷、鈾等放射性元素，分離過程產生大量含酸廢水和放射性尾礦。這類項目無論建在哪里，尾礦處置、廢水處理、輻射防護的投入都是項目總投資的相當一部分。中國早在 2011 年就已經建立了《稀土行業污染物排放標準》（GB 26451），行業整體的環保治理投入持續上升，而新進入者要達到同等環保水平，初始資本開支并不低。

這四件事任何一件單獨出現都能拖慢產能建設；疊加在一起，就是過去 20 年西方稀土產業多次嘗試重建卻每次都在半途夭折的根本原因。

磁鐵的節奏，會變成產業的節奏

回到人形機器人本身，這個結構意味著什么？

意味著機器人的量產節奏會被磁材的供應節奏反向約束。

2026 年到 2027 年是一個相對溫和的過渡期。量產爬坡剛開始，全球人形機器人需求大約在幾千噸釹鐵硼量級，占高性能釹鐵硼市場個位數百分比。這個階段磁材夠用，行業討論依然可以集中在軟件上。

2028 年到 2030 年壓力開始顯現。如果頭部廠商的產能規劃兌現一半，全球人形機器人對高性能釹鐵硼的需求會漲到數萬噸量級，占當前全球高性能釹鐵硼產量的兩到三成。這個階段開始爭奪產能，定價權會從下游向上游轉移。

2030 年之后如果走向百萬級、千萬級年出貨量，釹鐵硼供應會成為機器人量產的直接約束。屆時全球高性能釹鐵硼的產量即便翻倍，也不一定夠用。

這個時間表建立在兩個前提上：機器人量產按當前規劃推進，釹鐵硼擴產按當前能力推進。任何一個條件變化都會讓時間表前移或后移。

這個格局會重塑一批公司的戰略位置。國內幾家高性能釹鐵硼廠商，如金力永磁、寧波韻升、中科三環、正海磁材等，已經在 2025 年明顯調整了重心。金力永磁在 2025 年初成立人形機器人磁組件事業部，由 CEO 直接牽頭；寧波韻升給智元機器人的供貨已進入量產；中科三環在多份券商研報中被列為特斯拉 Optimus 二代關節電機供應商之一。據測算（2023年數據），中國六家頭部磁材上市公司 2026 年釹鐵硼毛坯總產能將達到 19 萬噸。

更微觀的信號也在出現。上游磁材廠開始往下游磁組件、轉子、甚至整套電機模組延伸，比如金力永磁已經在做“具身機器人電機轉子”業務。這是一個典型的垂直一體化動作：當上游產能稀缺時，把磁鐵鎖進更下游的組件里，增加下游客戶的切換成本。再往上走，北方稀土、中國稀土等鐠釹原料供應商也在加快和磁材廠的綁定。

這條鏈條一旦鎖緊，機器人 OEM（原始設備制造商）會發現自己議價空間變小。它們不再是在全球磁材市場自由采購，而是在若干個上下游深度綁定的供應集群里挑供應商。供應集群內部的利潤分配會傾向上游——哪個環節最稀缺，哪個環節就最值錢。按目前的供應結構看，最稀缺的是高性能釹鐵硼，其次是鏑鐵、鋱鐵合金，再次是鐠釹金屬，最后才是磁鐵組件本身。

這個利潤分配可能跟直覺不符。很多人習慣性認為機器人產業鏈的大頭是整機廠（比如蘋果iPhone），其次是大腦（比如英偉達 GPU），再次是關鍵零部件（看寧德時代電池），最后才是原材料。但人形機器人更像風電而不是手機，在一個供給嚴重不彈的原材料上，定價權很可能會一路往上游爬。

在 2026 年 4 月的時間點回頭看，人形機器人產業離“量產元年”的完成還差兩件事：軟件足夠通用，硬件足夠便宜。前者是算法問題，后者是 BOM 問題。

軟件這一側的進展快到讓很多人重新估計了時間表。端到端 VLA 從論文到工業部署只用了兩年，世界模型的融合應用已經出現在多家頭部廠商的產品路線圖里。

硬件這一側的進展要淡定得多。諧波減速器的國產化率從 2025 年的 55% 升到 2026 年目標的 70%；行星滾柱絲杠從海外壟斷到國產突破；空心杯電機從送樣到量產。每一環都在改進，但節奏是季度級而不是月級的。

釹鐵硼這一環走得更慢，因為它受限于化學而不是機械。礦可以再挖，磁鐵廠可以再建，但分離線和精煉線的學習曲線不會因為有人開支票而縮短。

這可能是具身 AI 最容易被低估的一個事實，模型可以一個月迭代一次，但礦山五年才能出礦。當軟件的邊際進步越來越大、硬件的邊際進步越來越小時，決定產業上限的東西會從軟件一側慢慢轉到硬件一側。

再過幾年回頭看，這一代人形機器人最終造到多少臺、賣到多少錢、在哪些場景里被部署，答案里寫著的不只是軟件和芯片。也有每個關節那幾十克黑色磁鐵，它從哪里來，由誰加工，以什么節奏流向哪一家客戶。

參考資料：

1.https://substack.com/home/post/p-189173515

2.https://www.adamasintel.com/rare-earth-magnet-market-outlook-to-2040/

3.https://www.firgelli.com/pages/linear-actuator-technical-reference

4.https://advisor.morganstanley.com/john.howard/documents/field/j/jo/john-howard/The_Humanoid_100_-_Mapping_the_Humanoid_Robot_Value_Chain.pdf

注：封面/首圖由AI輔助生成